CN102660250B - 一种阳离子疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于油田提高采油效率的阳离子疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法。它能提高疏水缔合聚合物的溶解性及增强聚合物驱与表面活性驱的协作能力。其技术方案：该聚合物驱油剂由带有长链烷基的季铵盐、丙烯酰胺、烯丙基环糊精三种单体聚合而得；所用原料及各组分的质量百分比为：带有长链烷基的季铵盐为甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵2.5～3.0%；丙烯酰胺11.1～12.75%；烯丙基环糊精0.15～0.20%；引发剂0.3～0.4%，是用过硫酸铵和亚硫酸氢钠；螯合剂是用乙二胺四乙酸二钠0.3%；去离子水84～85%。本发明具有环糊精超分子结构的阳离子疏水缔合聚合物有很好的水溶性和粘弹性，使表面活性剂包结在环糊精疏水空腔中，有利于提高驱油效率。

Description

一种阳离子疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于油田提高采油效率的阳离子疏水缔合聚合物驱油剂及其制备方法。
背景技术
近年来，采用化学驱油技术提高原油采收率已经成为各大油田稳产高产的主要手段。化学驱油的主要方法是利用水溶性高聚物的增稠能力驱油。为了适应高温高盐地层，具有高效增粘性以及强耐温抗盐性能的疏水缔合聚合物受到了人们的关注。
在现场应用中已经被证明，不管是在高温高盐还是高孔高渗的复杂油藏下，疏水缔合聚合物都具有很好的增粘性、抗剪切性和稳定性，并且具有较好的流度控制能力。然而，由于疏水结构的引入，这种聚合物的水溶性有所下降。在原油开采中，常常将聚合物驱和表面活性剂驱同时注入地层，以提高原油采收率。但是由于地层结构复杂，聚合物驱与表面活性剂驱不存在约束关系，各自单独作用，没有达到协作效果，使得对原油采收率的提高大打了折扣。为了解决上述问题，急需研究一种水溶性高、与表面活性剂驱协作能力强的疏水缔合聚合物。
发明内容
本发明的目的是：为了提高聚合物驱的驱油效率、疏水缔合聚合物的溶解性以及增强聚合物驱与表面活性剂驱的协作能力，特提供一种具有超分子结构的阳离子疏水缔合聚合物及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用丙烯酰胺、带有长链烷基的季铵盐以及烯丙基环糊精进行三元共聚。在其分子结构中，长链烷基疏水基团通过相互间的范德华作用力聚集在一起，形成聚合物链三维网络结构，增加了聚合物的表观粘度，使得驱油效率有所提高；而亲水性的阳离子季铵盐提高了聚合物的水溶性，弥补了很多疏水缔合聚合物溶解性差的缺陷；此外，环糊精具有外腔亲水内腔疏水的特殊结构，使得表面活性剂通过弱作用力包结在环糊精的疏水空腔内，提高了表面活性剂驱和聚合物驱的协作能力。
本发明采用以下技术方案是：一种阳离子疏水缔合聚合物驱油剂，其特征在于：该聚合物驱油剂是由带有长链烷基的季铵盐、丙烯酰胺、烯丙基环糊精三种单体聚合而得；所用原料及各组分的质量百分比和部分性能为，质量以克为单位，带有长链烷基的季铵盐是用甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵2.5～3.0％，在三口烧瓶中先加入30～45％的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下加入甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺25～30％，然后在搅拌下缓慢加入氯丁烷30～40％，加热升高温度至80℃，恒温反应10小时，再用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应的氯丁烷，制得淡黄色的粘稠液体，即甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵单体；丙烯酰胺11.1～12.75％；烯丙基环糊精0.15～0.20％；引发剂0.3～0.4％，是用过硫酸铵和亚硫酸氢钠，过硫酸铵为引发剂总量的66.7％，亚硫酸氢钠为引发剂总量的33.3％；螯合剂是用乙二胺四乙酸二钠0.3％；去离子水84～85％。
该阳离子疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法：先在反应容器中按比例加入去离子水84～85％，再分别加入丙烯酰胺11.1～12.75％，上述制得的甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵2.5～3.0％和烯丙基环糊精0.15～0.20％。在温度为40℃条件下搅拌至反应物混合均匀；然后加入引发剂0.3～0.4％，先加入过硫酸铵，用量为引发剂总量的66.7％，间隔一分钟后，再加入用量为引发剂总量33.3％的亚硫酸氢钠；最后加入螯合剂乙二胺四乙酸二钠0.3％，反应半小时后，将温度升高至60℃，恒温反应6小时后，将产物用无水乙醇洗涤3～5次，在温度为50℃条件下干燥10小时，取出造粒，得到白色颗粒的阳离子疏水缔合聚合物驱油剂。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：(1)这种阳离子疏水缔合聚合物具有很好的水溶性和粘弹性；(2)超分子结构环糊精的引入，使得表面活性剂可以通过弱作用力包结在环糊精的疏水空腔中，增强了聚合物驱与表面活性剂的协作能力，有利于驱油效率的提高。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1按照下述步骤制备一种阳离子疏水缔合聚合物驱油剂：
(1)制备甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵单体：向100ml的三口烧瓶中加入20ml的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入11ml的甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺，然后在搅拌下缓慢加入氯丁烷14ml，升高温度至80℃，恒温反应10小时后，用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的氯丁烷，得到淡黄色的粘稠液体，即甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵单体。
(2)一种阳离子疏水缔合聚合物驱油剂的制备：先在150ml的三口烧瓶中加入去离子水50ml，再分别加入丙烯酰胺6.95g、上述制得的甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵1.75g和烯丙基环糊精0.10g，在温度为40℃条件下搅拌至反应物混合均匀，加入引发剂0.19g，先加入过硫酸铵0.13g，间隔一分钟后，再加入亚硫酸氢钠0.06g，最后加入螯合剂乙二胺四乙酸二钠0.176g，反应半小时后，将温度升高至60℃，恒温反应6小时后，将产物用无水乙醇洗涤3次，在温度为50℃条件下干燥10小时，取出造粒，得到白色颗粒的阳离子疏水缔合聚合物驱油剂。
实施例2在渤海油藏条件下，测试本发明的增粘效果：
(1)渤海油田注入水组成：
组成 NaCl KCl NaHCO3 Na2SO4 CaCl2 MgCl2.6HO2 总矿化度
含量mg/l 6190.0 49.0 262.8 54.2 1578.7 1935.2 10069.9
(2)按照上述(1)所述的渤海油田注入水组成，配制矿化度为10069.9mg/l，浓度分别为800ppm、1200ppm、1600ppm、2000ppm的聚丙烯酰胺和上述制备的阳离子疏水缔合聚合物的水溶液。在温度为65℃条件下，用型号为NDJ-8S的粘度计测试其粘度可知：当浓度大于1000ppm时，由本发明阳离子疏水缔合聚合物配制的溶液粘度急剧上升，在浓度为2000ppm时，粘度达到了186mPa.s，而聚丙烯酰胺溶液的粘度始终在40mPa.s以下。相比之下，本发明阳离子疏水缔合聚合物在渤海油藏条件下具有较好的增粘能力。
实施例3在大庆油藏条件下，测试本发明的增粘效果：
(1)大庆油田地层水组成：
组成 NaCl KCl NaHCO3 Na2SO4 CaCl2 MgCl2.6HO2 总矿化度
含量mg/l 2294 13 1860 75 42 172 4456
(2)按照上述(1)所述的大庆油田注入水组成，配制总矿化度为4456mg/l，浓度分别为800ppm、1200ppm、1600ppm、2000ppm的聚丙烯酰胺和上述制备的阳离子疏水缔合聚合物的水溶液。在温度为45℃条件下，用型号为NDJ-8S的粘度计测试其粘度可知：当浓度大于500ppm时，由本发明阳离子疏水缔合聚合物配制的溶液粘度急剧上升，在浓度为2000ppm时，粘度达到了367mPa.s，而聚丙烯酰胺溶液的粘度几乎呈线性增长，粘度值始终在60mPa.s以下。相比之下，本发明阳离子疏水缔合聚合物在大庆油藏条件下具有更好的增粘能力。

Claims (1)

1.一种阳离子疏水缔合聚合物驱油剂的制备方法：(1)制备甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵单体：向100ml的三口烧瓶中加入20ml的无水乙醇作为溶剂，在温度为25℃条件下先加入11ml的甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺，然后在搅拌下缓慢加入氯丁烷14ml，升高温度至80℃，恒温反应10小时后，用旋转蒸发仪蒸馏除去乙醇和未反应完的氯丁烷，得到淡黄色的粘稠液体，即甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵单体；(2)先在150ml的三口烧瓶中加入去离子水50ml，再分别加入丙烯酰胺6.95g、上述制得的甲基丙烯酰胺丙基二甲基丁基氯化铵1.75g和烯丙基环糊精0.10g，在温度为40℃条件下搅拌至反应物混合均匀，加入引发剂0.19g，先加入过硫酸铵0.13g，间隔一分钟后，再加入亚硫酸氢钠0.06g，最后加入螯合剂乙二胺四乙酸二钠0.176g，反应半小时后，将温度升高至60℃，恒温反应6小时后，将产物用无水乙醇洗涤3次，在温度为50℃条件下干燥10小时，取出造粒，得到白色颗粒的阳离子疏水缔合聚合物驱油剂。
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