CN104974733A - 一种聚合物驱油剂及其制备方法 - Google Patents

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苏川
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Abstract

本发明公开了一种聚合物驱油剂及其制备方法，其特征在于，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配为：苯乙烯磺酸30-40份，N-羟甲基丙烯酰胺25-40份，N－乙烯基吡咯烷酮20-30份。该驱油剂的制备方法简单可行，制得的驱油剂耐温、抗盐性能优异，该驱油剂分子结构支链化程度明显提高，因此空间位阻增大，再加上分子支链上的苯环和五元杂环，使分子主链的刚性增强，削弱了链卷曲的可能性，提高了增粘性，增强了耐盐性。

Description

一种聚合物驱油剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学剂技术领域，尤其涉及一种聚合物驱油剂及其制备方法。
背景技术
石油开采过程可分为一次采油、二次采油和三次采油。一次和二次采油均通过物理方法采油，其采收率可达30％-40％，但经过一次、二次采油的地层中还残留了大部分原油。我国的主要油田已经相继进入二次采油后期阶段，为了提高现有油田的采收率，三次采油技术得到日益广泛的应用。三次采油通过聚合物驱、聚表二元驱和聚表碱三元驱来提高原油采收率。特别是在我国化学驱提高采收率技术中，聚合物驱占据了重要的地位。传统地聚合物驱油剂主要是部分水解的聚丙烯酰胺，它依赖于高分子量和聚合物分子链上的离子和强极性侧基的排斥作用而达到增粘效果。但是，水溶液中的阳离子，尤其是二价离子，会屏蔽聚合物中的离子基团，使聚合物分子链卷曲，从而使增粘性大大降低。且当地层深度达2000米时，油层温度较高(约100℃)，聚丙烯酰胺中的酰胺基在高温水溶液中易水解，使聚合物溶液的抗盐性急剧下降。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚合物驱油剂及其制备方法，该驱油剂的制备方法简单可行，制得的驱油剂耐温、抗盐性能优异。
本发明的技术方案为：一种聚合物驱油剂，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配比如下：
苯乙烯磺酸         30-40份
N-羟甲基丙烯酰胺   25-40份
N－乙烯基吡咯烷酮  20-30份；
结构通式如下：
式中x、y、z为聚合度。
进一步地，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配比如下：
苯乙烯磺酸         35-40份
N-羟甲基丙烯酰胺   30-35份
N－乙烯基吡咯烷酮  20-25份。
进一步地，一种聚合物驱油剂的制备方法，包含以下步骤：
a、按照重量配比份额取苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体混合均匀，加入去离子水，配成单体总质量百分浓度为30-40％的水溶液；
b、将a步骤混合好的单体水溶液降温至0℃，调PH值至6-8；
c、将b步骤的单体水溶液升温至室温，通氮气搅拌30分钟；
d、向c步骤的单体水溶液中加入引发剂硫酸铵-亚硫酸钠，升温至50℃，过程中持续搅拌并通氮气，引发剂加入量为单体总质量的1-2％，反应10-12小时；
e、将d步骤得到的产物经真空抽滤、热水洗涤、无水乙醇洗涤，然后在真空干燥箱中干燥，从而制得颗粒状的驱油剂。
本发明的有益效果在于：
1、该驱油剂分子结构支链化程度明显提高，因此空间位阻增大，再加上分子支链上的苯环和五元杂环，使分子主链的刚性增强，削弱了链卷曲的可能性，提高了增粘性，增强了耐盐性。
2、该驱油剂分子支链上的-SO3H基团电荷密度高、水化性强，两个π键和三个强电负性氧原子共享一个负电荷，使-SO3H很稳定，对外界阳离子的进攻不敏感，其耐盐性能增强。在驱油剂分子链上引入了稳定性基团，有利于分子链伸展，提高了该驱油剂的增粘能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种聚合物驱油剂，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配比如下：
苯乙烯磺酸         40份
N-羟甲基丙烯酰胺   35份
N－乙烯基吡咯烷酮  25份
一种聚合物驱油剂的制备方法，包含以下步骤：
a、按照重量配比份额取苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体混合均匀，加入去离子水，配成单体总质量百分浓度为30％的水溶液；
b、将a步骤混合好的单体水溶液降温至0℃，调PH值至6-8；
c、将b步骤的单体水溶液升温至室温，通氮气搅拌30分钟；
d、向c步骤的单体水溶液中加入引发剂硫酸铵-亚硫酸钠，升温至50℃，过程中持续搅拌并通氮气，引发剂加入量为单体总质量的2％，反应10-12小时；
e、将d步骤得到的产物经真空抽滤、热水洗涤、无水乙醇洗涤，然后在真空干燥箱中干燥，从而制得颗粒状的驱油剂。
实施例2
一种聚合物驱油剂，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配比如下：
苯乙烯磺酸         30份
N-羟甲基丙烯酰胺   40份
N－乙烯基吡咯烷酮  30份
一种聚合物驱油剂的制备方法，包含以下步骤：
a、按照重量配比份额取苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体混合均匀，加入去离子水，配成单体总质量百分浓度为30％的水溶液；
b、将a步骤混合好的单体水溶液降温至0℃，调PH值至6-8；
c、将b步骤的单体水溶液升温至室温，通氮气搅拌30分钟；
d、向c步骤的单体水溶液中加入引发剂硫酸铵-亚硫酸钠，升温至50℃，过程中持续搅拌并通氮气，引发剂加入量为单体总质量的2％，反应10-12小时；
e、将d步骤得到的产物经真空抽滤、热水洗涤、无水乙醇洗涤，然后在真空干燥箱中干燥，从而制得颗粒状的驱油剂。
实施例3聚合物驱油剂的耐温性考察
将实施例1和实施例2制得的聚合物驱油剂分别配成1500mg/L的水溶液，放入恒温水浴锅中，恒温水浴的温度为20-120℃之间，选用美国Brookfield的R/S Plus粘度仪，剪切速率为9.25S-1，测定聚合物驱油剂水溶液的表观粘度随温度的变化情况，数据见表1。
表1表观粘度随温度的变化结果
该驱油剂分子结构支链化程度明显提高，因此空间位阻增大，再加上分子支链上的苯环和五元杂环，使分子主链的刚性增强，削弱了链卷曲的可能性，提高了增粘性；同时驱油剂分子支链上的-SO3H基团电荷密度高、水化性强，两个π键和三个强电负性氧原子共享一个负电荷，使-SO3H很稳定，稳定性基团-SO3H，有利于分子链伸展，也提高了该驱油剂的增粘能力。
从表1中可以看出，聚合物驱油剂的表观粘度随着温度的上升而降低。当温度为20℃时，实施例1的表观粘度为429mPa·S，实施例2的表观粘度略低于实施例1，为393mPa·S，实施例2中苯乙烯磺酸含量低于实施例1，可见苯乙烯磺酸对聚合物驱油剂的表观粘度影响较大；当温度上升到100℃时，实施例1和实施例2的表观粘度分别下降到了247mPa·S和201mPa·S，其粘度保留率分别可达到57.6％和51.1％；当温度上升到120℃时，实施例1和实施例2的表观粘度仍分别保留为202mPa·S和168mPa·S，其粘度保留率分别为47.1％和42.7％，结果表明，聚合物驱油剂水溶液在120℃以内具有明显的耐温性。
实施例4聚合物驱油剂的抗盐性考察
将实施例1和实施例2制得的聚合物驱油剂分别配成若干份1500mg/L的水溶液，再分别加入不同量的NaCl、MgCl2和CaCl2，使NaCl的质量分数分别为1500mg/L、3000mg/L、4500mg/L和6000mg/L，使MgCl2和CaCl2的质量分数分别为500mg/L、1000mg/L、2000mg/L和3000mg/L，选用美国Brookfield的R/S Plus粘度仪，剪切速率为8.25S-1，测试温度为30℃，测定聚合物驱油剂水溶液的表观粘度随NaCl、MgCl2和CaCl2的含量变化的情况，数据见表2。
表2表观粘度对盐含量的变化结果
驱油剂分子支链上的-SO3H基团电荷密度高、水化性强，两个π键和三个强电负性氧原子共享一个负电荷，使-SO3H很稳定，对外界阳离子的进攻不敏感，其耐盐性能增强。
从表2中可以看出，随着NaCl、MgCl2和Ca Cl2含量的增加，实施例1和实施例2的表观粘度均有所下降，当NaCl浓度从1500mg/L增加到了6000mg/L时，实施例1的表观粘度保留率仍具有46.0％，实施例2的表观粘度保留率仍具有43.5％；当MgCl2浓度从500mg/L增加到了3000mg/L时，实施例1的表观粘度保留率仍具有42.4％，实施例2的表观粘度保留率仍具有40.7％；当CaCl2浓度从500mg/L增加到了3000mg/L时，实施例1的表观粘度保留率仍具有43.6％，实施例2的表观粘度保留率仍具有40.9％。结果表明，聚合物驱油剂水溶液抗盐性能良好。
实施例5聚合物驱油剂驱油性能考察
利用污水将实施例1和实施例2的提供的聚合物驱油剂分别配制成质量分数为1500mg/L的水溶液，实施例1的矿化度为8635mg/L，其中Ca2++Mg2+＞4089mg/L，实施例2的矿化度为7982mg/L，其中Ca2++Mg2+＞3728mg/L。通过人造岩心驱替考察聚合物驱油剂的驱油效果，人造均质岩心尺寸为4.5cm*4.5cm*30cm(高*宽*长)，气测渗透率为782*10-3μm2，孔隙度为24.6％。模拟油藏温度为50℃条件下，水驱到指定含水率92％，获得水驱采收率；再分别注入实施例1和实施例2提供的驱油剂0.3pv后，水驱至含水98％以上，获得油驱采收率，结果见表3。
表3采收率及增幅采收率结果
采收率(％) 增幅采收率(％)
水驱 42.8
实施例1(聚合物驱) 65.9 23.1
实施例2(聚合物驱) 63.7 20.9
从表中可以看出，实施例1和实施例2提供的聚合物驱油剂能分别提高原油采收率23.1％和20.9％。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种聚合物驱油剂，其特征在于，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配比如下：
苯乙烯磺酸        30-40份
N-羟甲基丙烯酰胺  25-40份
N－乙烯基吡咯烷酮 20-30份；
结构通式如下：
式中x、y、z为聚合度。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物驱油剂，其特征在于，该驱油剂由苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体制备而成，各成份按照重量配比如下：
苯乙烯磺酸        35-40份
N-羟甲基丙烯酰胺  30-35份
N－乙烯基吡咯烷酮 20-25份。
3.一种聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
a、按照重量配比份额取苯乙烯磺酸、N-羟甲基丙烯酰胺和N－乙烯基吡咯烷酮三种单体混合均匀，加入去离子水，配成单体总质量百分浓度为30-40％的水溶液；
b、将a步骤混合好的单体水溶液降温至0℃，调PH值至6-8；
c、将b步骤的单体水溶液升温至室温，通氮气搅拌30分钟；
d、向c步骤的单体水溶液中加入引发剂硫酸铵-亚硫酸钠，升温至50℃，过程中持续搅拌并通氮气，引发剂加入量为单体总质量的1-2％，反应10-12小时；
e、将d步骤得到的产物经真空抽滤、热水洗涤、无水乙醇洗涤，然后在真空干燥箱中干燥，从而制得颗粒状的驱油剂。
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