CN106146731A - 耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法，该耐温耐盐粘弹性微球由如下重量份配比的原料构成：丙烯酰胺5～20、水溶性阴离子单体1～10、去离子水10～50、 pH调节剂0.5～5、交联剂0.1～2、 分散剂5～25、乳化剂5～15、 引发剂0.01～0.1。该耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法适合在高温高矿化度油藏条件下使用，具有反应体系安全稳定、操作简捷等特点，可逐渐形成对地层孔喉封堵的能力、有效的封堵地层的中高渗地层，扩大注入水的波及体积，提高水驱开发油藏的原油采收率。

Description

耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子聚合物的石油开采化工材料及制备方法，特别是涉及到一种耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法。

背景技术

我国的油藏开发中，水驱开发时如何提高原油采收率，采出更多的油，是我国石油开采中倍受关注的问题。在水驱开发过程中随注入水添加堵剂，在油井的不同地带封堵，注入水会寻求新的通道，从而造成注入水流改向，扩大水驱的波及体积，从而提高原油采收率，达到水驱开发中增油的目的。现有的水驱开发油藏调剖中，普遍存在着封堵效果不佳，时效不长，无法达到油藏深部再起效，甚至不分散或分散不均等缺点。为此我们发明了一种更高效的水驱开发油藏中用的耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种有一定的耐温耐盐性，可以在压力的作用下能够变形通过比自身小的孔喉或孔道继续推进，在更小的孔喉或孔道中形成封堵的耐温耐盐粘弹性微球；目的之二是提供该耐温耐盐粘弹性微球的制备方法。

本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现：

该耐温耐盐粘弹性微球由如下重量份配比的原料构成：

丙烯酰胺 5～20 水溶性阴离子单体 1～10

去离子水 10～50 pH调节剂 0.5～5

交联剂 0.1～2 分散剂 5～25

乳化剂 5～15 引发剂 0.01～0.1。

本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现：

该水溶性阴离子单体为丙烯酸、丙烯酸酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸酯，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，丙烯酸甲基酯中的一种或任意几种的混合物。

该pH调节剂为氢氧化钠或20%的氢氧化钠溶液。

该交联剂为氮，氮-亚甲基双丙烯酸酰胺、氮，氮-乙烯基双丙烯酰胺，聚乙二醇双丙烯酸酯、含两个或多个醛基的醛类、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二乙烯基苯中的一种或几种的混合物。

该分散剂是由工业白油，低粘度机油，导热油中的任意一种或几种任意配比的混合物，运动粘度为3 – 30mm²/s。

该乳化剂由司盘SPAN和吐温TWEEN中不同型号的任意一种或几种任意配比的混合物。

该引发剂为安息醚类衍生物、羟基或胺基取代的苯乙酮衍生物、偶氮类衍生物、氧化-还原剂类盐中的一种或几种的任意配比的混合物或其溶液。

本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现：

该制备方法按如下步骤进行：

步骤1，制备水相，将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入pH调节剂调整溶液的pH值约为6-8，加入丙烯酰胺单体搅拌至无固状不溶物，加入交联剂，搅拌30-45分钟；

步骤2，制备油相，在分散剂中加入乳化剂，搅拌均匀致无固状不溶物；

步骤3，进行热聚合反应，在搅拌条件下缓慢将所述步骤1的水相缓慢加入到所述步骤2的油相中，即得混浊待聚合反应体系，向混合溶液加入引发剂后，搅拌45-60分钟，并通入氮气驱隔氧气，使反应体系处于脱氧状态，保持整个体系在60-70℃下，搅拌4-6小时使之充分反应制得耐温耐盐粘弹性微球。

本发明的目的之二还可通过如下技术措施来实现：

所述的搅拌转速为120-150r/min；所述无固状不溶物的含固率为20%-60%。

本发明制备的粘弹性微球制备时水相和油相分开，混合后反应时才加入引发剂，确保在反应前不会发生聚合反应，较大程度上减少了意外的出现，保证生产安全。本发明制备的粘弹性微球适合在高温高矿化度油藏条件下使用，具有反应体系安全稳定、操作简捷等特点，本发明利用弹性微球可以分散在注入水中并且随之进入地层喉部后，逐渐形成对地层孔喉封堵的能力、有效的封堵地层的中高渗地层，扩大注入水的波及体积，提高水驱开发油藏的原油采收率。

本发明中的耐温耐盐粘弹性微球有一定的耐温耐盐性，可以在高矿化度油藏中使用，同时它还有一定的粘弹性，能够依附在孔道中，并且在压力的作用下能够变形通过比自身小的孔喉或孔道继续推进，在更小的孔喉或孔道中形成封堵。本发明制备的耐温耐盐粘弹性微球的初始粒径为微米级，在水中分散性好，可随注入水进入到地层的中远层；粘弹性微球能达到封堵遇水膨胀且具有一定的强度和粘性，能对地层孔喉较好的封堵作用；弹性微球具有弹性，在达到或超过其弹性压力时会变形移动到地层的更远处，再发挥其封堵作用；性微球耐温性，老化时间长，在地层中能长期发挥作用。

附图说明：

图1为本发明的耐温耐盐粘弹性微球的制备方法的一具体实施例的流程图。

具体实施方式：

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

该耐温耐盐粘弹性微球由如下重量份配比的原料构成：

配比1：

丙烯酰胺 5公斤、水溶性阴离子单体 10公斤、去离子水 10公斤 pH调节剂 5公斤、交联剂 0.1公斤、分散剂 25公斤、乳化剂 5公斤、引发剂 0.1公斤。

配比2：

丙烯酰胺 20公斤、水溶性阴离子单体 1公斤、去离子水 50公斤、pH调节剂 0.5公斤交联剂 2公斤、分散剂 公斤5、乳化剂 15公斤、引发剂 0.01。

配比3：

丙烯酰胺 12公斤、水溶性阴离子单体 5公斤、去离子水 30公斤、pH调节剂 3公斤、交联剂 1公斤、分散剂 15公斤、乳化剂 10公斤、 引发剂 0.05公斤。

配方1—配方3中：

所述的水溶性阴离子单体为丙烯酸、丙烯酸酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸酯，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，丙烯酸甲基酯中的一种或几种任意配比的混合物；

所述的pH调节剂为氢氧化钠或20%的氢氧化钠溶液；

所述的交联剂为氮，氮-亚甲基双丙烯酸酰胺、氮，氮-乙烯基双丙烯酰胺，聚乙二醇双丙烯酸酯、含两个或多个醛基的醛类、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二乙烯基苯中的一种或几种任意配比的混合物；

所述的分散剂是由工业白油，低粘度机油，导热油中的一种或几种任意配比的混合物，运动粘度为3 – 30mm²/s；

所述的乳化剂由司盘SPAN和吐温TWEEN中不同型号的任意一种或几种任意配比的混合物；

所述的引发剂为安息醚类衍生物、羟基或胺基取代的苯乙酮衍生物、偶氮类衍生物、氧化-还原剂类盐中的一种或几种任意配比的混合物。

如图1所示，为本发明的耐温耐盐粘弹性微球的制备方法的流程图。

在步骤101，制备水相：将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入pH调节剂调整溶液的pH值约为6-8，加入丙烯酰胺单体搅拌至无固状不溶物（含固率为20%-60%），加入交联剂，搅拌30-45分钟（转速120-150r/min）。流程进入到步骤102。

在步骤102，制备油相：在分散剂中加入乳化剂，搅拌均匀致无固状不溶物（含固率20%-50%）。流程进入到步骤103。

在步骤103，进行热聚合反应：在搅拌条件下（转速120-150r/min）缓慢将所述步骤101的水相缓慢加入到所述步骤102的油相中，即得混浊待聚合反应体系，向混合溶液加入引发剂后，搅拌45-60分钟（转速120-150r/min），并通入惰性气体，使反应体系处于脱氧状态，而且保持整个体系在60-70℃下，搅拌4-6小时使之充分反应即得成品。

本发明中的耐温耐盐粘弹性微球及其制备方法，是油包水结构，水相由一种水溶性阴离子单体、丙烯酰胺、交联剂等组成，油相由分散剂和乳化剂组成，在特定条件下制备成粘弹性微球，按此方法制备出来的粘弹性微球尺寸在0.5 - 8μm，其样品为淡黄色至乳白色略粘稠液体，滴入水中会分散，搅拌后形成较均匀的溶液。本制备方法采用热引发聚合，操作简易便捷。本发明制备的粘弹性微球分散性好，有一定的粘弹性和耐温耐盐性，适合于高温高矿化度油藏的三次采油。

在应用本发明的一具体实施例中，包括：

1、水相：在烧杯中加入水90.7克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6克，氢氧化钠1.2克，丙烯酰胺20克，氮，氮-乙烯基双丙烯酰胺0.3克搅拌均匀；

2、油相：用另一烧杯中加入导热油48克，SPAN（司盘） 16克，TWEEN（吐温） 16克，搅拌均匀；

3、在搅拌状态下将水相缓慢加入到装油相的烧杯中（加入的时间不少于30分钟），形成乳白色或淡黄色微透明的混合溶液；

4、在65℃（温度由引发剂的引发温度决定）的水浴锅中架起300ml的三口烧瓶并架起搅拌，插上温度计，将混合溶液加入到烧瓶中，打开搅拌（120-150r/min），加入约0.1克引发剂，通入氮气驱隔氧气，4-6小时后取出即得成品。

在应用本发明的另一具体实施例中，包括：

1、水相：在烧杯中加入水94克，丙烯酸10克，氢氧化钠5克，丙烯酰胺30克，氮，氮-乙烯基双丙烯酰胺1克搅拌均匀；

2、油相：用另一烧杯中加入导热油42克，SPAN（司盘） 7.2克，TWEEN（吐温） 14.4克，搅拌均匀；

3、在搅拌状态下将水相缓慢加入到装油相的烧杯中（加入的时间不少于30分钟），形成乳白色或淡黄色微透明的混合溶液；

4、在65℃（温度由引发剂的引发温度决定）的水浴锅中架起300ml的三口烧瓶并架起搅拌，插上温度计，将混合溶液加入到烧瓶中，打开搅拌（120r/min），加入约0.1克引发剂，通入氮气驱隔氧气，4-6小时后取出即得成品。

在应用本发明的又一具体实施例中，包括：

1、水相：在烧杯中加入水55克，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2克，氢氧化钠0.4克，丙烯酰胺40克，氮，氮-乙烯基双丙烯酰胺2克搅拌均匀；

2、油相：用另一烧杯中加入导热油60克，SPAN（司盘） 24克，TWEEN（吐温） 16克，搅拌均匀；

3、在搅拌状态下将水相缓慢加入到装油相的烧杯中（加入的时间不少于30分钟），形成乳白色或淡黄色微透明的混合溶液；

4、在65℃（温度由引发剂的引发温度决定）的水浴锅中架起300ml的三口烧瓶并架起搅拌，插上温度计，将混合溶液加入到烧瓶中，打开搅拌（120r/min），加入约0.1克引发剂，通入氮气驱隔氧气，4-6小时后取出即得成品。

Claims (9)

1.耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于，该耐温耐盐粘弹性微球由如下重量份配比的原料构成：

丙烯酰胺 5～20 水溶性阴离子单体 1～10

去离子水 10～50 pH调节剂 0.5～5

交联剂 0.1～2 分散剂 5～25

乳化剂 5～15 引发剂 0.01～0.1。

2.根据权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于所述的水溶性阴离子单体为丙烯酸、丙烯酸酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸酯，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，丙烯酸甲基酯中的一种或几种任意配比的混合物。

3.根据权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于所述的pH调节剂为氢氧化钠或20%的氢氧化钠溶液。

4.根据权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于所述的交联剂为氮，氮-亚甲基双丙烯酸酰胺、氮，氮-乙烯基双丙烯酰胺，聚乙二醇双丙烯酸酯、含两个或多个醛基的醛类、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二乙烯基苯中的一种或几种任意配比的混合物。

5.根据权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于所述的分散剂是由工业白油，低粘度机油，导热油中的一种或几种任意配比的混合物，运动粘度为3 – 30mm²/s。

6.根据权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于所述的乳化剂由司盘SPAN和吐温TWEEN中不同型号的任意一种或几种任意配比的混合物。

7.根据权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球，其特征在于所述的引发剂为安息醚类衍生物、羟基或胺基取代的苯乙酮衍生物、偶氮类衍生物、氧化-还原剂类盐中的一种或几种任意配比的混合物。

8.一种权利要求1所述的耐温耐盐粘弹性微球的制备方法，其特征在于该制备方法按如下步骤进行：

步骤1，制备水相，将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入pH调节剂调整溶液的pH值约为6-8，加入丙烯酰胺单体搅拌至无固状不溶物，加入交联剂，搅拌30-45分钟；

步骤2，制备油相，在分散剂中加入乳化剂，搅拌均匀致无固状不溶物；

步骤3，进行热聚合反应，在搅拌条件下缓慢将所述步骤1的水相缓慢加入到所述步骤2的油相中，即得混浊待聚合反应体系，向混合溶液加入引发剂后，搅拌45-60分钟，并通入氮气驱隔氧气，使反应体系处于脱氧状态，保持整个体系在60-70℃下，搅拌4-6小时使之充分反应制得耐温耐盐粘弹性微球。

9.根据权利要求8所述的耐温耐盐粘弹性微球的制备方法，其特征在于，所述的搅拌转速为120-150r/min；所述无固状不溶物的含固率为20%-60%。