CN103554481A

CN103554481A - 一种长链段交联剂及制备方法

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Publication number: CN103554481A
Application number: CN201310514207.6A
Authority: CN
Inventors: 杨旭; 邱海燕; 刘铮; 曾昊; 刘兴浩; 王航
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明涉及油田提高采收率的处理剂，用于制备预交联颗粒调剖剂的长链段交联剂及制备方法。它能提高预交联颗粒调剖剂的吸水性及吸水后的弹性和韧性。其技术方案是：该长链段交联剂为丙烯酰胺与聚乙二醇的缩合物，或丙烯酰胺与聚丙二醇的缩合物；所用聚乙二醇的平均分子量为400～800，聚丙二醇的平均分子量为400～600。其制备方法：先加入丙烯酰胺与聚乙二醇，或丙烯酰胺与聚丙二醇，加入的摩尔比为2.0～2.2:1，再加入去离子水搅拌至溶解；然后用浓盐酸调节pH值为1～2，在90～95℃下反应4-6h，得亮黄色液体；最后加入到甲醇中，沉淀析出，过滤、洗涤、干燥后得产物。本产物制得的调剖剂吸水能力强，本交联剂制法简单、条件温和、操作方便、易于生产。

Description

一种长链段交联剂及制备方法

技术领域

本发明涉及油田提高采收率的处理剂，特别涉及一种用于制备预交联颗粒调剖剂的长链段交联剂及制备方法。

背景技术

油田进入中后期开发后，普遍采用注水开发的方式，但是油田长期注水开发后，导致油藏储层的性质发生严重的变化，特别是高渗透、大孔道地层的产生，使得地层的非均质性加重，注入水在地层中只沿着高渗透层不均匀地前进，由此造成水驱效果变差，油田采出液含水率越来越高，产油率大幅降低。注水井、油井调剖已成为提高原油采收率的重要手段之一。

预交联颗粒调剖剂是具有适当交联度的聚合物，是一类新型深部调剖剂。该类聚合物遇油体积不发生变化，而遇水后则体积变大，但不溶解于水。聚合物随注入水进入地层后在压力的作用下可变形向地层深部移动，在高渗透层以及大孔道中吸水膨胀而进行封堵，产生流动的阻力，改变液流方向，改善长期水驱后地层的剖面梯度，达到深部调剖的目的，从而提高采收率，具有良好的经济效益。

预交联颗粒调剖剂的合成方法主要为单体聚合法。单体聚合法常用水溶液聚合法，即将单体、引发剂、交联剂、添加剂等溶解在水中，在一定温度下聚合形成凝胶，然后经干燥、粉碎、造粒等工序而制得的凝胶颗粒；另一种单体聚合法是反相乳液聚合法，即在乳化剂作用下，将水溶性的单体及其他组分均匀分散在油相中而聚合得到一定粒径的颗粒乳液。反相乳液聚合法的优点是不需要破碎造粒的步骤，但是成本较高。

合成预交联颗粒调剖剂所用单体原料主要有丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等，引发剂主要有过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈等，交联剂主要是N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)。但是由于N,N-亚甲基双丙烯酰胺的分子链较短，使得预交联的调剖剂网络空间较小，吸水性差，且吸水后的脆性大，强度低，对于大孔道不能实现有效的封堵。因此研究一种长链段交联剂，用于合成预交联颗粒型调剖剂，使其吸水后具有较好的弹性和韧性，较强的耐压性，改善其深部调驱能力，对提高油田注水开发效果具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了提高预交联颗粒调剖剂的吸水性及吸水后的弹性和韧性，特提出一种长链段交联剂及制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种长链段交联剂，为丙烯酰胺与聚乙二醇的缩合物，或丙烯酰胺与聚丙二醇的缩合物，其结构式如下：

所用聚乙二醇的平均分子量为400～800，式中m=8～18；所用聚丙二醇的平均分子量为400～600,式中n=6～14。

该长链段交联剂的制备方法是：在三口烧瓶中，先加入丙烯酰胺和聚乙二醇，或入丙烯酰胺和聚丙二醇，再加入去离子水，控制反应物的浓度为20%～30%，搅拌至完全溶解，用浓盐酸调节pH值为1～2，在90～95℃下反应4～6小时，丙烯酰胺与聚乙二醇，或聚丙二醇发生缩合反应得到亮黄色的液体；冷却后将所得产物溶液加入到同体积的甲醇中，缩合产物沉淀析出，过滤后用甲醇洗涤二至三次，在40℃下真空干燥得淡黄色粉末，即为本发明产品长链段交联剂——丙烯酰胺与聚乙二醇的缩合物，或丙烯酰胺与聚丙二醇的缩合物。

其中所述丙烯酰胺与聚乙二醇，或丙烯酰胺与聚丙二醇，加入量的摩尔比为2.0～2.2:1，丙烯酰胺的量不能太多，否则容易引发丙烯酰胺的自聚生成聚丙烯酰胺。所用聚乙二醇的平均分子量为400～800，聚丙二醇的平均分子量为400～600。聚乙二醇和聚丙二醇的分子量较小时，交联剂的链段较短，预交联颗粒调剖剂形成的三维网络空间较小，不利于容纳较多的水分子。当分子量较大时，交联剂的链段增长，聚合物形成的网络较大，可吸收较多的水，但也由于网络空间的增大，吸水性增强，使得聚合物吸水后很难保持规则的网络结构，聚合物吸水后的强度变小，表现为聚合物部分溶于水。由分子量适中的聚乙二醇或聚丙二醇制备的交联剂效果较好，其交联后制得的聚合物吸水达到饱和后有一定的韧性和弹性，且不发粘。

综合考虑预交联颗粒调剖剂的吸水膨胀度及吸水后的强度，长链段交联剂的加量为单体质量的0.6%～1.5%。实际应用时，可根据对调剖剂的膨胀度和强度等性能的要求，适当调节交联剂的加量。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本发明的长链段交联剂制得的预交联颗粒调剖剂具有较大的网络空间结构，增大了调剖剂吸水能力、抗盐能力，以及吸水后的弹性和韧性；(2)本发明的长链段交联剂中引入的聚乙二醇或聚丙二醇分子中含有较多的氧原子，易与水形成氢键，也增大了调剖剂的吸水、保水能力。调剖剂吸水后所具有较好的弹性使得调剖剂可进行深部调剖；(3)本发明的制备方法简单，反应条件温和，操作方便，易于工业化生产。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

称取7.8g的丙烯酰胺（AM）、30g聚乙二醇600（PEG600）于三口烧瓶中，加入100mL的去离子水，搅拌至全部溶解；用浓盐酸调节溶液pH值至1.5；安装好回流冷凝管，于90℃恒温水浴中反应5小时，得到亮黄色的液体。冷却后将其缓慢倒入装有100mL甲醇的烧杯中，缩合产物沉淀析出，过滤后用甲醇洗涤三次，在40℃下真空干燥得淡黄色粉末，即长链段交联剂。

实施例2

称取7.1g的丙烯酰胺（AM）、20g聚乙二醇400（PEG400）于三口烧瓶中，加入80mL的去离子水，搅拌至单体全部溶解；用盐酸溶液调节溶液pH值至1.5；安装好回流冷凝管，于90℃恒温水浴中反应5小时，得到亮黄色的液体。冷却后将其缓慢倒入装有80mL甲醇的烧杯中，缩合产物沉淀析出，过滤后用甲醇洗涤三次，在40℃下真空干燥得淡黄色粉末，即长链段交联剂。

实施例3

称取7.1g的丙烯酰胺(AM)、20g聚丙二醇400（PPG400）于三口烧瓶中，加入100mL的去离子水，搅拌至单体全部溶解；用盐酸溶液调节溶液pH值至1.0；安装好回流冷凝管，于95℃恒温水浴中反应6小时，得到亮黄色的液体。冷却后将其缓慢倒入装有100mL甲醇的烧杯中，缩合产物沉淀析出，过滤后用甲醇洗涤三次，在40℃下真空干燥得淡黄色粉末，即长链段交联剂。

实施例4

称取8.5g的丙烯酰胺(AM)、30g聚丙二醇600(PPG600)于三口烧瓶中，加入100mL的去离子水，搅拌至单体全部溶解；用盐酸溶液调节溶液pH值至1.0；安装好回流冷凝管，于95℃恒温水浴中反应6小时，得到亮黄色的液体。冷却后将其缓慢倒入装有100mL甲醇的烧杯中，缩合产物沉淀析出，过滤后用甲醇洗涤三次，在40℃下真空干燥得淡黄色粉末，即长链段交联剂。

实施例5

利用长链段交联剂制备预交联聚合物颗粒调剖剂：

向烧杯中加入14.4g丙烯酸(AA)、90g去离子水，搅拌均匀后加入6gNaOH，将70～80%的丙烯酸中和；待体系温度降低至室温后，加入36g丙烯酰胺(AM)，并搅拌至全部溶解，加入聚对苯二甲酸乙二酯纤维1.4g；最后加入实施例1中合成的长链段交联剂0.4g，将烧杯至于40～45℃的恒温水浴锅中，搅拌下加入1mL10%过硫酸铵溶液、1mL10%亚硫酸钠溶液，搅拌均匀后在40～45℃下反应4h，，制得的胶状物质造粒后干燥，即得预交联颗粒调剖剂。

实施例5的使用效果，利用实施例5制备预交联颗粒调剖剂对大港油田采油三厂小7-2-1井进行深部调驱和调整吸水剖面，注入总液量2800方，调剖剂5.6吨，其中2700方1-3mm0.2％的S-2000球形颗粒，100方4-5mm0.2％的S-2000球形颗粒。封堵后，对应井组油井平均含水下降12.5%，日增油5.71吨。

Claims

1.一种长链段交联剂，其特征是：该长链段交联剂为丙烯酰胺与聚乙二醇缩合物，或丙烯酰胺与聚丙二醇缩合物；其结构式如下

2.一种如权利要求1所述的长链段交联剂的制备方法，其特征是：在三口烧瓶中，先加入丙烯酰胺和聚乙二醇，或丙烯酰胺和聚丙二醇，加入量为丙烯酰胺与聚乙二醇，或丙烯酰胺与聚丙二醇的摩尔比为2.0～2.2:1，再加入去离子水，控制配制的反应物质量百分浓度为20～30%，搅拌至完全溶解；然后加入浓盐酸调节体系的pH值为1～2，安装回流冷凝管，在温度为90～95℃下搅拌反应4～6小时，经缩合反应得到亮黄色的液体；最后将所得亮黄色液体冷却后加入到同体积的甲醇中，缩合产物沉淀析出，过滤分离，用甲醇洗涤沉淀2～3次，再将沉淀产物在温度为40℃的条件下真空干燥得淡黄色粉末，即为本长链段交联剂。

3.根据权利要求1所述的长链段交联剂，其特征是：该长链段交联剂的应用是制备预交联颗粒调剖剂，在烧杯中先加入14.4g丙烯酸，再加入90g去离子水，搅拌均匀后加入6g NaOH，将70～80%的丙烯酸中和为丙烯酸钠；待体系温度降至室温，加入36g丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；再加入1.4g聚对苯二甲酸乙二酯纤维，最后在上述溶液中加入长链段交联剂0.4g，将烧杯放入40～45℃左右的恒温水浴中，搅拌下加入1mL质量百分浓度为10%的过硫酸铵溶液、1mL质量百分浓度为10%的亚硫酸钠溶液，搅拌均匀后在40～45℃下反应4h，制得的胶状物质造粒后干燥，即得预交联颗粒调剖剂。