CN105131173B - 一种缓膨胀聚合物微球深部调驱剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用油藏深部调驱以提高采收率的缓膨胀聚合物微球深部调驱剂及制备方法。它可解决颗粒注入困难和微球难正直达到地层深部的技术问题。其技术方案是：该调驱剂所用原料及各组分的含量为，疏水性单体为30～40用丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸甲酯，或它们同系物的一种或两种；去离子水60～70；乳化剂十二烷基硫酸钠；助乳化剂OP‑10；交联剂二乙烯基苯；引发剂过硫酸盐。在装水的三颈瓶中，加入乳化剂和助乳化剂，待充分溶解后；再加入丙烯酸甲酯，充分乳化后，再加入交联剂，升温到40～75℃，通氮气保护，加入引发剂，反应4～6h，制得缓膨胀聚合物微球深部调驱剂。本发明适合中低渗油藏，能大幅提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及用油藏的深部调驱以提高采收率的一种缓膨胀聚合物微球深部调驱剂及制备方法。
背景技术
水驱后高渗透层或高渗透带的吸水能力强，驱油效率高，而低渗透层或低渗透带的吸水能力弱，油未起动或动用程度很低。要提高采收率，需改善流度比，提高水的波及效率。采用注入适当的调剖剂，调整高低渗透层或高低渗透带的吸水剖面，使高渗透层或高渗透带的吸水能力降低，低渗透层或低渗透带的吸水能力增强或得到一定程度的起动，使后续水大量进入低渗透层或低渗透带，驱油效率增加，达到剖面调整，实现稳油控水的目的。
目前颗粒调驱剂主要是采用水溶性聚合法，以亲水性单体交联共聚制备的吸水材料和加入无机材料复合制备的复合吸水材料，经造粒、烘干、粉碎、筛分等工艺过程制备成凝胶颗粒。这两类材料颗粒较大，适合在较高渗透油藏调驱，而在中低渗透率油藏中注入性较差，难以有效应用。而聚合物微球调驱剂常采用水溶性单体反相乳液聚合而得到，其注入性得到改善，但在低矿物度油藏中易吸水膨胀，难真正进入地层深部，很难达到深部调驱的效果。
发明内容
本发明的目的是：针对目前颗粒调驱剂工艺复杂且注入性差和聚合物微球调驱剂低矿物度油藏中易吸水膨胀，难以正真到达地层深部等技术难题，特提供一种缓膨胀聚合物微球深部调驱剂及制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种缓膨胀聚合物微球深部调驱剂，其特征是：该调驱剂所用原料及各组分的含量为，其质量的单位为克或千克，疏水性单体为30～40是用丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸甲酯及其它们同系物的一种或两种单体混合；去离子水60～70；乳化剂为1～2是十二烷基硫酸钠，助乳化剂为0.5～1是OP-10；交联剂为0.05～0.15是用二乙烯基苯；引发剂0.02～1是用过硫酸铵、或过硫酸钾、或过氧化氢-硫酸亚铁、或过硫酸钾-亚硫酸氢钠的一种。
缓膨胀聚合物微球深部调驱剂是由丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸甲酯、或它们同系物的一种或两种单体为原料，以二乙烯基苯为交联剂，在引发剂和适合温度下，在水相介质中进行乳液聚合而制得。
一种缓膨胀聚合物微球深部调驱剂的制备方法，其特征是：先在装有60～70g去离子水的三颈瓶中，加入乳化剂为1～2g十二烷基硫酸钠和助乳化剂为0.5～1g的OP-10，待充分溶解完后；再加入30～40g丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸甲酯及其它们同系物的一种或两种单体的混合物，充分乳化后，再加入0.05～0.15g交联剂二乙烯基苯，升温到30～75℃，通氮气保护，加入引发剂0.01～1g，搅拌速度控制在300～400rpm，反应4～6h，制得缓膨胀聚合物微球深部调驱剂，得到平均粒径80～300nm的缓膨胀聚合物微球调驱剂乳液；该聚合物乳液一般不需要分离，稀释到所需要的浓度下直接注入地层进行调驱。
为了测定颗粒的缓膨胀性，在地层温度90℃和在地层矿化度1×104mg/L NaCl+0.5×103mg/L NaHCO3的情况下，将稀释到所需要的浓度下的颗粒保持不同的时间，采用马尔文激光粒度仪测定粒径的变化情况，确定不同水解时间下的微球膨胀倍率。膨胀倍率由体积比求得，即采用膨胀后微球粒径的三次方与膨胀前微球粒径的三次方之比。
上述疏水性单体是指丙烯酸甲酯、或丙烯酸乙酯、或丙烯酸正丙酯、或丙烯酸异丙酯或丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、或甲基丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸乙酯、或甲基丙烯酸正丙酯、或甲基丙烯酸异丙酯、或甲基丙烯酸正丁酯、或甲基丙烯酸异丁酯、或甲基丙烯酸叔丁酯的一种或两种。
聚合物微球在地层中的运移规律：由于聚合物微膨胀球能在油层岩石孔隙中运移，在地层中微球表面的聚合物分子侧链上的酯基不断水解，变成小分子醇溶于地层水中和聚合物链上的侧基变为羧基，表层的聚合物成为亲水的交联聚合物，溶胀但不溶解，导致水分子不断渗入到微球内层，使得内层的聚合物不断水解产生羧基，从而不断地增加了微球的溶胀能力，但聚合物的交联骨架没有发生改变。最终微球的微膨胀(3～5倍)能封堵低渗透层和多个微球的堆积能封堵大孔道使水绕流，同时封堵压差升高到一定程度，使微球发生弹性变形，通过喉道继续向油层深部运移，它是一种真正意义的逐级深部调剖驱油剂。聚合物封堵强度高，且微球粒径小、以水为携带介质，不需专门的注入设备、不需对注水管线进行改造，适用于高含水油田、断块油田、海上油田，可提高油田采收率10％以上。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：(1)本发明采用乳液聚合制备缓膨胀聚合物微球深部调驱剂，注入性非常好，是一种真正意义的逐级深部调驱。(2)在油藏条件下微球边运移边缓慢地进行水解反应，微球缓慢膨胀，避免了常规吸水膨胀颗粒或常规吸水膨胀微球由于快速膨胀导致只能在近井地带调剖；(3)在该技术实施过程中，不用在施工过程中调整微球强度和粒径分布，可避免因地质结构及物性认识不清带来的弊端。(4)本发明解决了目前油田应用的弱凝胶调驱剂成胶条件难控制、适用范围窄、施工工艺复杂的缺陷。若与常规凝胶颗粒联合使用，也适合于较高渗透率油藏。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明：
实例一：在装有65g去离子水的三颈瓶中，加入乳化剂为1.5g十二烷基硫酸钠和助乳化剂为0.5g的OP-10，待充分溶解完后；再加入33g甲基丙烯酸甲酯，充分乳化后，再加入0.10g交联剂二乙烯基苯，升温到40℃，通氮气保护，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠各0.02g，搅拌速度为400rpm，反应5h，制得缓膨胀交联聚合物乳液微球，得到平均粒径100nm的缓膨胀聚合物微球深部调驱剂乳液；该聚合物乳液一般不需要分离，稀释到所需要的浓度下直接注入地层进行调驱。
在地层温度90℃和在地层矿化度1×104mg/L NaCl+0.5×103mg/L NaHCO3的情况下，将稀释到所需要的浓度下的颗粒保持不同的时间，采用马尔文激光粒度仪测定粒径的变化情况，确定微球放置30d、60d、90d、120d、150d 180d、210d和240d后的膨胀倍率，如表1所示。240d后膨胀率达3.78nm3/nm3。
表1
| 天数，d | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 |
| 1.12 | 1.48 | 1.72 | 2.57 | 3.02 | 3.66 | 3.73 | 3.78 |
实例二：在装有60g去离子水的三颈瓶中，加入乳化剂为2g十二烷基硫酸钠和助乳化剂为1g的OP-10，待充分溶解完后；再加入37g甲基丙烯酸叔丙酯，充分乳化后，再加入0.05g交联剂二乙烯基苯，升温到50℃，通氮气保护，加入引发剂过硫酸钾0.1g，搅拌速度为400rpm，反应6h，制得缓膨胀交联聚合物乳液微球，得到平均粒径120nm的缓膨胀聚合物微球深部调驱剂乳液；该聚合物乳液一般不需要分离，稀释到所需要的浓度下直接注入地层进行调驱。
在地层温度90℃和在地层矿化度1×104mg/L NaCl+0.5×103mg/L NaHCO3的情况下，将稀释到所需要的浓度下的颗粒保持不同的时间，采用马尔文激光粒度仪测定粒径的变化情况，确定微球放置30d、60d、90d、120d、150d 180d、210d和240d后的膨胀倍率，如表2所示。240d后膨胀率达4.80nm3/nm3。
表2
| 天数，d | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 |
| 1.13 | 1.37 | 1.88 | 2.66 | 3.62 | 4.45 | 4.78 | 4.80 |
实例三：在装有68.5g去离子水的三颈瓶中，加入乳化剂为1g十二烷基硫酸钠和助乳化剂为0.5g的OP-10，待充分溶解完后；再加入20g丙烯酸甲酯和10g甲基丙烯酸正丁酯，充分乳化后，再加入0.15g交联剂二乙烯基苯，升温到70℃，通氮气保护，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠各0.01g，搅拌速度为350rpm，反应4h，制得缓膨胀交联聚合物乳液微球，得到平均粒径180nm的缓膨胀聚合物微球深部调驱剂乳液；该聚合物乳液一般不需要分离，稀释到所需要的浓度下直接注入地层进行调驱。
在地层温度90℃和在地层矿化度1×104mg/L NaCl+0.5×103mg/L NaHCO3的情况下，将稀释到所需要的浓度下的颗粒保持不同的时间，采用马尔文激光粒度仪测定粒径的变化情况，确定微球放置30d、60d、90d、120d、150d 180d、210d和240d后的膨胀倍率，如表3所示。240d后膨胀率达3.91nm3/nm3。
表3
| 天数，d | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 |
| 1.10 | 1.25 | 1.61 | 2.57 | 3.42 | 3.76 | 3.82 | 3.91 |
实例四：在装有57.5g去离子水的三颈瓶中，加入乳化剂为1.5g十二烷基硫酸钠和助乳化剂为1g的OP-10，待充分溶解完后；再加入30g甲基丙烯酸甲酯和10g丙烯酸异丁酯，充分乳化后，再加入0.15g交联剂二乙烯基苯，升温到75℃，通氮气保护，加入引发剂过硫酸铵各1g，搅拌速度为350rpm，反应4h，制得缓膨胀交联聚合物乳液微球，得到平均粒径180nm的缓膨胀聚合物微球深部调驱剂乳液；该聚合物乳液一般不需要分离，稀释到所需要的浓度下直接注入地层进行调驱。
在地层温度90℃和在地层矿化度1×104mg/L NaCl+0.5×103mg/L NaHCO3的情况下，将稀释到所需要的浓度下的颗粒保持不同的时间，采用马尔文激光粒度仪测定粒径的变化情况，确定微球放置30d、60d、90d、120d、150d 180d、210d和240d后的膨胀倍率，如表4所示。240d后膨胀率达4.21nm3/nm3。
表4
| 天数，d | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 |
| 1.12 | 1.35 | 1.82 | 2.53 | 3.48 | 3.96 | 4.15 | 4.21 |
Claims (1)
1.一种缓膨胀聚合物微球深部调驱剂的制备方法，其特征是：该调驱剂所用原料及各组分的含量为，其质量的单位为g，疏水性单体为30～40，用丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸甲酯、或它们同系物的一种或两种单体混合；去离子水60～70；乳化剂为1-2，是十二烷基硫酸钠，助乳化剂为0.5-1的OP-10；交联剂为0.05～0.15，是用二乙烯基苯；引发剂0.02～1，是用过硫酸铵、或过硫酸钾、或过氧化氢-硫酸亚铁、或过硫酸钾-亚硫酸氢钠的一种；该调驱剂的制备方法：先在装有60～70g去离子水的三颈瓶中，加入乳化剂为1-2g十二烷基硫酸钠和助乳化剂为0.5-1g的OP-10，待充分溶解完后；再加入30～40g丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯及其同系物的一种或两种单体的混合物，充分乳化后，再加入0.05～0.15g交联剂二乙烯基苯，升温到30～75℃，通氮气保护，加入引发剂0.02～1g，搅拌速度控制在300～400rpm，反应4～6h，制得缓膨胀聚合物微球深部调驱剂，得到平均粒径80～300nm的缓膨胀聚合物微球调驱剂乳液；该聚合物乳液不需要分离，稀释到所需要的浓度下直接注入地层进行调驱。
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