CN102382636B

CN102382636B - 一种使驱替液粘度稳定的方法

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Publication number: CN102382636B
Application number: CN201010267877.9A
Authority: CN
Inventors: 邢毅; 平春霞; 邢琳; 曹宗仑; 张英雄; 马友富
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: CN102382636A

Abstract

本发明公开了一种使驱替液粘度稳定的方法，所述方法包括如下步骤：配制聚合物溶液母液；将阴离子型聚丙烯酰胺加入水中，待其充分溶解；加入污水，对所述聚合物溶液母液进行稀释；加入六次甲基四胺，使其充分溶解。本发明提高了聚丙烯酰胺的粘度稳定性，减少了聚丙烯酰胺的使用量，降低成本，并且六次甲基四胺投加量少，保粘效果好。提高了聚丙烯酰胺的抗高温性能和抗盐性能，并且增强了驱替液的粘度稳定性，使得驱替液粘度保留率大幅提高。

Description

一种使驱替液粘度稳定的方法

技术领域

本发明涉及石油工业用化学品技术领域，特别是涉及一种使驱替液粘度稳定的方法。

背景技术

目前国内油田普遍进入三次采油阶段，对于高含水油田，通过注入碱液、表面活性剂或者聚合物溶液等方式，增加驱替液粘度，进而降低驱替液的流度比，提高波及系数，同时，通过降低油水界面张力，提高驱油效率，增加油田的采收率。但是，目前油田通常所采用的阴离子型聚丙烯酰胺往往受到高温和高矿化度的影响，易发生降解，并且与污水的配伍性差，这使得聚合物驱难以达到预期效果。

专利号为ZL99106075.X的中国专利公开了一种碱-活性剂-聚合物组成的三元复合驱体系，及在三次采油中的应用；提出在三元复合驱中使用复合碱，除了使用NaOH以外，还加入了其他有机碱或无机碱，以改善油水界面张力，并指出使用NaOH与有机碱六次甲基四胺可以提高粘度稳定性。但专利中提出的六次甲基四胺投加量的适宜控制范围为0.03～0.05％。

申请号为94109065.5的中国专利公开了一种注水井粉状调剖剂，提出使用六次甲基四胺作为交联剂，增强调剖剂的粘度，但所选调剖剂的聚丙烯酰胺水解度仅为12.17％，而六次甲基四胺投加量也过高。

专利号为ZL200710117603.X的中国专利公开了一种高温交联剂，提出使用乙酸铬、苯酚、乌洛托品、甲醛、间苯二酚和水制成聚合物驱耐高温交联剂，可有效提高驱替液的抗高温性能。但交联剂需要提前制备，而且六次甲基四胺使用量也过高。

发明内容

本发明提供一种使驱替液粘度稳定的方法，用以解决现有技术中存在聚合物溶液抗高温性能和抗盐性能差的问题。

为达上述目的，本发明提供一种使驱替液粘度稳定的方法，所述方法包括如下步骤：

配制聚合物溶液母液；将阴离子型聚丙烯酰胺加入水中，待其充分溶解；

加入污水，对所述聚合物溶液母液进行稀释；

加入六次甲基四胺，使其充分溶解。

进一步，所述六次甲基四胺的结构式如下：

进一步，所述阴离子型聚丙烯酰胺的分子量在1000万～2000万之间。

进一步，所述阴离子型聚丙烯酰胺的水解度为20％～30％。

进一步，所述稀释后的阴离子型聚丙烯酰胺的浓度范围在500mg/L～2500mg/L。

进一步，所述稀释后的阴离子型聚丙烯酰胺浓度范围在1000mg/L～2000mg/L。

进一步，所述六次甲基四胺的浓度范围为10mg/L～250mg/L。

进一步，所六次甲基四胺浓度范围在100mg/L～200mg/L。

进一步，在加入六次甲基四胺，使其充分溶解之后，将所制样品放置于温度范围为65℃～95℃的环境下保存，并在该温度范围内定期测定其粘度变化。

进一步，所述污水的水质条件为：总矿化度低于20000mg/L，Fe²⁺浓度低于0.5mg/L，pH值为5～9。

本发明有益效果如下：

本发明提高了聚丙烯酰胺的粘度稳定性，减少了聚丙烯酰胺的使用量，降低成本，并且六次甲基四胺投加量少，保粘效果好。提高了聚丙烯酰胺的抗高温性能和抗盐性能，并且增强了驱替液的粘度稳定性，使得驱替液粘度保留率大幅提高。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

为了克服现有技术中聚合物溶液抗高温性能和抗盐性能差的问题，同时，为了提高驱替液的粘度稳定性，本发明提供了一种简便而有效的方法，通过向阴离子型聚丙烯酰胺溶液中直接加入六次甲基四胺的方式，可以有效提高阴离子型聚丙烯酰胺溶液的抗高温和抗盐能力，使驱替液的粘度保持稳定。

本发明所使用的聚丙烯酰胺为油田常用的超高分子量线性阴离子型聚丙烯酰胺，其分子量一般在1000万～2000万，水解度在20％～30％之间。

本发明所使用的六次甲基四胺的结构式如下：

本发明所使用的六次甲基四胺为无色或白色晶体，溶于水，醇、醚等，其结构可通过元素分析、傅立叶红外光谱、核磁共振和质谱等加以确定。

本发明所使用的六次甲基四胺其分子结构中含有四个氮原子，因此可在三维空间与阴离子型聚丙烯酰胺中的酰胺基或者与水解产生的羧酸基形成多个氢键，增强了聚丙烯酰胺分子内及分子间的弱相互作用。同时在高温下，六次甲基四胺缓慢分解成氨和甲醛，而甲醛可以与阴离子型聚丙烯酰胺发生缩合反应，使聚丙烯酰胺分子间形成交联，使原本线性的聚丙烯酰胺分子形成空间网状结构，从而增强了其抗高温和抗盐的能力，并使驱替液的粘度稳定性得以提高。

阴离子型聚丙烯酰胺与甲醛缩合反应过程如下：

本发明的目的是避免现有技术中的不足之处，增强聚丙烯酰胺抗高温和抗盐的能力，并使驱替液的粘度稳定性得以提高，进而降低流度比，提高波及系数，增加油田采收率。

下面以具体的实施例进行说明：

实施例1

分子量为1000万水解度为28％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1000万，水解度为28％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。

具体实验步骤：

在2℃下用清水配制浓度为5000mg/L的聚丙烯酰胺母液，搅拌4小时，静置4小时；

使用清水将母液稀释为浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺溶液，搅拌1小时，并静置2小时，使其混合均匀；

向所配溶液中加入六次甲基四胺，使溶液中六次甲基四胺的浓度达15mg/L，搅拌0.5小时，使其充分溶解；

将所制样品放置于70℃下恒温水浴保存，并在70℃下定期测定其粘度变化。实验结果参见表1。

实施例2

分子量为1000万水解度为28％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1000万，水解度为28％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例1，但溶液中六次甲基四胺的浓度达75mg/L。实验结果参见表1。

实施例3

分子量为1000万水解度为28％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1000万，水解度为28％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例1，但溶液中六次甲基四胺的浓度达150mg/L。实验结果参见表1。

表1

六次甲基四胺浓度	0mg/L	15mg/L	75mg/L	150mg/L
					初始粘度	79.8	80.5	81.6	81.5
1周后粘度	28.5	38.0	46.4	58.0
					2周后粘度	22.1	30.9	42.0	54.7

3周后粘度	18.0	25.9	36.0	48.9
					粘度保留率	22.56％	32.17％	44.12％	60％

实施例4

分子量为1800万，水解度为26％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为26％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。

具体实验步骤：

在3℃下用清水配制浓度为5000mg/L的聚丙烯酰胺母液，搅拌2小时，静置2小时；

使用总矿化度5002mg/L，Na⁺、K⁺浓度为1601mg/L，Ca²⁺浓度为14mg/L，Mg²⁺浓度为7.5mg/L，Cl^-浓度为1172mg/L，SO₄ ^2-浓度为391.5mg/L，HCO₃ ^-浓度为1816mg/L，pH值为8.2的水溶液将母液稀释为浓度为1000mg/L的聚丙烯酰胺溶液，搅拌1小时，并静置1小时，使其混合均匀；

向所配溶液中加入六次甲基四胺，使溶液中六次甲基四胺的浓度达110mg/L，搅拌0.5小时，使其充分溶解；

将所制样品放置于85℃下恒温水浴保存，并在85℃下定期测定其粘度变化。实验结果参见表2。

实施例5

分子量为1800万，水解度为26％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为26％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例4，但溶液中六次甲基四胺的浓度达160mg/L。实验结果参见表2。

实施例6

分子量为1800万，水解度为26％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为26％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例4，但溶液中六次甲基四胺的浓度达190mg/L。实验结果参见表2。

表2

六次甲基四胺浓度	0mg/L	110mg/L	160mg/L	190mg/L
					初始粘度	18.3	17.7	15.5	15.0
1周后粘度	2.60	6.30	7.40	8.10
					2周后粘度	2.90	4.60	5.80	6.60
3周后粘度	2.60	4.20	5.40	6.60
					粘度保留率	14.21％	23.73％	34.84％	44％

实施例7

分子量为1800万，水解度为24％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为24％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。

具体实验步骤：

使用NaCl浓度为2000mg/L，Fe²⁺浓度为0.35mg/L，pH值为5.41的水溶液将母液稀释为浓度为1800mg/L的聚丙烯酰胺溶液，搅拌1小时，并静置1小时，使其混合均匀；

向所配溶液中加入六次甲基四胺，使溶液中六次甲基四胺的浓度达60mg/L，搅拌0.5小时，使其充分溶解；

将所制样品放置于90℃下恒温水浴保存，并在90℃下定期测定其粘度变化。实验结果参见表3。

实施例8

分子量为1800万，水解度为24％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为24％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例7，但溶液中六次甲基四胺的浓度达120mg/L。实验结果参见表3。

实施例9

分子量为1800万，水解度为24％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为24％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例7，但溶液中六次甲基四胺的浓度达180mg/L。实验结果参见表3。

实施例10

分子量为1800万，水解度为24％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1800万，水解度为24％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例7，但溶液中六次甲基四胺的浓度达240mg/L。实验结果参见表3。

表3

六次甲基四胺浓度	0mg/L	60mg/L	120mg/L	180mg/L	240mg/L
						初始粘度	50.4	49.7	51.2	51.4	51.2
1周后粘度	10.5	25.1	32.5	36.0	35.8
						2周后粘度	8.30	18.7	23.3	24.9	24.5
3周后粘度	6.90	12.9	16.9	17.4	17.1
						粘度保留率	13.69％	25.96％	33.01％	33.85％	33.40％

实施例11

分子量为1300万水解度为29％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1300万，水解度为29％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。

具体实验步骤：

在2℃下用清水配制浓度为5000mg/L的聚丙烯酰胺母液，搅拌2小时，静置2小时；

使用pH值为6.67，浓度为15000mg/L的NaCl溶液将母液稀释为浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺溶液，搅拌1小时，并静置1小时，使其混合均匀；

向所配溶液中加入六次甲基四胺，使溶液中六次甲基四胺的浓度达150mg/L，搅拌0.5小时，使其充分溶解；

将所制样品放置于8℃下恒温水浴保存，并在8℃下定期测定其粘度变化。实验结果为：聚合物溶液的初始粘度为29.5mPa·s，三周后的粘度保留率为40.22％。

实施例12

分子量为1000万水解度为23％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1000万，水解度为23％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例1，但聚丙烯酰胺溶液浓度为800mg/L，溶液中六次甲基四胺的浓度达150mg/L。实验结果为：聚合物溶液的初始粘度为40.8mPa·s，三周后的粘度保留率为52.41％。

实施例13

分子量为1000万水解度为23％的聚丙烯酰胺溶液的粘度保留率。药剂选取分子量为1000万，水解度为23％的阴离子型聚丙烯酰胺，以及六次甲基四胺。具体实验步骤同实施例1，但聚丙烯酰胺溶液浓度为2200mg/L，溶液中六次甲基四胺的浓度达150mg/L。实验结果为：聚合物溶液的初始粘度为95.2mPa·s，三周后的粘度保留率为67.22％。

另外，发明人按照上述实施例的步骤，通过改变实验参数，进行大量实验，实验结果表明：

所选药剂的阴离子型聚丙烯酰胺分子量在1000万～2000万之间，其水解度为20％～30％；稳粘剂采用六次甲基四胺。其中，阴离子型聚丙烯酰胺的浓度范围在500mg/L～2500mg/L，而六次甲基四胺的浓度范围为10mg/L～250mg/L。

而当阴离子型聚丙烯酰胺浓度范围在1000mg/L～2000mg/L、六次甲基四胺浓度范围在100mg/L～200mg/L之间时，能获得更佳的实验效果。

本发明所适用的地藏温度范围为65℃～95℃。本发明可采用污水稀释聚合物母液，所要求水质条件为：总矿化度低于20000mg/L，Fe²⁺浓度低于0.5mg/L，pH值为5～9。

本发明的具体使用方法如下：

清水配制聚合物溶液母液；在2℃下将阴离子型聚丙烯酰胺分多次加入清水中搅拌，搅拌速率控制在150转/分以内，待其充分溶解，搅拌时间1～4小时，并静置1～6小时；

污水稀释聚合物溶液；根据油田现场相应粘度的要求，对母液进行稀释，加入一定比例的污水后，搅拌1～2小时，并静置1～2小时，使其混合均匀；

投加六次甲基四胺固体颗粒，搅拌0.5～1小时，使其充分溶解。

本发明的粘度测量使用IIB型粘度计，测量时选取0号转子，转速为n＝6min^-1。

由上述实施例可以看出，本发明与现有技术相比：本发明提高了聚丙烯酰胺的粘度稳定性，减少了聚丙烯酰胺的使用量，降低成本，并且六次甲基四胺投加量少，保粘效果好。提高了聚丙烯酰胺的抗高温性能和抗盐性能，并且增强了驱替液的粘度稳定性，使得驱替液粘度保留率大幅提高。

本发明克服了现有技术中六次甲基四胺投加量过高的问题，通过直接使用六次甲基四胺作为交联剂以保持粘度稳定性，并且投加量只占总重量0.0015％～0.025％，低于专利号为ZL99106075.X的中国专利所提出的0.03～0.05％的控制范围。相对于申请号为94109065.5的中国专利中调剖剂所使用的低水解度的聚丙烯酰胺，本发明所采用的聚合物为水解度在20％～30％的超高分子量聚丙烯酰胺，通过加入少量的六次甲基四胺，可使驱替液粘度维持在要求的范围内。相比较于专利号为ZL200710117603.X的中国专利，本发明无须事先合成交联剂，可直接将六次甲基四胺加入到聚丙烯酰胺中，从而既降低了成本，操作也极为简便。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种使驱替液粘度稳定的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

配制聚合物溶液母液；将阴离子型聚丙烯酰胺加入水中，待其充分溶解；所述阴离子型聚丙烯酰胺的分子量在1000万～2000万之间；所述阴离子型聚丙烯酰胺的水解度为20%～30%；

加入污水，对所述聚合物溶液母液进行稀释；所述污水的水质条件为：总矿化度低于20000mg/L，Fe²⁺浓度低于0.5mg/L，pH值为5～9；所述稀释后的阴离子型聚丙烯酰胺的浓度范围在500mg/L～2500mg/L；

加入六次甲基四胺，使其充分溶解，所述六次甲基四胺的浓度范围为10mg/L～250mg/L。

2.如权利要求1所述的使驱替液粘度稳定的方法，其特征在于，所述六次甲基四胺的结构式如下：

3.如权利要求1所述的使驱替液粘度稳定的方法，其特征在于，所述稀释后的阴离子型聚丙烯酰胺浓度范围在1000mg/L～2000mg/L。

4.如权利要求1所述的使驱替液粘度稳定的方法，其特征在于，所六次甲基四胺浓度范围在100mg/L～200mg/L。

5.如权利要求1所述的使驱替液粘度稳定的方法，其特征在于，在加入六次甲基四胺，使其充分溶解之后，将所制样品放置于温度范围为65℃～95℃的环境下保存，并在该温度范围内定期测定其粘度变化。