CN105199703A

CN105199703A - 一种耐高温低度交联三元调驱剂及其制备方法

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Publication number: CN105199703A
Application number: CN201510524225.1A
Authority: CN
Inventors: 刘艳华; 唐金星; 孔柏岭; 束华东; 林杨; 孔昭柯; 张丽庆; 李二晓; 郝明耀
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: CN105199703B

Abstract

本发明属于油田用调驱剂技术领域，具体涉及一种耐高温低度交联三元调驱剂及其制备方法。该调驱剂，包括以下质量份的组分：部分水解聚丙烯酰胺8～18份，表面活性剂15～35份，有机酚醛交联剂0.8～2份；本发明提供的耐高温低度交联三元调驱剂通过合理复配表面活性剂显著降低部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系与原油间的界面张力，且在长期高温条件下，调驱剂热稳定性能良好。该调驱剂能够同时起到控制流度、改善剖面和提高驱油效率的作用，适用于油藏温度在75℃-95℃范围内的中高渗透率区块，应用前景广阔。

Description

一种耐高温低度交联三元调驱剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油田用调驱剂技术领域，具体涉及一种耐高温低度交联三元调驱剂及其制备方法。

背景技术

化学驱是水驱开采油田后期继续提高采收率的主要技术手段，包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱等以及聚合物、碱、表面活性剂的多种组合技术。聚合物驱通过增加注入水的黏度，改善不利的油水流度比，提高驱替效果。表面活性剂驱通过降低油水界面张力克服原油间的内聚力，将大油滴分散成小油滴，从而提高原油流经孔喉时的通过率。但随着国内外大多数油田进入高含水开采阶段，油藏存在非均质性严重、大孔道和裂缝、层内渗透率相差大的问题，单一聚合物驱或表面活性剂驱往往存在单层突进或指进现象，原油采收率大大下降。

弱凝胶是一种由低浓度聚合物和交联剂形成的凝胶体系，可以大幅度降低化学剂用量。由于弱凝胶体系成胶时间长、成胶强度小，调驱液在注入目的地前具有良好的可泵性，在一定压力下具有流动性，可以进入油藏深部；由于弱凝胶具有一定的粘性，良好的弹性或韧性，弱凝胶调驱剂可以提高地层深部波及效率，耐地层水冲刷，提高驱油效率，其在油田调剖调驱中的应用规模日益扩大。

聚丙烯酰胺/有机酸铬体系、聚丙烯酰胺/酚醛体系是目前国内外油田常用的两大类弱凝胶调驱剂。在用于中高温油藏时，丙烯酰胺/有机酸铬体系需调节体系酸碱度来实现延迟交联反应时间的控制，使其在复杂的地层环境中难以达到最优效果。对于聚丙烯酰胺/酚醛体系，特殊交联剂可以实现体系延迟交联时间及强度的有效控制，无需调节体系的pH值，使现场的操作难度降低。

专利CN104109521A公开了一种用于高温油藏的低度交联聚合物驱油体系，弱凝胶由部分水解聚丙烯酰胺、有机酚醛交联剂在一定浓度比下交联反应得到，可应用于93.7℃的高温油藏，具有一定的调剖驱油作用。然而随着弱凝胶先导试验的持续进行，先导试验区和中心井含水下降幅度低，驱油效率下降。

利用表面活性剂来降低驱油体系的界面张力，提高驱油效率是技术人员努力的方向之一。专利CN103421480A公开了一种驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，通过季铵盐、季胺碱类阳离子表面活性剂和阴离子-非离子表面活性剂复配制备了驱油用表面活性剂组合物和聚合物-表面活性剂复合物，两种复合物对河南油田的高温高盐油藏具有优良的界面性能，但在长期高温条件下，表面活性剂对驱油体系的热稳定性和驱油效率并没有提及，实际应用效果不能确定。

驱油体系的稳定性是驱油效率能否提高的关键。单一聚合物驱在有氧和强剪切情况下，聚合物分子会发生断裂而变小，粘度降低，进而影响驱油效率。弱凝胶由于具有一定的交联结构，可减缓上述过程的发生，然而某些特殊组分则会影响弱凝胶体系的交联反应，造成体系出现不溶物而不交联。朱平等(污水配制聚合物交联体系在江苏油田中的应用，石油勘探与开发，2001年8月)介绍了不同组分对部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系凝胶时间和凝胶强度的影响，某些特殊组分在达到一定浓度后，可造成交联体系的凝胶强度降低或导致不成胶。

开发新型调驱剂，研究在长期高温、高矿化度条件下，表面活性剂的活性保持，及表面活性剂对部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系长期热稳定性的影响对我国Ⅲ类高温油藏(温度在80～93℃范围内)的高效开采十分必要。

发明内容

本发明提供一种耐高温低度交联三元调驱剂，在长期高温、高矿化度条件下，具有极低的界面张力，驱油效率高；同时，调驱剂热稳定性能好，能够改善油水流度比和调整吸水剖面。

本发明另外提供上述耐高温低度交联三元调驱剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供的一种耐高温低度交联三元调驱剂采用的技术方案如下：

一种耐高温低度交联三元调驱剂，包括以下质量份的组分：部分水解聚丙烯酰胺8～18份，表面活性剂15～35份，有机酚醛交联剂0.8～2份。

耐高温低度交联三元调驱剂的质量份组成进一步优选为：部分水解聚丙烯酰胺8～15份，表面活性剂20～35份，有机酚醛交联剂0.8～1份。

调驱剂中聚丙烯酰胺的水解度和分子量影响体系的黏度，及形成的部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶的性质，优选水解度为17％～23％，分子量为1600～2300万，固含量≥89％的聚丙烯酰胺。

调驱剂中表面活性剂影响油水界面张力，并且表面活性剂与聚合物和交联剂之间存在协同增效作用，为了获得极低界面张力，提高原油采收率，优选的，上述表面活性剂由阳离子表面活性剂与阴离子活性剂复配而成；进一步优选为阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂按照摩尔比为1：2～4的复配体系。

上述阳离子表面活性剂优选为季铵盐型阳离子表面活性剂中任意一种。季铵盐型阳离子表面活性剂一般由叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应制得，其具有水溶性好，耐酸碱性优异的特点。所述季铵盐型阳离子表面活性剂进一步优选为苄基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵中任意一种。

上述阴离子型羧酸盐表面活性剂为磺酸盐或羧酸盐型表面活性剂中任意一种。进一步优选为月桂酸钠、石油磺酸钠中任意一种。

所述有机酚醛交联剂为复合交联剂FY-1A型。交联剂用酚类和醛类物质在一定条件下合成，苯环控制在2～4个，活性基团控制在5个以上。交联剂由南阳飞亚石油工程技术有限公司提供，工业产品的有效含量≥15％。

上述调驱剂的配方组成均属市售工业原料，配比组成按照工业原料成品计算。

部分水解聚丙烯酰胺、表面活性剂、有机酚醛交联剂构成了本发明调驱剂的主要成分，应用时，可将上述组分稀释到适宜浓度，从而适用于现场施工，作为优选方案，本发明的耐高温低度交联三元调驱剂，由以下质量百分比的组分组成：部分水解聚丙烯酰胺0.08％～0.18％，表面活性剂0.15％～0.35％，有机酚醛交联剂0.008％～0.02％，余量为水。

上述耐高温低度交联三元调驱剂的制备方法，由以下步骤制备而成：

1)将部分水解丙烯酰胺添加到水中，搅拌熟化2～3小时，得到聚合物母液；

2)将表面活性剂添加到水中，搅拌均匀后，得到表面活性剂母液；

3)将聚合物母液、有机酚醛交联剂、表面活性剂母液、水在低氧条件下混合均匀得到耐高温低度交联三元调驱剂。

步骤3)所述低氧条件为氧含量≤0.5mg/L。

本发明提供的耐高温低度交联三元调驱剂，由部分水解聚丙烯酰胺、表面活性剂和有机酚醛交联剂复配制成，控制部分水解聚丙烯酰胺与交联剂低度交联形成弱凝胶体系，通过合理选择表面活性剂，在不影响调驱剂黏度、界面张力等热稳定性能的前提下，显著降低了体系的界面张力，从而使弱凝胶体系在改善油水流度比、调整吸水剖面的基础上，进一步提高驱油效率。

本发明提供的耐高温低度交联三元调驱剂，表面活性剂组分不会引起弱凝胶体系的分解和崩溃，各组分在长期高温、高矿化度条件下协同作用，具有耐温、抗盐、增粘性好、超低油水界面张力、改善油层非均质剖面等特点。该调驱剂的初始界面张力为1.96～7.34×10^-4mN/m，粘度9.5～39.8mPa·s；75～95℃老化180天，界面张力维持在较低水平，增粘效果适宜。本发明调驱剂适用于油藏温度在75℃-95℃范围内的中高渗透率区块，提高原油采收率，应用前景广阔。

附图说明

图1不同调驱剂在岩心中的注入压力变化曲线；PX为对比例1的低度交联聚合物调驱剂；PXS为本发明实施例1低度交联三元调驱剂；PXS′为对比例2对应的表面活性剂为石油磺酸盐的调驱剂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例耐高温低度交联三元调驱剂，包括部分水解聚丙烯酰胺15重量份，表面活性剂20重量份，有机酚醛交联剂1重量份。

本实施例的耐高温低度交联三元调驱剂由以下质量百分比的组分组成：部分水解聚丙烯酰胺0.15％，表面活性剂0.2％，有机酚醛交联剂0.01％，余量为水；

部分水解聚丙烯酰胺的水解度为17％；分子量为1686万；

表面活性剂为苄基三乙基氯化铵与月桂酸钠摩尔比1:2.2混合均匀制得；

有机酚醛交联剂为复合交联剂FY-1A型。

本实施例耐高温低度交联三元调驱剂的制备方法，具体操作步骤为：

1)取江河油田注入污水，调整叶片搅拌器的转速为500r/min，缓慢撒入部分水解聚丙烯酰胺，继续搅拌2h，制得聚合物母液；

2)取表面活性剂加入江河油田注入污水中制得表面活性剂母液；

3)取聚合物母液、表面活性剂母液、有机酚醛交联剂、污水低氧(氧含量≤0.5mg/L)条件下混合均匀即得。

本实施例所用江河油田注入污水的离子成分如表1所示。

表1江河油田注入污水的离子成分表

离子	Na⁺、K⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO₄ ^2-	HCO₃ ^-	CO₃ ^2-	TDS	水型
										浓度mg/L	2485	41	7	3114	1798	1285	0	8730	NaHCO₃

实施例2～8

实施例2～8的耐高温低度交联三元调驱剂在油田实际应用中加水稀释成如表2所示组分的质量百分比组成，相应制备方法同实施例1。可依据表2各实施例的质量百分比组成推出主要组分的质量份配比，如实施例2的耐高温低度交联三元调驱剂，包括部分水解聚丙烯酰胺18质量份，有机酚醛交联剂0.8质量份，表面活性剂30质量份。

表2实施例2～8耐高温低度交联三元调驱剂的配方组成

对比例1～2

对比例1～2由下表3所示的质量百分比的组分组成，余量均为水。对比例1为常规部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系，有机酚醛交联剂与实施例1相同，其制备方法为现有技术，依照CN104109521A的制备方法进行。对比例2为对比例1的配方加入石油磺酸盐型表面活性剂，制备方法参照实施例1。

表3对比例1～2不同调驱剂的配方组成

试验例1

测定实施例1～8和对比例1～2的调驱剂的初始粘度和界面张力，结果如下表4所示：

表4实施例1～8和对比例1～2的调驱剂的初始粘度和界面张力

由上述表4的数据可知，对比例1中部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系的初始界面张力为12.4mN/m；对比例2中加入石油磺酸盐表面活性剂的部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系的界面张力为3.37×10^-3mN/m，与实施例1～8的初始界面张力差1个数量级。

试验例2

实施例1～8和对比例1～2的调驱剂在95℃下长期热稳定性试验如下。

(1)粘度热稳定性评价

分别将实施例1～8和对比例1～2的调驱剂在95℃条件下老化180天，测定其粘度，结果如下表5所示：

表5老化时间对不同调驱剂粘度的影响

由上述表5的数据可知，对比例1随老化时间的延长，粘度不断增大，在后续采收过程中可以滞留在汽窜通道或裂缝中，起到调节流度比和改善剖面的作用；对比例2的粘度随着老化时间的推移，粘度略有上升后大幅度下降，体系并没有成胶，试验中观察到黄色不溶物析出。

实施例1～8的低度交联三元调驱剂的粘度值在老化试验初期粘度值逐步增加，表现出良好的耐温性能，在老化90d后，粘度值呈现不同程度的下降。

(2)界面张力热稳定性评价

试验用原油为河南双河油田VI油组原油，在95℃条件下，将实施例1～8和对比例1～2的调驱剂老化180天，测定界面张力，结果如下表6所示：

表6老化时间对不同调驱剂界面张力的影响

由表6所示数据可知，调驱剂的界面张力随着部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系凝胶强度的增强，界面张力随之上升。实施例1～8的界面张力在5d内维持在超低水平，180d内维持在10^-2mN/m数量级，比对比例1的界面张力高2～3个数量级；对比例2由于没有成胶，其界面张力老化初期变化不大，老化后期有一个数量级的上升。

试验例3

本试验例测定氧含量对实施例1调驱剂成胶能力的影响。高温油藏中，要保证交联调驱剂的成胶能力，需要控制氧含量，否则HPAM在高温条件下会发生热氧降解反应，降解后分子量大幅度下降，很难发生有效的分子间交联反应，造成溶胶不成胶。

表7是氧含量对实施例1的成胶性能的影响，可以看出，氧含量对交联体系的性能影响明显，氧含量越高，成胶时间越长，成胶后粘度值越低，长期稳定性能越差。在溶解氧含量为0.5mg/L及以下，调驱剂均表现出良好的成胶性能，老化180天体系粘度保留率大幅度高于初始粘度值。

表7氧含量对调驱剂成胶性能的影响

试验例4

本试验例对不同调驱剂注入能力进行对比试验。图1为同等注入量0.6PV条件下，不同调驱剂在0.5μm²渗透率岩心上注入压力随注入孔隙体积的变化曲线。PX为对比例1对应的常规部分水解聚丙烯酰胺/有机酚醛弱凝胶体系，PXS为实施例1的耐高温低度交联三元调驱剂，PXS′为对比例2对应的表面活性剂为石油磺酸盐的调驱剂。

从图1所示试验曲线可以看出，相较于低度交联聚合物PX，表面活性剂加入后的本发明实施例1的低度交联三元体系的注入压力下降1MPa，具备良好降低界面张力能力的同时，还可以改善低度交联体系在多孔介质中的注入性。相较于表面活性剂加入后热稳定性能不良，不能成胶的调驱剂PXS′，注入压力显著提高，可以证明本申请实施例1的调驱剂在控制流度、改善剖面方面表现更加优异。

试验例5

本试验例对不同调驱剂在不同岩心模型上驱油效果进行对比试验。

对比本发明实施例1、对比例1和对比例2在不同岩心模型上驱油效果，结果如下表8所示：

表8不同调驱剂对不同类型岩心模型驱油效果对比

由表8所示的数据可知，不同类型岩心模型的驱油实验结果都证明了不同调驱剂的驱油效果：本发明某一具体实施例的低度交联三元体系>对比例1的调驱剂>对比例2的调驱剂。

本申请的耐高温低度交联三元调驱剂可应用与我国Ⅲ类高温油藏(温度在80～93℃范围内)的高效开采，一方面弱凝胶具有一定强度，能对地层中的高渗透通道产生一定封堵作用，使后续注入水绕流至中低渗透层，起到调剖作用；另一方面，由于交联强度不高，弱凝胶在后续注入水的推动下，在该高渗透通道中还能缓慢向地层深部移动，产生像聚合物驱一样的驱油效果，随着该调驱剂的界面张力进一步降低，这种动态的波及效果要远远好于对比例1的PX调驱剂的波及效果，从而能更大限度地扩大波及体积和提高驱油效率。

Claims

1.一种耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：部分水解聚丙烯酰胺8～18份，表面活性剂15～35份，有机酚醛交联剂0.8～2份。

2.如权利要求1所述的耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，部分水解聚丙烯酰胺的水解度为17％～23％，数均分子量为1600～2300万，固含量≥89％。

3.如权利要求1所述的耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，所述表面活性剂由阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配而成。

4.如权利要求3所述的耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的摩尔比为1：2～4。

5.如权利要求4所述的耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为季铵盐型阳离子表面活性剂中的任意一种。

6.如权利要求4所述的耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐或羧酸盐型阴离子表面活性剂中的任意一种。

7.如权利要求1所述的耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，所述有机酚醛交联剂为复合交联剂FY-1A型。

8.一种耐高温低度交联三元调驱剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：部分水解聚丙烯酰胺0.08％～0.18％，表面活性剂0.15％～0.35％，有机酚醛交联剂0.008％～0.02％，余量为水。

9.一种如权利要求8所述的耐高温低度交联三元调驱剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而成：

10.如权利要求9所述的耐高温低度交联三元调驱剂的制备方法，其特征在于，步骤3)所述低氧条件为氧含量≤0.5mg/L。