CN104232054B - 一种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法，这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为1000‑3000mg/L，温度为80─95℃，矿化度为100000─200000mg/L，二价金属离子浓度为500─2000mg/L的条件下，向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加钙镁离子复配络合剂和粘度稳定剂，降低溶液中Ca2+和Mg2+浓度，减少溶液中溶解氧的含量，使磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%；复配络合剂添加量为：0.1─10g/L，粘度稳定剂的添加量为：0.1─12g/L；复配络合剂由有机络合剂与无机络合剂复配组成。本发明通过耦合调控作用实现磺化聚丙烯酰胺溶液具有较高的粘度和良好的稳定性，有效地实现提高磺化聚丙烯酰胺溶液的驱油目的。

Description

一种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法
技术领域
本发明涉及油田采油领域中驱油用的聚合物聚丙烯酰胺，具体涉及一种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法。
背景技术
石油是国家宝贵的战略资源同时也是不可再生资源，有“工业血液”的称号，对国家安全和经济可持续发展具有非常重要的意义。随着我国经济的迅猛发展，石油需求量将持续增加，导致了我国石油供给的严重短缺，出于能源战略安全需要的考虑，如何提高石油采收率是解决这种矛盾的最主要途径。聚合物驱是目前实现大规模工业化的三次采油方法。但聚合物驱也存在一些问题，一是聚合物溶解速度慢，二是对热、氧、盐、细菌等敏感，会造成其水溶液粘度下降或损失，及粘度稳定性差，从而影响驱油效果。实验研究表明聚合物溶液在含氧条件下，其降解反应属于是游离基的反应。孔伯岭等研究了高温下聚合物溶液粘度受溶解氧的影响规律，并提出了聚合物溶液氧化降解的机理（孔伯岭，《污水聚丙烯酰胺溶液高温稳定性研》[J]．石油勘探与开发，2001，28(1)：66-70）。除去聚合物溶液中溶解氧，可使聚合物溶液粘度的保留率大大提高。
聚合物驱油技术在三次采油中占有重要的地位，由于聚丙烯酰胺具有较高的相对分子质量和良好的水溶性，其作为目前常用的驱油用聚合物，备受各油田的关注。其通过降低驱替液的流度，增大波及系数，实现提高原油采收率。
中国专利CN102465688公开了一种适用于驱油温度60─70℃，总矿化度≥20000mg/L，钙镁离子总量大于500 mg/L的新型磺化耐温抗盐共聚物，这种聚合物相比传统的聚合物耐温性能更好，但钙镁离子高于1000mg/L时，效果不佳。
中国专利CN1876751A公开了一种辫状梳形抗盐聚合物，其耐温抗盐性能要比梳形耐温抗盐共聚物好，在大庆总矿化度为4000mg/L，钙镁离子60mg/L的水质条件下，其驱油性能优于梳形抗盐聚合物，并可适用于大庆二类油藏三次采油的要求，但无法满足矿化度100000mg/L、钙镁离子总量超1000mg/L的油藏。
在高温、高矿化度、高二价金属离子浓度条件下，研究表明磺化聚丙烯酰胺溶液初始粘度很高，但磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性很差，其中溶解氧是磺化聚丙烯酰胺溶液粘度变差的主要因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法，这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法用于解决目前在高温高矿化度油藏条件下，聚丙烯酰胺容易发生絮凝和降解，驱油效果不好的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为1000-3000mg/L，温度为80─95℃，矿化度为100000─200000mg/L，二价金属离子浓度为500─2000mg/L的条件下，向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加钙镁离子复配络合剂和粘度稳定剂，降低溶液中Ca2+和Mg2+浓度，减少溶液中溶解氧的含量，使磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%；复配络合剂添加量为：0.1─10g/L，粘度稳定剂的添加量为：0.1─12g/L；复配络合剂由有机络合剂与无机络合剂复配组成。
上述方案中有机络合剂与无机络合剂的质量比为：1:10─10:1；有机络合剂为葡萄糖酸钠、ATMP.Na4、HEDP.Na4、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种，无机络合剂为草酸钾、丁二酸钠、三聚磷酸钠中的至少一种；粘度稳定剂为水合肼、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫脲、偏重亚硫酸钠中的至少一种。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过添加Ca2+和Mg2+金属离子的络合剂与粘度稳定剂，通过耦合调控作用实现磺化聚丙烯酰胺溶液具有较高的粘度和良好的稳定性，络合剂与油田采出水中的Ca2+和Mg2+反应后不会产生沉淀或有微量絮凝，不影响驱油效果，且配制好的聚丙烯酰胺溶液在较长时间（50天）保持较高的有效粘度，从而更有效地实现提高磺化聚丙烯酰胺溶液的驱油目的。
2、本发明通过络合剂和粘度稳定剂复配协同作用，并且通过选定的络合剂与粘度稳定剂，以及络合剂与粘度稳定剂的适宜添加量，上述各条件结合起来，共同作用，可使磺化聚丙烯酰胺溶液具有较高的粘度和优良的粘度长期稳定性。
3、本发明的原料来源广泛，成本较低，且不改变三次采油的现有工序，简单可行。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明。
实施例1：
这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为1000-3000mg/L，温度为90℃，矿化度为150000mg/L，二价金属离子浓度Ca2+为1000pp、Mg2+为500ppmmg/L的条件下，向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂，复配络合剂添加量为：2g/L，复配络合剂由三乙醇胺和丁二酸钾复配组成，三乙醇胺和丁二酸钾质量比为1:2，粘度稳定剂亚硫酸钠的投加量是5g/L，加入Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂后，磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%。
（1） 参照青海油藏的地下条件，按模拟盐水配制方法（胡博仲，《聚合物驱采油工程》，石油工程出版社，2004，235─235），配制Ca2+为1000pp、Mg2+为500ppm、矿化度为150000ppm的高矿化度模拟水。
（2） 称取一定量复配络合剂投加到模拟水中，其中三乙醇胺和丁二酸钾的质量比为1:2，复配络合剂的添加量是2g/L，粘度稳定剂亚硫酸钠的投加量是5g/L，搅拌30min，静置2h。
（3） 将磺化聚丙烯酰胺加入到步骤(2)所得水中和空白模拟水中，90℃下保温，3d后待溶解完全测定粘度，记为初始粘度。继续在90℃下恒温，开始3d，6d，9d，12d测一次粘度，以后每3d测一次，直至达到50d（d表示时间天）。所得实验结果如表1所示。由表1可以看出，未投加处理剂的SPAM的50d后的粘度是6.8 mPa.s，添加复配络合剂和粘度稳定剂的SPAM粘度达到11.7 mPa.s，与未投加处理剂的SPAM相比，粘度保留率提高了72%。
表1 添加剂对SPAM粘度的影响（单位：mPa.s）
项目名称 初始粘度 10d 20d 30d 40d 50d
SPAM 19.2 16.5 15.8 11.2 8.2 6.8
SPAM+三乙醇胺+丁二酸钾+亚硫酸钠 34.2 28.4 18.5 14.1 13.2 11.7
实施例2：
这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为1000-3000mg/L，温度为90℃，矿化度为100000mg/L，二价金属离子浓度Ca2+为1500pp、Mg2+为200ppmmg/L的条件下，向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂，复配络合剂添加量为：3g/L，复配络合剂由葡萄酸钠和草酸钾复配组成，葡萄酸钠和草酸钾质量比为2:5，粘度稳定剂硫脲的投加量是3g/L，加入Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂后，磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%。
实验2：含Ca2+和Mg2+的模拟水进行实验：
(1)参照青海油藏的地下条件，按模拟盐水配制方法（胡博仲，《聚合物驱采油工程》，石油工程出版社，2004，235─235），配制Ca2+为1500pp、Mg2+为200ppm、矿化度为100000ppm左右的高矿化度模拟水。
(2) 称取一定量复配络合剂投加到模拟水中，其中复配络合剂中葡萄糖酸钠与草酸钾的质量比为2:5，复配络合剂的添加量是3g/L，粘度稳定剂硫脲的投加量是3g/L，搅拌30min，静置2h。
(3) 将磺化聚丙烯酰胺加入到步骤(2)所得水中和空白模拟水中，90℃下保温，3d后待溶解完全测定粘度，记为初始粘度。继续在90℃下恒温，开始3d，6d，9d，12d测一次粘度，以后每3d测一次，直至达到50d。所得实验结果如表2所示。由表2可以看出，未投加处理剂的SPAM的50d后的粘度是6.8 mPa.s，投加处理剂的SPAM粘度达到13.2 mPa.s，与未投加处理剂的SPAM相比，粘度保留率提高了94.2%。
表2 添加剂对SPAM粘度的影响（单位：mPa.s）
项目名称 初始粘度 10d 20d 30d 40d 50d
SPAM 19.2 16.5 15.8 11.2 8.2 6.8
SPAM+葡萄糖酸钠+草酸钾+硫脲 36.5 30.3 21.1 15.3 14.9 13.2
实施例3：
这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为3000mg/L，温度为80℃，矿化度为200000mg/L，二价金属离子浓度Ca2+为1000pp、Mg2+为500ppmmg/L的条件下，向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂，复配络合剂添加量为：10g/L，复配络合剂由ATMP.Na4和三聚磷酸钠复配组成，ATMP.Na4和三聚磷酸钠质量比为1:10，粘度稳定剂偏重亚硫酸钠的投加量是0.5g/L，加入Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂后，磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%。
实施例4：
这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为1000mg/L，温度为95℃，矿化度为150000mg/L，二价金属离子浓度Ca2+为1000pp、Mg2+为500ppmmg/L的条件下，向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂，复配络合剂添加量为：10g/L，复配络合剂由乙醇胺和丁二酸钾复配组成，乙醇胺和丁二酸钾质量比为10:1，粘度稳定剂亚硫酸钠的投加量是12g/L，加入Ca2+和Mg2+离子复配络合剂和粘度稳定剂后，磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%。
本发明通过耦合调控二价金属离子浓度和水中溶解氧来提高磺化聚丙烯酰胺溶液的粘度及其长期稳定性，从而提高其驱油效果。
本发明以Ca2+和Mg2+油田采出水配制磺化聚丙烯酰胺溶液，通过向油田采出水中加入络合剂减小Ca2+和Mg2+与磺化聚丙烯酰胺作用，提高溶液粘度；通过添加抗氧化剂去除了溶液中的溶解氧，提高溶液粘度稳定性。通过耦合调控作用实现磺化聚丙烯酰胺溶液具有较高的粘度和同时具有良好的稳定性。

Claims (1)

1.一种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法，其特征在于：这种提高磺化聚丙烯酰胺溶液粘度稳定性的方法：在磺化聚丙酰胺溶液的浓度为1000-3000mg/L，温度为80─95℃，矿化度为100000─200000mg/L，二价金属离子浓度为500─2000mg/L的条件下，同时向磺化聚丙烯酰胺溶液中添加钙镁离子复配络合剂和粘度稳定剂，降低溶液中Ca2+和Mg2+浓度，减少溶液中溶解氧的含量，使磺化聚丙烯酰胺溶液粘度保留率提高50─99%；复配络合剂添加量为：0.1─10g/L，粘度稳定剂的添加量为：0.1─12g/L；复配络合剂由有机络合剂与无机络合剂复配组成；粘度稳定剂为水合肼、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、偏重亚硫酸钠中的至少一种；所述的有机络合剂与无机络合剂的质量比为：1:10─10:1；有机络合剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种，无机络合剂为草酸钾、丁二酸钠、三聚磷酸钠中的至少一种。
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