CN106675543A

CN106675543A - 一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂

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Publication number: CN106675543A
Application number: CN201710086348.0A
Authority: CN
Inventors: 康万利; 朱洲; 杨红斌; 王鹏祥; 张向峰
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: CN106675543B

Abstract

本发明提供一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂，包括丙烯酰胺(AM)、N,N‑二甲基‑N‑甲基丙烯酰胺基丙基‑N‑丙烷磺酸内盐(DMMPPS)，N,N‑二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵(VDAC)，引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)。其特征是：各聚合单体的摩尔百分比分别为AM(75％‑85％)、DMMPPS(15％‑25％)、VDAC(0.5％‑2％)，单体在溶剂去离子水中的质量浓度为20％‑30％，引发剂用量占单体总质量的0.01％‑0.1％，引发温度为35℃‑45℃,采用自由基聚合法进行共聚反应，聚合反应过程中应N2保护。合成产物的特征是油藏地层水矿化度越高，其黏度越大，增黏效果越好，控制水油流度比的能力越强，并具有一定的耐温性能。本发明用于高矿化度油藏聚合物驱，适用油藏条件为：地层水矿化度高于1×10⁴mg/L，油藏温度不高于80℃。

Description

一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂

技术领域

本发明属于高矿化度油藏驱油剂制备领域，特别涉及一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂。

背景技术

本发明前，各油田聚合物驱提高采收率普遍采用的是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)作为驱油剂，HPAM作为驱油剂在使用过程中，存在着一些局限性和技术弱点，特别是HPAM抗盐性能差，在高盐(矿化度高于10000mg/L)条件下，HPAM会发生明显的热氧降解和水解作用，使其增黏效果变差，控制水油流度比的能大降低，导致聚合物力大驱的效果大幅度降低。两亲聚合物由于引入了少量的疏水基团，在溶液中形成可逆的空间网状结构，从而使两亲聚合物拥有良好的增黏、抗温抗盐和抗剪切性能，有望替代HPAM成为高温高盐油藏聚合物驱的驱油剂。但普通的两亲聚合物属于离子型两亲聚合物，在高盐油藏中，由于盐的静电屏蔽作用，普通两亲聚合物的粘度会降低，无法满足高盐油藏聚合物驱的要求。本发明的一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在高盐油藏中具有优异的流度控制能力，具有非常大的应用潜力。

发明内容

为了克服上述不足，本发明为高盐油藏聚合物驱提供一种抗高盐水溶性两亲聚合物驱油剂，该驱油剂通过分子结构设计，以丙烯酰胺作为亲水单体，引入甜菜碱型功能单体，使其具有“反聚电解质”特性，同时，引入少量带有刚性基团且含有长链烷基的水溶性季铵盐类单体作为缔合单体，在引发剂的作用下，通过自由基共聚合反应得到一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂，使其在高盐油藏中具有优异的流度控制能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂，其结构式如下：

其中，x、y为大于零的自然数。

优选的，所述驱油剂的重均分子量为1×10⁶～1.47×10⁶。

优选的，所述驱油剂的红外光谱图如图2所示。

本发明还提供了一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的制备方法，以丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵(VDAC)为聚合单体，在引发剂存在条件下，进行共聚反应，即得。

优选的，所述AM、DMMPPS、VDAC的摩尔比为75-85：15-25：0.5-2。

优选的，所述引发剂用量占聚合单体总质量的0.01％-0.1％。

优选的，所述共聚反应采用自由基聚合法。

优选的，所述共聚反应的引发温度为35℃～45℃。

优选的，所述共聚反应在惰性气体保护下进行。

本发明还提供了上述的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在处理高矿化度油藏中的应用，所述油藏地层水矿化度高于1×10⁴mg/L，油藏温度不高于80℃。

本发明的目的是通过以下措施来实现的：发明一种盐增黏两亲聚合物驱油剂。一种盐增黏两亲聚合物驱油剂，包括丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵(VDAC)，引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)。盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂各聚合单体的摩尔百分比分别为AM(75％-85％)、DMMPPS(15％-25％)、VDAC(0.5％-2％)，单体在溶剂去离子水中的质量浓度为20％-30％，引发剂用量占单体总质量的0.01％-0.1％，引发温度为35℃-45℃,采用自由基聚合法进行共聚反应，聚合反应过程中应N₂保护。合成产物的特征是油藏地层水矿化度越高，其黏度越大，增黏效果越好，控制水油流度比的能力越强，并具有一定的耐温性能。

本发明的有益效果

(1)本发明用于高矿化度油藏聚合物驱，由于聚合物结构中含有甜菜碱型功能单体，使其具有明显的“反聚电解质”特性，同时，通过分子设计，在缔合单体中引入刚性基团，从而使其具有一定的耐温性能。

(2)本发明制备方法简单、驱油效率高、实用性强，易于推广。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是驱油剂的合成路线图。

图2是驱油剂的红外光谱图。

图3是驱油剂在不同盐浓度下的扫描电镜图；其中，(a)驱油剂在3×10⁴mg/L氯化钠溶液中；(b)驱油剂在20×10⁴mg/L氯化钠溶液中。

图4氯化钠浓度与驱油剂分子平均粒径的关系曲线图。

图5氯化钠浓度与驱油剂表观黏度的关系曲线图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂各聚合单体的摩尔比为AM:DMMPPS:VDAC＝84:15:1，单体在溶剂去离子水中的质量浓度为25％，引发剂用量占单体总质量的0.05％，引发温度为40℃，采用自由基聚合法进行共聚反应。其具体合成方法、相关表征及性能测试如下所述。

一、盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的合成方法

采用自由基聚合法合成出盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂。准确称取一定量的丙烯酰胺、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐、N,N-二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵溶于一定量的去离子水中，各聚合单体的摩尔比为AM:DMMPPS:VDAC＝84:15:1，单体的总质量浓度为25％，然后置于250mL三口烧瓶中，不断搅拌使之溶解。将三口烧瓶置于恒温水浴中，通入N₂并搅拌0.5小时至溶液澄清。用注射器将引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐溶液注入，引发剂用量为单体总质量的0.05％。升温至40℃，继续通入N₂不断搅拌，将三口烧瓶密封放置6小时，最后得透明胶状产物，取出剪成小块，用乙醇沉淀提纯三次，经真空干燥、造粒得两亲聚合物产品，计算产率为92％左右。合成路线如图1所示：

二、盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的表征及性能

1、驱油剂组成表征：

采用Vario EL Ⅲ(Elementar,Germany)元素分析仪对合成出的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的组成进行分析表征，其C、H、N、S各元素的质量百分数分别为48.19％、6.98％、17.25％、1.41％，得到参与聚合反应的各单体真实摩尔比为AM:DMMPPS:VDAC＝84.15:14.89:0.96，结果表明各单体能很好的参与共聚反应。

2、驱油剂红外表征：

采用红外光谱仪(NICOLET 6700,USA)对合成出的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的分子结构进行红外表征，如图2所示。3420cm^-1为-NH₂的伸缩振动峰,1660cm^-1为C＝O的伸缩振动峰，1450cm^-1为C-N和N-H的混合面弯曲振动峰，说明合成产物中含有丙烯酰胺链段。此外，1190cm^-1为S＝O的伸缩振动峰,1040cm^-1为S-O的伸缩振动峰，602cm^-1为C-S伸缩振动峰，说明N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐被成功的引入到聚合物分子链段中。2930cm^-1为-CH₃的特征吸收峰，1320cm^-1为-N-CH₃伸缩振动峰，964cm^-1为季铵盐特征吸收峰，727cm^-1为长链烷基-(CH₂)_n-的摇摆振动峰，说明N,N-二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵也被成功引入到聚合物分子链中。

3、驱油剂在溶液中的微观形貌：

采用Phenom ProX台式扫描电镜(Phenom,USA)对合成出的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在溶液中的微观形貌进行表征，如图3所示。结果表明盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在不同浓度下的盐溶液中由于缔合作用均能形成超分子网状结构。

驱油剂在不同浓度盐溶液中的平均粒径：

采用Nano ZS90(Malvern Instrument,England)纳米粒度分析仪对合成出的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在不同浓度盐溶液中的平均粒径进行测试(测试温度为25℃，驱油剂浓度为500mg/L)，如图4所示。结果表明随着盐浓度的增大，驱油剂在盐溶液中的平均粒径随之增大，说明甜菜碱型功能单体的内盐键被外加的盐破坏，驱油剂分子的流体力学半径增大。

4、驱油剂在盐溶液中的盐增黏特性：

采用DV-II(Brookfield,USA)黏度计对合成出的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在不同浓度盐溶液中的表观黏度进行测试(测试温度为45℃，转速为6转/分钟)，并采用另外一种驱油剂HPAM(分子量为1200万，水解度为25％)进行性能对比，如图5所示。结果表明对于均为2000mg/L相同加量的两种驱油剂来说，当氯化钠浓度从0增加到20×10⁴mg/L时，盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的表观黏度从14.3mPa·s增加到了61.2mPa·s，而HPAM驱油剂的表观黏度从109mPa·s降低到了1.8mPa·s。说明本发明的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂具有明显的盐增黏特性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂，其特征在于，其结构式如下：

其中，x、y为大于零的自然数。

2.如权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，所述驱油剂的重均分子量为1×10⁶～1.47×10⁶。

3.如权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，所述驱油剂的红外光谱图如图2所示。

4.一种盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于，以丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵(VDAC)为聚合单体，在引发剂存在条件下，进行共聚反应，即得。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述AM、DMMPPS、VDAC的摩尔比为75-85：15-25：0.5-2。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述引发剂用量占聚合单体总质量的0.01％-0.1％。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共聚反应采用自由基聚合法。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共聚反应的引发温度为35℃～45℃。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共聚反应在惰性气体保护下进行。

10.权利要求1-3任一项所述的盐增黏水溶性两亲聚合物驱油剂在处理高矿化度油藏中的应用，其特征在于，所述油藏地层水矿化度高于1×10⁴mg/L，油藏温度不高于80℃。