CN102059060B - 疏水缔合聚合物的溶解方法及其专用拉伸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疏水缔合聚合物的快速溶解方法及其专用拉伸装置。该拉伸装置包括固定在基座上的定磨轮，设置于所述定磨轮内部的动磨轮；所述动磨轮和定磨轮之间设有间距；所述动磨轮的顶部设置有调节环；所述动磨轮上设有磨齿；所述动磨轮的底部设有叶轮，所述叶轮位于所述基座的内腔中；所述定磨轮上与所述动磨轮相对应处设有入口，所述基座上与所述叶轮相对应处设有出口。本发明还提供了应用上述拉伸装置溶解疏水缔合聚合物的方法。用本发明的方法得到的疏水缔合聚合物溶液，可用于高矿化度条件下的聚合物驱油技术中，使石油的采收率得以提高。

Description

疏水缔合聚合物的溶解方法及其专用拉伸装置

技术领域

本发明涉及丙烯酰胺类聚合物的溶解方法及其专用拉伸装置，具体涉及疏水缔合聚合物的溶解方法及其专用拉伸装置。

背景技术

中国海洋石油总公司在渤海油田聚合物驱油试验中率先使用疏水缔合聚合物，经过7年的矿场试验，取得了明显的增油降水效果。疏水缔合聚合物是一类在亲水性大分子链上带有少量疏水基团的聚合物，当水溶液中的聚合物浓度达到一定程度时，疏水基团的憎水作用使聚合物发生缔合，增大了水动力学体积，从而产生明显的增粘作用。在盐水中，疏水缔合作用增强，表现出一定的抗盐性。该类物质可应用于高矿化度下的聚合物驱油技术中；同时由于疏水基团的引入，其在水中的溶解能力降低。因此，在常温(20-25℃)下，采用常规方法无法使疏水缔合聚合物固体粉末完全溶解在水中。

目前已经开展了疏水缔合聚合物的溶解性研究工作(韩明、向问陶、张健.中国海上油气.2006，18(1)：28-30；王颖、叶仲斌、舒政.海洋石油.2007，27(2)：42-44)，现有方法下疏水缔合聚合物的溶解时间为120分钟以上，这就意味着要有很大体积和数量的熟化罐来保证聚合物的完全溶解，对于空间和承重能力有限的海上平台来讲，尤其是现有的小型平台，继续扩大聚合物驱油规模几乎不可能实现，因此，必须缩短疏水缔合聚合物的溶解时间，才有可能加快疏水缔合聚合物的溶解速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水缔合聚合物的快速溶解方法及用于该方法的拉伸装置。

本发明提供的一种溶解疏水缔合聚合物的拉伸装置，所述拉伸装置包括固定在基座上的定磨轮，设置于所述定磨轮内部的动磨轮；所述动磨轮和定磨轮之间设有间距；所述动磨轮的顶部设置有调节环；所述动磨轮上设有磨齿；所述动磨轮的底部设有叶轮，所述叶轮位于所述基座内腔中；所述定磨轮上与所述动磨轮相对应处设有入口，所述基座上与所述叶轮相对应处设有出口。

上述拉伸装置中，所述间距的最窄处为150μm-500μm，其余间距可以为等距离的或者不等距离的。

上述拉伸装置中，所述动磨轮的下部为圆台体；通过旋转所述调节环可以调节所述动磨轮和定磨轮之间的间距，当调节所述调节环使所述圆台体向上移动时，所述动磨轮和定磨轮之间的间距变小；当调节所述调节环使所述圆台体向下移动时，所述动磨轮和定磨轮之间的间距变大。

所述动磨轮上的磨齿可为放射线状或螺旋状，可以避免对流动的液体产生剪切作用；所述基座内设有叶轮，可以使液体及时导出。

上述拉伸装置中，所述动磨轮的顶部设有皮带轮。

本发明提供的一种疏水缔合聚合物的溶解方法，包括如下步骤：在25℃-60℃温度下，将盐水与疏水缔合聚合物粉末混合得到未完全溶解的溶液，该溶液中所述疏水缔合聚合物的质量百分含量为0.1％-1.0％；使该溶液以1m³/h-10m³/h的流速依次经过至少两个串联连通的上述拉伸装置，得到均一的疏水缔合聚合物溶液。

上述溶解方法中，所述两个拉伸装置的动磨轮和定磨轮之间的间距分别为400μm-500μm和150μm-200μm，如400μm和200μm或500μm和168μm。

上述溶解方法中，所述盐水的总矿化度为5000mg/L-40000mg/L，如9371.55mg/L或18923.62mg/L，其中钙镁离子含量为400mg/L-1000mg/L，如434.8mg/L或584.8mg/L。

上述溶解方法中，所述盐水由NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂·6H₂O、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃和水组成；每升所述盐水中NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂·6H₂O、Na₂SO₄、Na₂CO₃和NaHCO₃的含量分别为7.341g-7.301g、0.066g-0.1167g、0.7647g、1.327g-2.584g、0.1260g-0.1261g、0.0251g和0.4288g-0.4289g。

上述溶解方法中，所述疏水缔合聚合物为丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸十八酯共聚物、丙烯酰胺/N-癸基丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺/N-烷基苯基丙烯酰胺共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸/N，N二己基丙烯酰胺共聚物和AP-P4中任一种。

上述溶解方法中，所述混合的温度为35℃-55℃，如35℃、45℃或55℃。

上述溶解方法中，所述疏水缔合聚合物的质量百分含量可为0.1％、0.5％或1.0％。

上述溶解方法中，所述溶液的流速具体可为4m³/h、6m³/h或8m³/h。

用上述方法得到均一溶液为疏水缔合聚合物母液。在实际应用中，可根据需要将该母液用所述盐水稀释到所需的使用浓度。由本发明的工作原理可以得知，本发明的方法对于所有的疏水缔合聚合物的溶解都是适用的。

本发明提供了一种疏水缔合聚合物的快速溶解方法及其溶解装置，用该方法可以得到均一的疏水缔合聚合物溶液，可用于高矿化度条件下的聚合物驱油技术中，使石油的采收率得以提高。本发明在石油开采中将具有较高的实际应用价值。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为疏水缔合聚合物快速溶解的流程图。

图2为拉伸装置结构示意图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明的下述实施中的疏水缔合聚合物AP-P4由四川光亚科技股份有限公司提供，重均分子量为1200万g/mol。

本发明的下述实施例2中所用盐水组成为：NaCl 7.341，KCl 0.066，CaCl₂ 0.7647，MgCl₂·6H₂O 1.327，Na₂SO₄ 0.1261，Na₂CO₃ 0.0251，NaHCO₃ 0.4289(单位：g/L)；盐水的总矿化度为9371.55mg/L，其中钙镁离子含量为434.8mg/L。

本发明的下述实施例3和4中所用盐水组成为：NaCl 7.301，KCl 0.1167，MgCl₂·6H₂O 2.584，Na₂SO₄ 0.1260，CaCl₂ 0.7647，NaHCO₃ 0.4288(单位：g/L)；盐水的总矿化度为18923.62mg/L，其中钙镁离子含量为584.8mg/L。

实施例1、拉伸装置

本发明的拉伸装置的结构示意图如图2所示，图中各标记如下：1皮带轮、2调节环、3动磨轮、4定磨轮、5叶轮、6入口、7出口、8基座。

本发明的拉伸装置包括设置在基座8上的定磨轮4，设置于定磨轮4内部的动磨轮3，其下部为圆台体；动磨轮3和定磨轮4之间设有间距；动磨轮3的顶部设置有调节环2，通过旋转该调节环2可以调节动磨轮3和定磨轮4之间的最窄处的间距在150μm-500μm范围内变化，其余间距是不等距的；所述动磨轮3上设有放射线状的磨齿(图中未示出)，可以避免对流动的液体产生剪切作用；动磨轮3的底部设有叶轮5，叶轮5位于基座8的内腔中，可以使液体及时导出；动磨轮3的顶部设有皮带轮1，该皮带轮1通过外部设置的电机为装置提供动力；该定磨轮4与动磨轮3的相对应处设有入口6，基座8上与叶轮5相对应处设有出口7，待溶解的液体从该入口6进入该拉伸装置，依次流经定磨轮4和动磨轮3后从出口7流出。

上述拉伸装置中，动磨轮3上还可以设置螺旋状的磨齿。

实施例2、疏水缔合聚合物AP-P4的溶解

该实施例的溶解过程的流程图如图1所示。图中各标记如下：9水池、10离心泵、11流量计、12混合罐、13螺杆泵、14、15拉伸装置、16熟化灌。

本实施例所用的拉伸装置14和拉伸装置15均为实施例1所述的拉伸装置；两个拉伸装置中的动磨轮和定磨轮之间的最窄处的间距均分别为400μm和200μm。

将水池9内的盐水加热到35℃，盐水在离心泵10的作用下泵入混合灌12中，离心泵10和混合罐12之间连接有流量计11用以控制盐水的流速；在搅拌条件下，将疏水缔合聚合物AP-P4粉末与盐水在混合灌12中快速混合，得到未完全溶解的溶液，其中AP-P4的质量百分含量为0.1％；将该溶液通过螺杆泵13输入到拉伸装置14中，在螺杆泵13的驱动下，溶液在管线中以4m³/h的流速流动，依次经过两个串联连通的拉伸装置14和拉伸装置15，拉伸后取样，采用Brookfield粘度计，在温度35℃、剪切速率7.34s^-1条件下测试粘度。最后溶解了的溶液进入熟化灌16中。

整个流程所需溶解时间为35min，测得粘度分别为2219mPa.s和5179mPa.s，表明用上述溶解方法获得了均一的疏水缔合聚合物溶液。

在常温下，将上述获得的疏水缔合聚合物AP-P4溶液用盐水搅拌稀释至1750mg/L，得到的均匀溶液可用做聚合物驱油的工作液。经检测该工作液通过100目不锈钢筛网的未溶物含量小于0.2％。

实施例3、疏水缔合聚合物AP-P4的溶解

该实施例的溶解过程的流程图如图1所示。图中各标记如下：9水池、10离心泵、11流量计、12混合罐、13螺杆泵、14、15拉伸装置、16熟化灌。

本实施例所用的拉伸装置14和拉伸装置15均为实施例1所述的拉伸装置；两个拉伸装置中的动磨轮和定磨轮之间的最窄处的间距均分别为500μm和168μm。

将水池9内的盐水加热到45℃，盐水在离心泵10的作用下泵入混合灌12中，离心泵10和混合罐12之间连接有流量计11用以控制盐水的流速；在搅拌条件下，将疏水缔合聚合物AP-P4粉末与盐水在混合灌12中快速混合，得到未完全溶解的溶液，其中AP-P4的质量百分含量为0.5％；将该溶液通过螺杆泵13输入到拉伸装置14中，在螺杆泵13的驱动下，溶液在管线中以6m³/h的流速流动，依次经过两个串联连通的拉伸装置14和拉伸装置15，拉伸后取样，采用Brookfield粘度计，在温度45℃、剪切速率7.34s^-1条件下测试粘度。最后溶解了的溶液进入熟化灌16中。

整个流程所需溶解时间为35min，测得粘度分别为7418mPa.s和8538mPa.s，表明用上述溶解方法获得了均一的疏水缔合聚合物溶液。

在常温下，将上述获得的疏水缔合聚合物AP-P4溶液用盐水搅拌稀释至1750mg/L，得到的均匀溶液可用做聚合物驱油的工作液。经检测该工作液通过100目不锈钢筛网的未溶物含量小于0.2％。

实施例4、疏水缔合聚合物AP-P4的溶解

该实施例的溶解过程的流程图如图1所示。图中各标记如下：9水池、10离心泵、11流量计、12混合罐、13螺杆泵、14、15拉伸装置、16熟化灌。

本实施例所用的拉伸装置14和拉伸装置15均为实施例1所述的拉伸装置；两个拉伸装置中的动磨轮和定磨轮之间的最窄处的间距均分别为400μm和200μm。

将水池9内的盐水加热到55℃，盐水在离心泵10的作用下泵入混合灌12中，离心泵10和混合罐12之间连接有流量计11用以控制盐水的流速；在搅拌条件下，将疏水缔合聚合物AP-P4粉末与盐水在混合灌12中快速混合，得到未完全溶解的溶液，其中AP-P4的质量百分含量为1.0％；将该溶液通过螺杆泵13输入到拉伸装置14中，在螺杆泵13的驱动下，溶液在管线中以8m³/h的流速流动，依次经过两个串联连通的拉伸装置14和拉伸装置15，拉伸后取样，采用Brookfield粘度计，在温度55℃、剪切速率7.34s^-1条件下测试粘度。最后溶解了的溶液进入熟化灌16中。

整个流程所用溶解时间为35min，测得粘度分别为11678Pa·s和10258mPa·s，表明用上述溶解方法获得了均一的疏水缔合聚合物溶液。

在常温下，将上述获得的疏水缔合聚合物溶液用盐水搅拌稀释至1750mg/L，得到的均匀溶液可用做聚合物驱油的工作液。经检测该工作液通过100目不锈钢筛网的未溶物含量小于0.2％。

Claims (10)

1.一种溶解疏水缔合聚合物的拉伸装置，其特征在于：所述拉伸装置包括固定在基座上的定磨轮，设置于所述定磨轮内部的动磨轮；所述动磨轮和定磨轮之间设有间距；所述动磨轮的顶部设置有调节环；所述动磨轮上设有磨齿；所述动磨轮的底部设有叶轮，所述叶轮位于所述基座的内腔中；所述定磨轮上与所述动磨轮相对应处设有入口，所述基座上与所述叶轮相对应处设有出口。

2.根据权利要求 1所述的装置，其特征在于：所述间距的最窄处为150μm-500μm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述动磨轮的顶部设有皮带轮。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述动磨轮上的磨齿为放射线状或螺旋状。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述动磨轮的下部为圆台体。

6.一种疏水缔合聚合物的溶解方法，包括如下步骤：在25℃-60℃温度下，将盐水与疏水缔合聚合物粉末混合得到未完全溶解的溶液，该溶液中所述疏水缔合聚合物的质量百分含量为0.1%-1.0%；使该溶液以1m³/h-10m³/h的流速依次经过至少两个串联连通的权利要求1-5中任一所述的拉伸装置，得到均一的疏水缔合聚合物溶液。

7.根据权利要求6所述的溶解方法，其特征在于：所述两个拉伸装置的动磨轮和定磨轮之间的间距分别为400μm-500μm和150μm-200μm。

8.根据权利要求6或7所述的溶解方法，其特征在于：所述盐水的总矿化度为5000mg/L-40000mg/L，其中钙镁离子含量为400mg/L-1000mg/L。

9.根据权利要求8所述的溶解方法，其特征在于：所述盐水由NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂·6H₂O、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃和水组成；每升所述盐水中NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂·6H₂O、Na₂SO₄、Na₂CO₃和NaHCO₃的含量分别为7.341g-7.301g、0.066g-0.1167g、0.7647g、1.327g-2.584g、0.1260g-0.1261g、0.0251g和0.4288g-0.4289g。

10.根据权利要求9所述的溶解方法，其特征在于：所述疏水缔合聚合物为丙烯酰胺2-丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸十八酯共聚物、丙烯酰胺/N-癸基丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺/N-烷基苯基丙烯酰胺共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸/N,N二已基丙烯酰胺共聚物和AP-P4中任一种。

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