CN102181010A

CN102181010A - 抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法

Info

Publication number: CN102181010A
Application number: CN 201110093855
Authority: CN
Inventors: 孙安顺
Original assignee: 孙安顺
Current assignee: Heilongjiang Kyrgyzstan oil service Limited by Share Ltd
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: CN102181010B

Abstract

本发明涉一种抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法。该抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法包括下列步骤，下列各原料按重量份配比：将10～20份的阴离子单体、50～65份丙烯基磺酸钠、11～22份阳离子单体、2～4份的丙烯酸酯、0～3.5份的α-烯烃和50～60份的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度为15～23%，加入单体总重量的1～5%表面活性剂，再调节溶液PH9～10，于温度30～60℃条件下通氨气30分钟后加入过硫酸盐引发剂，过硫酸盐加入量为单体总重量的0.05～0.1%，于温度30～60℃条件下，反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。本发明其特点是在水溶性聚合物大分子中引入长碳烷基、阴离子和阳离子单元结构，获得抗高温高盐水溶性聚合物驱油剂。

Description

抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法

技术领域

本发明涉及油田采油领域中一助剂的制备方法，特别是一种抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法。

背景技术：

目前，聚合物驱技术是油田开发提高采收率的主要技术，在技术和经济上都是成功的，在国内外得到了广泛的应用，具有广阔的应用前景。

现阶段油气开采中，水溶性聚合物的稳定性要求越来越高，稳定性包括剪切稳定性、化学稳定性、热稳定性、生物稳定性和长效稳定性等。具体而言，水溶性聚合物在高矿化度、高温、高剪切及不同pH值影响下，能够保持一定的粘度。这也是目前聚合物驱油剂开发着重考虑的一个方面。

特别是在我国化学驱提高采收率技术中，聚合物驱占据了重要的地位，随着技术日益成熟，其应用的油藏环境也由以前条件较好的一类油藏，逐渐向油藏条件较为恶劣的二、三类油藏转变，而聚合物主剂是聚合物驱在二、三类油藏中获得成功的重要因素。

目前常用于强化石油开采(EOR)的聚合物驱的工业产品部分水解聚丙烯酰胺(PAM)，它依赖于高分子量和聚合物分子链上的离子和强极性侧基的排斥作用而达到增粘效果。但是，高分子量聚合物当受到较大的拉伸和剪切应力时，易于发生机械降解而丧失粘度，在低渗透率岩层中注入聚合物时尤为明显。水溶液中的阳离子，尤其是二价离子，会屏蔽聚合物中的离子基团，使聚合物分子链卷曲，流体力学体积减小甚至沉淀，从而使增粘性大大降低。当地层深度达2000米时，油层温度较高(约100℃)，聚丙烯酰胺(PAM)中的酰胺基在高温水溶液中易水解，使聚合物溶液的抗盐性急剧下降。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特点是在水溶性聚合物大分子中引入长碳烷基、阴离子和阳离子单元结构，获得抗高温高盐水溶性聚合物驱油剂。

本发明采用的技术方案是：该抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法包括下列步骤，下列各原料按重量份配比：将10～20份的阴离子单体、50～65份丙烯基磺酸钠、11～22份阳离子单体、2～4份的丙烯酸酯、0～3.5份的α-烯烃和50～60份的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度为15～23%，加入单体总重量的1～5%表面活性剂，再调节溶液PH 9～10，于温度30～60℃条件下通氨气30分钟后加入过硫酸盐引发剂，过硫酸盐加入量为单体总重量的0.05～0.1%，于温度30～60℃条件下，反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

本发明具有如下有益效果：本发明采用胶束共聚合法在水溶性大分子链上引入高支化度疏水单体，该单体具有较大的疏水体积，疏水性能好，能大大增强聚合物链的疏水作用，且不易发生卷曲，从而可达到很好的增粘效果；通过控制高支化度疏水单体的加入量，可控制疏水链段的含量，有利于改善共聚物的溶解性。阳离子单体加入使聚合物结构具有一定的刚性环结构，提高了聚合物的耐温性。本发明的聚合物耐高温及高矿化度，且水溶性好，在高温、高矿化度下仍具有很好的增粘效果，能广泛用于石油化工领域，特别是用作油田三次采油的驱油剂。本发明在对离子型、两性疏水缔合水溶性聚合物及疏水改性聚电解质的合成、结构表征及溶液性质方面进行广泛、深入的研究基础上，通过在疏水缔合聚合物大分子中引入阴离子单元结构，以增加聚合物的水溶性，适当浓度表面活性剂胶束对聚合物分子间疏水基缠结、缔合等物理交联作用，使聚合物分子形成凝胶的网络状结构而表现出高增粘性。表面活性剂分子对聚合物大分子疏水基缠结形成的凝胶还具有增容作用，从而提高了缔合作用较强的聚合物的水溶性，使之展现出高增粘性，获得高增粘疏水缔合水溶性聚合物体系。由于分子中引入磺酸基团使聚合物具有很强的抗盐性，平均分子量在500万～1500万，具有很强的抗温性，聚合物抗温抗盐性显著。

具体实施方式：

下面结合具体实例对本发明作进一步说明。

实施例1、

将10Kg的丙烯酸、53Kg丙烯磺酸钠、12KgN，N-二乙基二烯丙基氯化铵、4Kg的丙烯酸十八烷基酯和58Kg的丙烯酰胺溶解在去离子水中，上述单体总的质量为浓度16%，再加入单体总重量2%的十二烷基硫酸钠，调节溶液PH：9～10，于温度35℃条件下，通N₂气30分钟后加入引发剂过硫酸铵，过硫酸铵的加入量为单体总重量的0.06%，在温度35℃条件下反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

实施例2、

将11Kg的丙烯酸、65Kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、15Kg N，N-二乙基二烯丙基氯化铵、3Kg的丙烯酸十二烷基酯、2Kg C_6-10α-烯烃和59Kg的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度为17%，再加入单体总重量2%的十二烷基硫酸钠，调节溶液PH：9～10，于温度40℃条件下通N₂气30分钟后加入引发剂过硫酸钾，过硫酸钾的加入量为单体总重量的0.06%，在为温度40℃条件下反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

实施例3、

将15Kg的甲基丙烯酸、63Kg甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、20Kg三甲基烯丙基氯化铵、3Kg的丙烯酸月桂酯、2Kg的C_12-16α-烯烃和51Kg的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度为19%，再加入单体总重量2.9%的十二烷基硫酸钠，调节溶液PH 9～10，于温度35℃条件下通N₂气30分钟后加入引发剂过硫酸钾，过硫酸钾加入量为单体总重量的0.08%，在温度35℃条件下反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

实施例4、

将14Kg的甲基丙烯酸，58Kg甲基丙烯磺酸钠、14Kg的三甲基烯丙基氯化铵、2.5Kg的丙烯酸十四烷基酯和50.7Kg的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度21%，再加入单体总重量4%的十二烷基硫酸钠，调节溶液PH：9～10，于温度55℃条件下通N₂气30分钟后加入引发剂过硫酸铵，过硫酸铵为单体总重量的0.08%，于温度55℃条件下反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

实施例5、

将11Kg的甲基丙烯酸，54Kg的甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、17Kg的N，N-二乙基二烯丙基氯化铵、8Kg三甲基烯丙基氯化铵、2Kg的丙烯酸十六烷基酯、1Kg的丙烯酸十八烷基酯和3Kg C_12-14α-烯烃和57.5Kg的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度为17%，再加入单体总重量3%的十二烷基硫酸钠，调节溶液PH：9～10，于温度45℃条件下通N₂气30分钟后加入引发剂过硫酸钠，过硫酸钠加入量为单体总重量的0.1%，在温度55℃条件下反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

实施例6、

不同盐浓度下粘度稳定性测定：

(1)试验步骤：

将不同疏水单体含量的聚合物配成0.5wt%的溶液，后加入适量NaCl， NaCl质量百分数分别为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，测定其表观粘度值。

(2)测试仪器：美国博力飞V5.0黏度计。

(3)试验温度为45℃

随着NaCl浓度的增加，其粘度降低值较小，保粘率较大，说明疏水聚合物在高盐含量体系中仍然具有很高的粘度，具有很高的抗盐能力。这是由于在分子中引入对盐不敏感的磺酸，可使高分子化合物的耐盐性明显提高，在疏水缔合物水溶液中，疏水基团以类似表面活性剂憎水基相互聚集形成胶束方式，相互聚集成疏水微区，导致分子内和分子间缔合。分子内缔合可增加分子刚性，而分子间缔合则可形成连续的网状结构，使粘度大幅度增加。该聚合物在水溶液中有良好的增粘性、抗剪切性和抗盐性。

实施例7、

不同温度下粘度稳定性测定：

(1)将各实施例的聚合物配成质量分数为0.5%的溶液，放入恒温水浴中，保持恒温水浴的温度为20℃，30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃，测定其在不同温度下的表观粘度值。

(2)测试仪器：美国博力飞V5.0黏度计。

提高聚合物分子主链的热稳定性是改善聚合物耐温耐盐性能的有效途径。相对分子质量越高引入大侧基或刚性侧基团可使聚合物具有较高的热稳定性，聚合物水溶液可在高温下保持较高的粘度、即使老化过程中伴有分子链的断裂，因刚性基团的位阻效应，分子运动阻力大，则聚合物溶液的表现粘度降低幅度也小。

实施例8、

驱油效果评价

试验条件：

(1)模型: 采用变异系数为0.72的石英砂环氧胶结两维纵向非均质正韵律人造物理模型，模型尺寸为4.5cm×4.5cm×30cm，分为上中下3层，每层厚度为1.5 cm。模型由环氧树脂胶结经压力机压制而成，气测渗透率kg 为1000×10^- 3μm²左右。

(2)试验用聚合物: 大庆助剂厂生产的聚丙烯酰胺(相对分子质量1800万)以及本发明各实施例的聚合物。

(3) 试验用油: 采用大庆油田采油一厂脱水原油。

(4)试验用水: 饱和模型用水矿化度为6778mg /L，配制聚合物用水为大庆油田采油一厂清水，驱替水矿化度为4700 mg /L。

(5)试验温度为45℃。

在试验方案相同的情况下，本发明的聚合物与驱油聚合物相比，聚合物驱采收率和总采收率均明显提高，聚合物驱采收率均达到30%以上。

本发明聚合物体系的黏弹性增加，使得孔吼中的残余油两端均被抗盐聚合物溶液不同程度地拽出，降低了孔隙中的残余油饱和度，提高了波及效率，从而提高采收率。

Claims

1.、一种抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，包括下列步骤，下列各原料按重量份配比：将10～20份的阴离子单体、50～65份丙烯基磺酸钠、11～22份阳离子单体、2～4份的丙烯酸酯、0～3.5份的α-烯烃和50～60份的丙烯酰胺溶解在去离子水中，单体总的质量浓度为15～23%，加入单体总重量的1～5%表面活性剂，再调节溶液PH 9～10，于温度30～60℃条件下通氨气30分钟后加入过硫酸盐引发剂，过硫酸盐加入量为单体总重量的0.05～0.1%，于温度30～60℃条件下，反应12小时，用丙酮沉淀、洗涤，真空干燥，获得白色粉状的聚合物。

2.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种混合物。

3.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：丙烯基磺酸钠为丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠中的一种或几种混合物。

4.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

5.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：阳离子单体为N，N-二甲基二烯丙基氯化铵、N，N-二乙基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵中的一种或几种混合物。

6.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：丙烯酸酯为丙烯酸月桂酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或几种混合物。

7.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：α-烯烃为α-烯烃碳原子数为C₆～C₁₈中的一种或几种混合物。

8.根据权利要求1所述的抗高温高盐聚合物驱油剂的制备方法，其特征为：过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种或几种混合物。