CN104231165A - 一种驱油用聚表剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驱油用聚表剂制备方法，方法如下：将20～40份蒸馏水、4～8份丙烯酰胺、1～3份2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠、1～3份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和1～3份丙烯酸钠配成水溶液，常温搅拌均匀后装入三口烧瓶中。向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10～15分钟，开动搅拌、加温到30～40℃；然后加入过硫酸钾水溶液，搅拌2～5分钟后，加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10～20分钟；停止搅拌，停止通氮气，恒温聚合6小时。本发明制备的聚表剂水溶液和原油具有较低的界面张力，可以达到10-1mN/m，在95℃下7天后粘度保留率大于80％。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱油用聚表剂的制备方法，用于石油开采的三次采油中提高水驱油效率。
背景技术
三次采油是石油采收率的主要技术手段。三次采油化学驱的机理就是使注入的驱替液粘度增加，进而增加水驱波及体积。此外，添加表面活性剂，如石油磺酸盐等可提高洗油效率。在油田注入水中同时加入聚合物和表面活性剂两种物质，即为聚-表二元驱技术。聚-表二元驱技术可以大幅度提高原油采收率，可比水驱提高采收率18％以上。
聚合物表面活性剂，简称“聚表剂”，通常是通过具有表面活性的单体聚合后得到的产物。聚表剂同时具有聚合物和表面活性剂的功能。在注入水中加入聚表剂这一种物质就可以起到聚合物和表面活性剂两种物质的驱油作用。通常对驱油用的聚表剂的要求综合了聚合物和表面活性两者的性能要求，具体为：
1)易溶于水，水中溶解性不好的聚表剂不能用于水驱油。
2)较高的分子量，分子量越高越有利于增加溶液粘度。
3)聚表剂水溶液具有较低的油水界面张力，有利于提高水洗油效率。
4)水溶液具有较好的乳化性，能够将原油乳化后产出。
5)油田驱油用水多为地层产出水，需要聚表剂有一定的耐温抗盐性。
显然，没有哪一种单体聚合后可同时满足以上要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，为满足油田对聚表剂的实际性能要求，发明了一种驱油用聚表剂制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种驱油用聚表剂制备方法，步骤如下：
①按原料的质量配比称量所用原料：蒸馏水20～40份；丙烯酰胺4～8份；2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠1～3份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠1～3份；丙烯酸钠1～3份；过硫酸钾0.01～0.05份；亚硫酸氢钠0.01～0.05份；
②配制单体水溶液
将蒸馏水、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠配成水溶液，常温搅拌均匀后装入三口烧瓶中。
③配制引发剂水溶液
将称量好的过硫酸钾和亚硫酸氢钠，分别配置成5～10％过硫酸钾水溶液和5～10％亚硫酸氢钠水溶液。
④聚合反应
向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10～15分钟，开动搅拌，并加温到30～40℃；然后加入过硫酸钾水溶液，搅拌2～5分钟后，加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10～20分钟；停止搅拌，停止通氮气，恒温聚合6小时。
⑤干燥粉碎
将产物在60～80℃干燥，粉碎即得到聚表剂。
上述制备过程中所用原料和器皿：
①蒸馏水。
②丙烯酰胺,化学纯，市售。
③2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠，为一类物质，具体包括：2-丙烯酰胺基丁基磺酸钠、2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠或2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠，均为化学纯，市售。
④2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠,化学纯，市售。
⑤丙烯酸钠,化学纯，市售。
⑥引发剂：为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，化学纯，市售。
⑦三口烧瓶，带磁力搅拌恒温水浴,烘箱、粉碎机、烧杯等，市售。
本发明以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠、丙烯酸钠为单体，采用水溶液四元共聚法制备一种驱油用聚表剂，具有以下效果和优点：
(1)本发明制备的聚表剂水溶液和原油具有较低的界面张力，可以达到10-1mN/m，明显小于常规聚丙烯酰胺水溶液和油的界面张力，常规聚丙烯酰胺水溶液和油的界面张力大于75mN/m。
(2)本发明制备的聚表剂耐温性较常规聚合物好，其水溶液粘度在95℃下7天后粘度保留率大于80％，较常规聚丙烯酰胺水溶液粘度保留率高10％以上。相同条件下常规聚丙烯酰胺粘度保留率为70％左右。
(3)本制备方法没有易燃易爆源，生产相对安全，副反应、副产品少。
具体实施方式
(一)本发明的聚表剂原料的质量配比确定
蒸馏水20～40份，加量过小会造成单体溶解不完全，加量过大会造成单体浓度低聚合难以进行；
丙烯酰胺4～8份，加量过小会造成单体浓度低聚合难以进行，加量过大会造成爆聚(聚合迅速且剧烈，产物分子量低，下同)；
2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠1～3份，加量过小会造成产物表面活性小，加量过大会造成产物难以溶解；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠1～3份，加量过小会造成产物耐温性差，加量过大会增大成本；
丙烯酸钠1～3份，加量过小会造成产物溶解困难，加量过大会造成产物分子量减小；
过硫酸钾0.01～0.05份；加量过小会造成难以聚合，加量过大会造成爆聚；
亚硫酸氢钠0.01～0.05份；加量过小或加量过大都会造成难以聚合。
(二)本发明的聚表剂的聚合反应过程确定
首先向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10～15分钟，开动搅拌，并加温到30～40℃，目的是充分除氧；然后加入过硫酸钾水溶液，搅拌2～5分钟，保证搅拌均匀，再加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10～20分钟，保证搅拌均匀；停止搅拌，停止通氮气，恒温聚合6小时，使充分聚合，超过6小时后反应终止。
实施例1
称取蒸馏水400克，丙烯酰胺80克，2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠30克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠30克，丙烯酸钠30克，过硫酸钾0.5克，亚硫酸氢钠0.5克；
配制单体原料溶液，将蒸馏水，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠加入烧杯搅拌溶解，没有加入顺序，常温搅拌均匀后装入三口烧瓶中；
将称量好的过硫酸钾和亚硫酸氢钠，分别配置成5％过硫酸钾水溶液和5％亚硫酸氢钠水溶液；
向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10分钟，开动搅拌、加温到40℃。加入过硫酸钾水溶液，搅拌2分钟。加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10分钟。停止搅拌，停止通氮气，恒温40℃聚合6小时。
将产物在70℃下干燥，粉碎到颗粒直径0.5mm的颗粒粉末即可。
实验结果见表1所示。
实施例2
称取蒸馏水200克，丙烯酰胺40克，2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠10克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠10克，丙烯酸钠10克，过硫酸钾0.1克，亚硫酸氢钠0.1克。
配制单体原料溶液，将蒸馏水，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠加入烧杯搅拌溶解，没有加入顺序，常温搅拌均匀后装入三口烧瓶中。
将称量好的过硫酸钾和亚硫酸氢钠，分别配置成5％过硫酸钾水溶液，5％亚硫酸氢钠水溶液。
向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10分钟，开动搅拌、加温到40℃。加入过硫酸钾水溶液，搅拌2分钟。加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10分钟。停止搅拌，停止通氮气，恒温40℃聚合6小时。
将产物在70℃下干燥，粉碎到颗粒直径0.5mm的颗粒粉末即可。实验结果如表1所示。
实施例3
称取蒸馏水200克，丙烯酰胺40克，2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠20克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠20克，丙烯酸钠20克，过硫酸钾0.2克，亚硫酸氢钠0.2克。
配制单体原料溶液，将蒸馏水，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠加入烧杯搅拌溶解，没有加入顺序，常温搅拌均匀后装入三口烧瓶中。
将称量好的过硫酸钾和亚硫酸氢钠，分别配置成5％过硫酸钾水溶液，5％亚硫酸氢钠水溶液。
向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10分钟，开动搅拌、加温到40℃。加入过硫酸钾水溶液，搅拌2分钟。加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10分钟。停止搅拌，停止通氮气，恒温40℃聚合6小时。
将产物在70℃下干燥，粉碎到颗粒直径0.5mm的颗粒粉末即可。实验结果见表1。
实验结果
实施例1、实施例2和实施例3制备的聚表剂1％水溶液和大港油田港西原油混合后，油和水界面张力见表1，对比例为聚丙烯酰胺水溶液和大港油田港西原油混合后，油和水界面张力。
实施例1、实施例2和实施例3制备的聚表剂水溶液在95℃下，7天后粘度保留率见表1，对比例为相同条件下常规聚丙烯酰胺水溶液。表1 实验结果对照表
| 实施例和对比例 | 油和水界面张力mN/m | 粘度保留率 |
| 实施例1 | 9×10-1 | 85％以上 |
| 实施例2 | 2×10-1 | 87％以上 |
| 实施例3 | 1×10-1 | 90％以上 |
| 对比例 | 75 | 70％左右 |
Claims (4)
1.一种驱油用聚表剂制备方法，其特征在于步骤如下：
①按原料的质量配比称量所用原料：蒸馏水20～40份；丙烯酰胺4～8份；2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠1～3份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠1～3份；丙烯酸钠1～3份；过硫酸钾0.01～0.05份；亚硫酸氢钠0.01～0.05份；
②配制单体水溶液
将蒸馏水、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠配成水溶液，常温搅拌均匀后装入三口烧瓶中；
③配制引发剂水溶液
将称量好的过硫酸钾和亚硫酸氢钠，分别配置成5～10％过硫酸钾水溶液和5～10％亚硫酸氢钠水溶液；
④聚合反应
向三口烧瓶中的单体水溶液通氮气10～15分钟，开动搅拌，并加温到30～40℃；然后加入过硫酸钾水溶液，搅拌2～5分钟后，加入亚硫酸氢钠水溶液，搅拌10～20分钟；停止搅拌，停止通氮气，恒温聚合。
2.如权利要求1所述的一种驱油用聚表剂制备方法，其特征在于：所述的④聚合反应中恒温聚合的时间为6小时。
3.如权利要求1所述的一种驱油用聚表剂制备方法，其特征在于：在④聚合反应后进行步骤⑤干燥粉碎：将聚合反应产物干燥，粉碎得到聚表剂。
4.如权利要求1所述的一种驱油用聚表剂制备方法，其特征在于：所述的2-丙烯酰胺基烷基磺酸钠为一类物质，包括：2-丙烯酰胺基丁基磺酸钠、2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠或2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠。
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