CN105085799B - 一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂及其制备方法 - Google Patents
一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，包括以下步骤：将占反应总体系10～20％丙烯酰胺，1～10％水溶性离子单体，0.005～1％交联剂A和10～25％去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将占反应总体系5～20％乳化剂与20～40％分散剂进行混合，得到混合液2，将所述混合液1加入所述混合液2中，加入聚合完毕后的微乳液中，在60‑80℃下继续反应2～5个小时，降温至室温，得到缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂。本发明的缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂具有以下优点：聚合物弹性微球具有缓膨性，能够有效延长聚合物微球注入深度；具有优良的弹性，承压效果好；粒径分布范围在10‑600nm，能够有效应用于中低渗透层；制备方法简单，有效固含量高。
Description
技术领域
本发明涉及堵水调剖剂领域，特别涉及一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂及其制备方法。
背景技术
当前，由于长期水驱及油藏原生非均质性，“控水稳油”已成为各个油田重要任务。为了解决注水低效无效循环的问题，通常利用各种技术措施改善吸水剖面和扩大波及系数，堵水调剖技术一直是油田改善注水开发效果、实现油藏增产的十分关键有效的手段。
目前，传统的无机调剖剂易沉淀不能进入地层深部封堵，可动弱凝胶交联可控性差、成本高，其他诸如水膨体聚合物凝胶颗粒大，又存在注入深度与封堵强度之间的矛盾，失效较快的问题，开发成本低、环境友好以及封堵强度高的新型调驱剂成为国内外研究的新方向。乳液状聚合物微球深部调驱技术正是为了解决以上矛盾而发展起来的一种新型深部调驱技术。
中国专利CN1594493A公开了一种亚微米聚合物活性调剖剂，利用高压喷射雾化和超声雾化手段分散聚合合成，适应于高含水油田。然而该方法繁琐，固含量较低，难以工业化。中国专利CN102485830A公开了一种核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂，复合微球兼具聚合物微球和无机粒子的优点，具有良好的强度，但是存在需要对二氧化硅等纳米粒子复杂的表面改性反应，以及接枝率不高的问题。中国专利CN103739778A公开了一种以阳离子型聚丙烯酰胺为内核，阴离子聚丙烯酰胺为壳层的核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂，微球具有互穿网络体系，吸水后形成粘弹性体，承压效果好，但是需要消耗大量的醇类溶剂，以及制备的粒径较大，不适于中，低渗透油气储层。
同时，目前聚合物微球均面临膨胀速度过快的问题，导致注入的微球进入深部的能力大大降低，特别是针对纳米级的微球，由于其巨大的表面积，在水中更是短时间进行快速膨胀达到平衡，当其粒径膨胀十倍至百倍后，则丧失了独特的纳米特性。因此，开发一种制备方法简单，固含量高和具有良好的缓膨性能的深部调剖驱油剂是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂，其制备方法及油田应用，旨在解决现有聚合物微球调剖剂膨胀速率过快、制备方法繁琐、固含量低等问题。
本发明提供了一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将占反应总体系10～20％丙烯酰胺，1～10％水溶性离子单体，0.005～1％交联剂A和10～25％去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将占反应总体系5～20％乳化剂与20～40％分散剂进行混合，得到混合液2。
(2)在800～1200转/分钟的乳化搅拌速度下，按照混合液2和混合液1的质量比为大于1且小于等于3的比例，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化5～20分钟。降低搅拌速度为100～500转/分钟，通氮气除氧10-30分钟后，加入0.005～1％氧化剂和0.005～1％还原剂作为引发剂，将上述混合液置于5℃～10℃水浴中进行反相微乳液聚合反应。所述聚合反应可以进行2～6.5小时。
(3)将0.005～1％微球表面修饰剂溶解于0.5-5％水中，加入聚合完毕后的微乳液中，在60-80℃下继续反应2～5个小时，降温至室温，得到缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂。
优选的，所述水溶性离子单体为(甲基)丙烯酸盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐和4-乙烯基苯磺酸盐、β-烯丙基磺酸盐、(甲基)丙烯酸二甲胺基羟基乙(丙)酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种。
优选的，所述的交联剂选自二乙烯基苯，二异氰酸酯，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，季戊四醇三丙烯酸酯，二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙二醇双丙烯酸酯中的一种。
优选的，所述乳化剂为聚异丁烯丁二酸单山梨酸酯、山梨糖醇甘油酸酯、山梨醇酐硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或几种。
优选的，所述分散剂可以为选自甲苯、柴油、液体石蜡、煤油、白油、环烷基油、中长链饱和烃、植物油中的一种或几种。
优选的，作为引发剂的氧化剂选自过氧化氢，有机过氧化物、过硫酸盐和过氧化二苯甲酰所组成组中的至少一种；所述作为引发剂的还原剂选自硫酸亚盐，氯化亚铁，四甲基乙二胺，乙二胺，三乙胺，三乙醇胺，N，N-二甲基苯胺所组成组中的至少一种。
优选的，所述微球表面修饰剂选自柠檬酸锆，草酸铬，乙二醇，丙三醇，硫酸铝，柠檬酸铝所组成组中的至少一种。
本发明提供的缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂粒径分布范围为10-600nm。
本发明提供的缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂，是采用反相微乳液聚合法合成高固含量的纳米弹性聚合物微球，再直接加入表面修饰液对微球进行表面改性，得到同时具有核交联和壳交联结构的弹性微球深部调剖驱油剂。
本发明的缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂具有以下优点
(1)聚合物弹性微球具有缓膨性，能够有效延长聚合物微球注入深度。
(2)具有优良的弹性，承压效果好。
(3)粒径分布范围在10-600nm，能够有效应用于中低渗透层。
(4)制备方法简单，有效固含量高。
(5)受外界影响小，可用污水配置，无需专门注入搅拌设备，能实现在线注入。
本发明还提供缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂作为油田深部调驱材料的应用。例如用于环境温度为20～140℃的油藏或者矿化度为500～20000mg/L的油藏。使用时，可以利用清水、油田采出污水或者化学驱采出污水直接配制所述缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂。
具体实施方式
下面具体说明本发明的缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂的制备方法及应用。
实施例1
(1)将150g丙烯酰胺，40g丙烯酸，2g N，N-亚甲基双丙烯酰胺和200g去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将120g山梨糖醇甘油酸酯、40g辛基酚聚氧乙烯醚与320g柴油进行混合，得到混合液2。
(2)在1200转/分钟的乳化搅拌速度下，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化15分钟。降低搅拌速度为400转/分钟，通氮气除氧20分钟后，将上述混合液置于10℃水浴中，加入5g过硫酸铵和5g焦亚硫酸钠引发聚合反应，70℃恒温反应4个小时。
(3)将0.5g柠檬酸铝溶解于20g水中，加入聚合完毕后的微乳液中，升温至80℃继续反应2个小时，降温至室温，得到透明产物，平均粒径为150nm，在70℃去离子水中充分溶胀两天后，平均粒径为250nm；充分溶胀十五天后，平均粒径为1um；充分溶胀30天后，平均粒径为2um。
实施例2
(1)将150g丙烯酰胺，50g甲基丙烯酸，2g N，N-亚甲基双丙烯酰胺和220g去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将100g山梨糖醇甘油酸酯、40g失水梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚与350g液体石蜡进行混合，得到混合液2。
(2)在1200转/分钟的乳化搅拌速度下，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化20分钟。降低搅拌速度为400转/分钟，通氮气除氧20分钟后，将上述混合液置于10℃水浴中，加入4g过硫酸钾和4g焦亚硫酸钠引发聚合反应，70℃恒温反应4个小时。
(3)将0.2g草酸铬溶解于10g水中，加入聚合完毕后的微乳液中，升温至80℃继续反应3个小时，降温至室温，得到透明产物。产物平均粒径为250nm，在70℃去离子水中充分溶胀两天后，平均粒径为400nm；充分溶胀十五天后，平均粒径为800nm；充分溶胀30天后，平均粒径为1.5um。
实施例3
(1)将120g丙烯酰胺，80g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠，1g N，N-亚甲基双丙烯酰胺和200g去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将100g山梨醇酐三油酸酯、50g失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚与300g液体石蜡进行混合，得到混合液2。
(2)在1200转/分钟的乳化搅拌速度下，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化15分钟。降低搅拌速度为400转/分钟，通氮气除氧20分钟后，将上述混合液置于10℃水浴中，加入5g过硫酸铵和5g焦亚硫酸钠引发聚合反应，70度恒温反应4个小时。
(3)将0.15g柠檬酸锆溶解于10g水中，加入聚合完毕后的微乳液中，在70℃下继续反应2个小时，降温至室温，得到透明产物。产物平均粒径为300nm，在70℃去离子水中充分溶胀两天后，平均粒径为400nm；充分溶胀十五天后，平均粒径为1um；充分溶胀30天后，平均粒径为2um。
实施例4
(1)将140g丙烯酰胺，60g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，3g N，N-亚甲基双丙烯酰胺和200g去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将90g山梨醇酐三油酸酯、50g失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚与250g甲苯进行混合，得到混合液2。
(2)在1200转/分钟的乳化搅拌速度下，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化15分钟。降低搅拌速度为300转/分钟，通氮气除氧20分钟后，将上述混合液置于5℃～10℃水浴中，加入5g过硫酸铵和5g焦亚硫酸钠引发聚合反应，70℃恒温反应4个小时。
(3)将0.1g柠檬酸锆和0.1g硫酸铝溶解于10g水中，加入聚合完毕后的微乳液中，升高至80℃继续反应2个小时，降温至室温，得到透明产物。产物平均粒径为200nm，在70℃去离子水中充分溶胀两天后，平均粒径为300nm；充分溶胀十五天后，平均粒径为800nm；充分溶胀30天后，平均粒径为1.5um。
对比例
(1)将150g丙烯酰胺，40g丙烯酸，2g N，N-亚甲基双丙烯酰胺和200g去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将120g山梨糖醇甘油酸酯、40g辛基酚聚氧乙烯醚与320g柴油进行混合，得到混合液2。
(2)在1200转/分钟的乳化搅拌速度下，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化15分钟。降低搅拌速度为400转/分钟，通氮气除氧20分钟后，将上述混合液置于10℃水浴中，加入5g过硫酸铵和5g焦亚硫酸钠引发聚合反应，70℃恒温反应4个小时后降温得到透明产物。产物平均粒径为150nm，在70℃去离子水中充分溶胀2小时，平均粒径为1.5um；充分溶胀一天后，平均粒径为2um；充分溶胀30天后，平均粒径仍为2um。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的构思和范围。如本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些修改和变型在内。
Claims (8)
1.一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤，以质量百分比计：
(1)将占反应总体系10～20％丙烯酰胺，1～10％水溶性离子单体，0.005～1％交联剂A和10～25％去离子水混合，室温搅拌均匀得到混合液1；将占反应总体系5～20％乳化剂与20～40％分散剂进行混合，得到混合液2；
(2)在800～1200转/分钟的乳化搅拌速度下，按照混合液2和混合液1的质量比为大于1且小于等于3的比例，将所述混合液1加入所述混合液2中，室温乳化5～20分钟； 降低搅拌速度为100～500转/分钟，通氮气除氧10-30分钟后，加入0.005～1％氧化剂和0.005～1％还原剂作为引发剂，将上述混合液置于5℃～10℃水浴中进行反相微乳液聚合反应。所述聚合反应可以进行2～6.5小时；
(3)将0.005～1％微球表面修饰剂溶解于0.5-5％水中，加入聚合完毕后的微乳液中，在60-80℃下继续反应2～5个小时，降温至室温，得到缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂。
2.根据权利要求1所述的一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于：所述缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂粒径分布范围为10-600nm。
3.根据权利要求1所述的一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于：所述水溶性离子单体为(甲基)丙烯酸盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、4-乙烯基苯磺酸盐、β-烯丙基磺酸盐、(甲基)丙烯酸二甲胺基羟基乙(丙)酯、(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于：所述交联剂选自二乙烯基苯、二异氰酸酯、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙二醇双丙烯酸酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述乳化剂为聚异丁烯丁二酸单山梨酸酯、山梨糖醇甘油酸酯、山梨醇酐硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于：所述分散剂为选自甲苯、柴油、煤油、白油、环烷基油、中长链饱和烃、植物油中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于：作为引发剂的氧化剂选自过氧化氢、有机过氧化物、过硫酸盐和过氧化二苯甲酰所组成组中的至少一种；所述作为引发剂的还原剂选自亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠、氯化亚铁、四甲基乙二胺、乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、N，N-二甲基苯胺所组成组中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种缓膨型纳米弹性微球深部调剖驱油剂制备方法，其特征在于：所述微球表面修饰剂选自柠檬酸锆、草酸铬、乙二醇、丙三醇、硫酸铝、柠檬酸铝所组成组中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: BEIJING YIHAI ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Person in charge of patents Document name: Notice of Termination of Patent Rights |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |