CN105111368A - 一种热增稠耐高温高盐液流转向剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热增稠耐高温高盐液流转向剂及其制备方法，所述热增稠耐高温高盐液流转向剂是由如下重量组分制备而成：丙烯酰胺20~25份、纯碱0.15~0.3份、耐高温高盐单体0.3~0.8份、链转移剂0.001~0.003份、热稳定剂0.005~0.01份、低温复合引发剂0.01~0.05份、余量为水；以上述成分总重量为100份计。该热增稠耐高温、高盐液流转向剂具备一定的粘弹性、耐高温抗高盐、抗剪切性能，热稳定性好，适于高温高盐油藏深部调驱。

Description

一种热增稠耐高温高盐液流转向剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田开发过程中的采油技术领域，具体为一种热增稠耐高温高盐液流转向剂及其制备方法。

背景技术

注水开发油田长期水驱导致高含水油田储层非均质程度日渐恶化，三大矛盾（层间矛盾、平面矛盾、平面矛盾）加剧，平面、层内矛盾尤为突出，造成注入水低效、无效循环严重，水驱效率大幅降低。油气井出水是油田开发过程中普遍存在的问题，随着注水边缘的推进，地层非均质性严重，油水流度比不同及开发方案和措施不当等原因，均能导致油田含水上升速度加快，致使油层过早水淹，油田采收率降低。对注水井而言，需要注入液流转向剂封堵高渗透层，使后续注入水进入低渗透层，改变水油流度比，扩大注入水的波及体积，提高原油采收率。目前调驱用的液流转向剂，普遍不耐高温抗高盐，以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为代表的液流转向剂在应用中存在一定的局限性和技术弱点，影响了其规模化应用，具体体现在：HPAM的耐温性能差，高温条件下会发生明显的热氧降解和水解作用，使溶液黏度大幅降低；HPAM的耐盐性能差，在高矿化度特别是高价金属离子含量高的油藏条件下，其黏度会大幅度下降。

因此针对现有调驱用液流转向剂不耐高温、高盐，不抗剪切，长期热稳定性差、有效期短等的不足，很有必要发明一种新的液流转向剂，提高其水溶液黏度及耐温抗盐性能，使之更适用于高温高盐油藏深部调驱的热增稠耐高温高盐液流转向剂。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种热增稠耐高温高盐液流转向剂及其制备方法，从而解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，由如下重量份成分制备而成：丙烯酰胺20~25份、纯碱0.15~0.3份、耐高温高盐单体0.3~0.8份、链转移剂0.001~0.003份、热稳定剂0.005~0.01份、低温复合引发剂0.01~0.05份、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

本发明中，作为一种优选的技术方案，由如下重量份成分制备而成：丙烯酰胺22份、纯碱0.2份、耐高温高盐单体0.6份、链转移剂0.002份、热稳定剂0.006份、低温复合引发剂0.03份、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

除非另有规定和/或说明，自始至终，在本发明中所有涉及组分用量的数值均为“重量份”。

本发明中，作为一种优选的技术方案，所述耐高温高盐单体为2-丙烯酰胺基-2-十六烷基乙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-十四烷基丙烯酰胺、丙烯酸十六醇酯中的一种或两种以上混合物。

本发明中，作为一种优选的技术方案，所述链转移剂为硫脲、甲酸钠、乙酸钠中的一种或两种以上混合物。

本发明中，作为一种优选的技术方案，所述热稳定剂为乌洛托品、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、戊二醛中的一种或两种以上混合物。

本发明中，作为一种优选的技术方案，所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、三乙胺、乙醇胺、过硫酸盐、亚硫酸盐中的两种以上物质组成的混合物。

上述的过硫酸盐优选为过硫酸铵、过硫酸钾，所述的亚硫酸盐优选为亚硫酸钠。

作为一种进一步优选的技术方案，所述耐高温高盐单体为2-丙烯酰胺基-2-十六烷基乙磺酸，所述链转移剂为甲酸钠，所述热稳定剂为戊二醛，所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。

本发明中，作为一种进一步优选的技术方案，所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。

本发明通过加入耐高温高盐单体及热稳定剂的方法合成的液流转向剂，具有较好耐高温、高盐性能，并兼具备更优良的长期热稳定性能。

本发明同时提供了热增稠耐高温高盐液流转向剂的制备方法，包括如下步骤：

在三颈瓶中依次加入水、纯碱、丙烯酰胺、耐高温高盐单体、热稳定剂、链转移剂，通入氮气15~25min，并将聚合温度控制在10~15℃，然后加入低温复合引发剂封口，静置反应2~4小时，再在85~95℃下水解3.5~4.5小时，将得到的胶体进行造粒、干燥、分筛便可制得所述液流转向剂。

本发明得到的液流转向剂具有非常优良的耐高温、耐高盐以及热稳定性能。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的液流转向剂，除具备了良好的水溶性、增粘性外，还具备一定的耐高温高盐及热稳定性能，增大注入水的粘度，改善水油流度比，扩大注水波及体积，提高水驱原油采收率。本发明的效果主要体现在以下两个方面：

（1）本发明的液流转向剂，溶解性能良好（<2hr），可耐盐水矿化度达到150g/L（Ca²⁺达到17.58g/L），耐温达到90℃以上。

注：盐水矿化度及其组成：氯化钠129.05g/L，氯化钙17.58g/L，氯化镁3.37g/L，总矿化度：150g/L。

（2）与现场应用的液流转向剂（MO-4000、KYPAM相比）长期热稳定性得到明显改善。

附图说明

图1为本发明实施例1中转向剂浓度对表观粘度的测试图；

图2为本发明实施例1中温度对转向剂表观粘度的测试图；

图3为本发明实施例2中转向剂浓度对表观粘度的测试图；

图4为本发明实施例2中温度对转向剂表观粘度的测试图；

图5为本发明实施例3中转向剂浓度对表观粘度的测试图；

图6为本发明实施例3中温度对转向剂表观粘度的测试图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述发明。

以下实施例中，测试凝胶粘度的仪器包括：BrookfieldDV-Ⅲ旋转粘度计，0号转子，剪切速率3.67s^-1。

实施例1

（1）热增稠耐高温高盐液流转向剂的配制

本实施例中，热增稠耐高温高盐液流转向剂是由20份丙烯酰胺、0.15份纯碱、0.3份耐高温高盐单体、0.001份链转移剂、0.005份热稳定剂、0.01份低温复合引发剂、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

其中，所述耐高温高盐单体为N-乙烯基吡咯烷酮、N-十四烷基丙烯酰胺、丙烯酸十六醇酯中的混合物。所述链转移剂为甲酸钠。所述热稳定剂为乌洛托品。所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、三乙胺组成的混合物。

采用如下步骤制备：

在三颈瓶中依次加入水、纯碱、丙烯酰胺、耐高温高盐单体、热稳定剂、链转移剂，通入氮气15min，并将聚合温度控制在10℃，然后加入低温复合引发剂封口，静置反应2小时，再在85℃下水解3.5小时，将得到的胶体进行造粒、干燥、分筛便可制得所述液流转向剂。

（2）表观粘度测定

在实验室内取样品溶解于模拟盐水中，观察溶解情况，并测定在90℃、7.34s^-1条件下，不同浓度液流转向剂的表观粘度，实验结果见图1。

从图1中发现：转向剂的浓度越高，其表观粘度越大，并且增加的幅度也越大，热增稠耐高温高盐液流转向剂的增粘效果明显优于MO-4000、KYPAM，这是由于随着转向剂溶液浓度的增加，分子相互缠绕的机会增多，形成的空间结构变大，疏水碳链愈长，此效果愈明显。

液流转向剂浓度为0.3%，在不同温度条件下的的增粘性能，实验结果见图2。

从图2中发现：实施例1制备的热增稠耐高温高盐液流转向剂随着温度的升高，溶液的粘度并未出现很大的变化，而MO-4000、KYPAM表观粘度下降幅度较大，这主要是热增稠耐高温高盐液流转向剂中引入了强极性的耐高温高盐单体与热稳定剂，使转向剂的耐高温高盐性能得到显著改善。在高温条件下，实施例1制备的热增稠耐高温高盐液流转向剂仍然保持较高的粘度，可以满足高温高盐油藏深部调驱的要求。

（3）热稳定性实验

热稳定性能是衡量一种转向剂性能好坏的一项重要指标，实验中使用模拟盐水配制浓度为0.3%的液流转向剂溶液，分别装入50mL的比色管中，通氮除氧置于干燥箱中（调至90℃），定时取样，在剪切速率为3.67s^－1的条件下，测得的聚合物溶液黏度见表1。

表1实施例1制备的热增稠耐高温高盐液流转向剂热稳定性实验

由表1中可见，热增稠耐高温高盐液流转向剂在90℃时，经过30d的老化后保留率仍能达到85%以上，与现场使用的MO-4000、KYPAM相比，本发明的热增稠耐高温高盐液流转向剂具有良好的热稳定性能。

实施例2

（1）热增稠耐高温高盐液流转向剂的配制

热增稠耐高温高盐液流转向剂是由22份丙烯酰胺、0.2份纯碱、0.6份耐高温高盐单体、0.002份链转移剂、0.006份热稳定剂、0.03份低温复合引发剂、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

其中，所述耐高温高盐单体为2-丙烯酰胺基-2-十六烷基乙磺酸。所述链转移剂为甲酸钠。所述热稳定剂为戊二醛。所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。

本实施例的热增稠耐高温高盐液流转向剂采用如下步骤制备：

在三颈瓶中依次加入水、纯碱、丙烯酰胺、耐高温高盐单体、热稳定剂、链转移剂，通入氮气20min，并将聚合温度控制在13℃，然后加入低温复合引发剂封口，静置反应3小时，再在90℃下水解4小时，将得到的胶体进行造粒、干燥、分筛便可制得所述液流转向剂。

（2）表观粘度测定

在实验室内取样品溶解于模拟盐水中，观察溶解情况，并测定在90℃、7.34s^-1条件下，不同浓度液流转向剂的表观粘度，实验结果见图3。

从图3中发现：液流转向剂溶液的浓度越高，其表观粘度越大，并且增加的幅度也越大，热增稠耐高温高盐液流转向剂的增粘效果明显优于MO-4000、KYPAM，这是由于随着转向剂溶液浓度的增加，其分子相互缠绕的机会增多，形成的空间结构变大，疏水碳链愈长，此效果愈明显。

液流转向剂浓度为0.3%，在不同温度条件下的的增粘性能，实验结果见图4。

从图4中发现：热增稠耐高温高盐液流转向剂随着温度的升高，溶液的粘度并未出现很大的变化，而MO-4000、KYPAM表观粘度下降幅度较大，这主要是热增稠耐高温高盐液流转向剂中引入了强极性的耐高温高盐单体与热稳定剂，使转向剂的耐高温高盐性能得到显著改善。在高温条件下，热增稠耐高温高盐液流转向剂仍然保持较高的粘度，可以满足高温高盐油藏深部调驱的要求。

（3）热稳定性实验

热稳定性能是衡量一种液流转向剂性能好坏的一项重要指标，实验中使用模拟盐水配制浓度为0.3%的液流转向剂溶液，分别装入50mL的比色管中，通氮除氧置于干燥箱中（调至90℃），定时取样，在剪切速率为3.67s^－1的条件下，测得的聚合物溶液黏度见表2。

表2实施例2制备的热增稠耐高温高盐液流转向剂热稳定性实验

由表2中可见，热增稠耐高温高盐液流转向剂在90℃时，经过30d的老化后保留率仍能达到89%以上，与现场使用的MO-4000、KYPAM相比，本发明的热增稠耐高温高盐液流转向剂具有良好的热稳定性能。

实施例3

（1）热增稠耐高温高盐液流转向剂的配制

热增稠耐高温高盐液流转向剂是由25份丙烯酰胺、0.3份纯碱、0.8份耐高温高盐单体、0.003份链转移剂、0.01份热稳定剂、0.05份低温复合引发剂、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

其中，所述耐高温高盐单体为2-丙烯酰胺基-2-十六烷基乙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-十四烷基丙烯酰胺、丙烯酸十六醇酯的混合物。所述链转移剂为硫脲。所述热稳定剂为乌洛托品、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、戊二醛的两种以上混合物。所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、三乙胺、乙醇胺组成的混合物。

采用如下步骤制备：

在三颈瓶中依次加入水、纯碱、丙烯酰胺、耐高温高盐单体、热稳定剂、链转移剂，通入氮气25min，并将聚合温度控制在15℃，然后加入低温复合引发剂封口，静置反应4小时，再在95℃下水解4.5小时，将得到的胶体进行造粒、干燥、分筛便可制得所述液流转向剂。

（2）表观粘度测定

在实验室内取样品溶解于模拟盐水中，观察溶解情况，并测定在90℃、7.34s^-1条件下，不同浓度转向剂的表观粘度，实验结果见图5。

从图5中发现：转向剂溶液的浓度越高，其表观粘度越大，并且增加的幅度也越大，热增稠耐高温高盐液流转向剂的增粘效果明显优于MO-4000、KYPAM，这是由于随着热增稠耐高温高盐液流转向剂溶液浓度的增加，其分子相互缠绕的机会增多，形成的空间结构变大，疏水碳链愈长，此效果愈明显。

转向剂浓度为0.3%，在不同温度条件下的的增粘性能，实验结果见图6。

从图6中发现：热增稠耐高温高盐液流转向剂随着温度的升高，溶液的粘度并未出现很大的变化，而MO-4000、KYPAM表观粘度下降幅度较大，这主要是热增稠耐高温高盐液流转向剂中引入了强极性的耐高温高盐单体与热稳定剂，使转向剂的耐高温高盐性能得到显著改善。在高温条件下，热增稠耐高温高盐液流转向剂仍然保持较高的粘度，可以满足高温高盐油藏深部调驱的要求。

（3）热稳定性实验

热稳定性能是衡量一种转向剂性能好坏的一项重要指标，实验中使用模拟盐水配制浓度为0.3%的转向剂溶液，分别装入50mL的比色管中，通氮除氧置于干燥箱中（调至90℃），定时取样，在剪切速率为3.67s^－1的条件下，测得的聚合物溶液黏度见表3。

表3实施例3制备的热增稠耐高温高盐液流转向剂热稳定性实验

由表2中可见，热增稠耐高温高盐液流转向剂在90℃时，经过30d的老化后保留率仍能达到86%以上，与现场使用的MO-4000、KYPAM相比，本发明的耐高温高盐液流转向剂具有良好的热稳定性能。

综上可知，以模拟盐水（150mg/L）为例，采用本发明的热增稠耐高温高盐液流转向剂溶解时间＜2hr；在相同浓度条件下，与普通液流转向剂MO-4000、KYPAM相比具有明显的增粘性能及良好的热稳定性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。

Claims (9)

1.一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：由如下重量份成分制备而成：丙烯酰胺20~25份、纯碱0.15~0.3份、耐高温高盐单体0.3~0.8份、链转移剂0.001~0.003份、热稳定剂0.005~0.01份、低温复合引发剂0.01~0.05份、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

2.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：由如下重量份成分制备而成：丙烯酰胺22份、纯碱0.2份、耐高温高盐单体0.6份、链转移剂0.002份、热稳定剂0.006份、低温复合引发剂0.03份、余量为水；以上述成分总重量为100份计。

3.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：耐高温高盐单体为2-丙烯酰胺基-2-十六烷基乙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-十四烷基丙烯酰胺、丙烯酸十六醇酯中的一种或两种以上混合物。

4.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：所述链转移剂为硫脲、甲酸钠、乙酸钠中的一种或两种以上混合物。

5.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：所述热稳定剂为乌洛托品、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、戊二醛中的一种或两种以上混合物。

6.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、三乙胺、乙醇胺、过硫酸盐、亚硫酸盐中的两种以上物质组成的混合物。

7.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾，亚硫酸盐为亚硫酸钠。

8.如权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂，其特征在于：所述耐高温高盐单体为2-丙烯酰胺基-2-十六烷基乙磺酸，所述链转移剂为甲酸钠，所述热稳定剂为戊二醛，所述低温复合引发剂为四甲基乙二胺、过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。

9.制备权利要求1所述的一种热增稠耐高温高盐液流转向剂的方法，包括以下步骤：

在三颈瓶中依次加入水、纯碱、丙烯酰胺、耐高温高盐单体、热稳定剂、链转移剂，通入氮气15~25min，并将聚合温度控制在10~15℃，然后加入低温复合引发剂封口，静置反应2~4小时，再在85~95℃下水解3.5~4.5小时，将得到的胶体进行造粒、干燥、分筛便可制得所述液流转向剂。