CN107955595A - 一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。通过硫酸和碳酰肼反应制备硫酸碳酰肼，将硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸分散于羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的丙酮溶液中，以此作为分散相，将溶有表面活性剂的白油作为连续相。在搅拌下，将分散相加入连续相中，制备稳定的乳状液，在此基础上，升高温度将丙酮蒸发，制备了微胶囊型除氧剂。本发明除氧剂产品的除氧效果好，除氧时间可控，对聚合物的粘度影响小，适宜作为高温驱油聚合物的除氧助剂。

Description

一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。
背景技术
石油是一种重要的战略资源，它的开采和利用对国民经济的发展具有重要的作用。目前，我国已开发的油田大多数进入注水开发中后期，只有通过三次采油技术才能够稳定产量。化学驱是我国主要的三次采油技术之一，给我们带来了较好的经济社会效益。在化学驱的实施过程中，水溶性聚合物是关键化学剂之一，通过聚合物的增粘性扩大驱替液的波及体积，可以实现大幅度提高原油采收率的目的。然后，常用的驱油聚合物，如丙烯酰胺类聚合物，仅仅适用于低温油藏，在高温高盐极端油藏条件下，他们的增粘能够显著下降，应用受到很大的限制。因此，改善聚合物在高温下的长期稳定性，扩大其应用领域，迫在眉睫。
研究表明，丙烯酰胺类聚合物在长期的高温老化中，溶液中残留的氧可以大大加速其粘度降低速度。一方面，氧分子可以和聚合物主链上叔氢发生反应，在聚合物主链上产生过氧化学键，从而促使聚合物主链断裂，粘度大幅下降；另一方面，氧分子可以和溶液中的还原性组分发生反应而产生自由基，这些自由基通过进攻主链，促使聚合物主链断裂，从而使得粘度显著下降。因此，降低溶液中残留氧的浓度，是提高驱油聚合物高温长期稳定性的关键因素之一。当前，人们主要是使用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等还原性无机盐作为驱油聚合物的除氧剂，这些还原性的化合物加入溶液中，短时间内和溶液中的溶解氧剧烈反应，进而使得残留氧浓度显著下降，但是，在除氧过程中，剧烈的氧化还原反应产生大量自由基，这些自由基可以破坏聚合物的分子结构，从而使得聚合物粘度大大下降。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种驱油聚合物的除氧剂及其制备方法。
发明概述
本发明选用和氧分子反应速率低、在水中溶解度小的硫酸碳酰肼作为主要除氧剂组分，同时，使用羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯作为载体材料，实现除氧组分的缓慢释放，进而降低除氧过程中的氧化还原反应速度；此外，利用硫脲和异抗坏血酸的自由基捕捉性质，降低除氧过程中的自由基浓度，以降低除氧过程对于聚合物粘度的影响。经过测试，该产品具有除氧效果优良、除氧时间可控、对聚合物粘度影响小等性能。
发明详述
本发明的技术方案如下：
一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法：
(1)硫酸碳酰肼的制备
将硫酸溶液滴加到碳酰肼溶液中，边滴加边搅拌，滴加完毕，将沉淀过滤、干燥，得到硫酸碳酰肼；硫酸浓度为100～500g/L，碳酰肼浓度为50～400g/L，碳酰肼与硫酸的摩尔比为1:(0.5～3)；
(2)除氧剂微胶囊的制备
将羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯溶解于丙酮中，将硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸加到羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的丙酮溶液中，超声分散，所得体系为分散相；羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯在丙酮中的浓度为50～250g/L，硫酸碳酰肼和羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的质量比为1:(0.04～1)，硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸的质量比为1:(0.05～1):(0.05～0.5)；
将Span-80和辅助乳化剂溶解于白油中，所得体系为连续相；在室温，搅拌速度为200～1000r/min下，将分散相缓慢加入连续相中，加入完毕后再搅拌30min，所得体系为乳状液；将乳状液升温至40～70℃，待丙酮蒸发完毕后，将沉淀过滤，洗涤，即得除氧剂微胶囊；Span-80在白油中的浓度为10～50g/L，辅助乳化剂和Span-80的质量比为1:(2～10)，分散相和连续相的质量比为1:(0.5～30)。
根据本发明，优选的，步骤(1)中，硫酸浓度为100～300g/L；碳酰肼浓度为50～250g/L；碳酰肼与硫酸的摩尔比为1:(1.5～3)。
根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的白油为3号白油、5号白油、7号白油、10号白油、15号白油中的一种；进一步优选为3号白油、5号白油、7号白油中的一种；
优选的，羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯在丙酮中的浓度为100～250g/L，硫酸碳酰肼和羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的质量比为1:(0.3～1)，硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸的质量比为1:(0.1～0.5):(0.1～0.25)；
优选的，所述的辅助乳化剂为软酯酸钙、软酯酸镁、软酯酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝、油酸钙、油酸镁、油酸铝中的一种；进一步优选为软酯酸钙、软酯酸镁、油酸钙、油酸镁中的一种；
优选的，Span-80在白油中的浓度为15～30g/L；辅助乳化剂和Span-80的质量比为1:(5～10)；
优选的，分散相和连续相的质量比为1:(2～15)；
优选的，搅拌速度为600～1000r/min；
优选的，蒸发丙酮的温度为45～60℃。
本发明的优良效果如下：
1.本发明原料易得，过程简单安全，生产成本低。
2.硫酸碳酰肼具有良好的除氧效果，因此，本发明产品除氧效果优良。
3.利用微胶囊的缓释功能，以及硫脲和异抗坏血酸的自由基捕捉性质，本发明产品在除氧过程中对聚合物粘度影响很小。
4.羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯具有较好的生物降解和热降解性能，因此，本发明产品在使用过程中对油藏储层的伤害很小。
5.本发明产品后处理简单，容易实现连续生产。
6.本发明制备的产品保质期长，可以直接应用，方便高效。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明保护范围不仅限于此。
实施例1：
一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，包括步骤如下：
(1)硫酸碳酰肼的制备
将20g碳酰肼溶解于100mL水中配制碳酰肼溶液；将45g硫酸溶解于180mL水中配制硫酸溶液；将硫酸溶液滴加到碳酰肼溶液中，边滴加边搅拌，滴加完毕，将沉淀过滤，干燥，得到硫酸碳酰肼；
(2)除氧剂微胶囊的制备
将10g羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯溶解于60mL丙酮中，将25g硫酸碳酰肼、7.5g硫脲和3.5g异抗坏血酸加到羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的丙酮溶液中，超声分散，得分散相；
将10g Span-80和1.2g油酸镁溶解于450mL5号白油中，得连续相；在室温，搅拌速度为800r/min下，将分散相缓慢加入连续相中，加入完毕后再搅拌30min，所得体系为乳状液；将乳状液升温至50℃，待丙酮蒸发完毕后，将沉淀过滤，洗涤，即得除氧剂微胶囊。
实施例2：
如实施例1所述，所不同的是硫酸加量为35g。
实施例3：
如实施例1所述，所不同的是羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯加量为15g。
实施例4：
如实施例1所述，所不同的是羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯加量为11g。
实施例5：
如实施例1所述，所不同的是硫酸碳酰肼加量为15g，硫脲加量为5g，异抗换血酸加量为2g。
实施例6：
如实施例1所述，所不同的是硫酸碳酰肼加量为40g，硫脲加量为18g，异抗换血酸加量为5.5g。
实施例7：
如实施例1所述，所不同的是硫酸碳酰肼加量为35g，硫脲加量为8g，异抗坏血酸加量为4g。
实施例8：
如实施例1所述，所不同的是Span-80加量为7g。
实施例9：
如实施例1所述，所不同的是辅助乳化剂为硬脂酸钙。
实施例10：
如实施例1所述，所不同的是油酸镁加量为2g。
实施例11：
如实施例1所述，所不同的是5号白油加量为350mL。
实施例12：
如实施例1所述，所不同的是搅拌速度为1000r/min。
性能评价
为了考察实施例1～12产品和对比除氧剂的除氧性能，在模拟矿化水中进行测试，其离子浓度和总矿化度如表1所示，除氧过程对于聚合物粘度的影响的测试结果，如表2所示。
除氧性能测试：
将聚合物溶液置于手套箱中，通氮气后抽真空，重复三次以除去手套箱中的氧气；在搅拌下加入占聚合物质量0.1％的除氧剂(实施例中样品以硫酸碳酰肼质量计)，用溶氧仪监控溶液中残留氧浓度，至残留氧浓度达到平衡为止。对比样1中除氧剂为0.1％Na2SO3，对比样2中除氧剂为0.1％碳酰肼，对比样3中除氧剂为0.1％硫脲，对比样4中除氧剂为0.1％碳酰肼和0.1％硫脲。
聚合物表观粘度测试：
用矿化水配制浓度为0.2％的驱油聚合物溶液(天津博弘石油化工有限公司，BHKY-3)，在90℃的条件下，用Brookfield DV3T型粘度计测试除氧前后聚合物溶液的粘度，测试转速为6r/min。经过测试，除氧前聚合物溶液粘度为20.4mPas。
表1、矿化水组成
表2性能评价结果
样品编号 最终氧浓度(ppb) 除氧平衡时间(min) 除氧后粘度(mPas)
实施例1 253 90 19.2
实施例2 192 75 18.3
实施例3 231 65 18.7
实施例4 215 110 19.6
实施例5 183 120 19.3
实施例6 229 75 18.4
实施例7 281 75 17.6
实施例8 239 120 19.5
实施例9 265 70 18.8
实施例10 242 60 18.6
实施例11 277 90 19.0
实施例12 201 55 18.9
对比样1 310 20 10.1
对比样2 256 45 12.2
对比样3 1557 200 18.3
对比样4 178 40 12.9

Claims (6)

1.一种用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，包括步骤如下：
(1)硫酸碳酰肼的制备
将硫酸溶液滴加到碳酰肼溶液中，边滴加边搅拌，滴加完毕，将沉淀过滤、干燥，得到硫酸碳酰肼；硫酸浓度为100～500g/L，碳酰肼浓度为50～400g/L，碳酰肼与硫酸的摩尔比为1:(0.5～3)；
(2)除氧剂微胶囊的制备
将羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯溶解于丙酮中，将硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸加到羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的丙酮溶液中，超声分散，所得体系为分散相；羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯在丙酮中的浓度为50～250g/L，硫酸碳酰肼和羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的质量比为1:(0.04～1)，硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸的质量比为1:(0.05～1):(0.05～0.5)；
将Span-80和辅助乳化剂溶解于白油中，所得体系为连续相；在室温，搅拌速度为200～1000r/min下，将分散相缓慢加入连续相中，加入完毕后再搅拌30min，所得体系为乳状液；将乳状液升温至40～70℃，待丙酮蒸发完毕后，将沉淀过滤，洗涤，即得除氧剂微胶囊；Span-80在白油中的浓度为10～50g/L，辅助乳化剂和Span-80的质量比为1:(2～10)，分散相和连续相的质量比为1:(0.5～30)；
所述的辅助乳化剂为软酯酸钙、软酯酸镁、软酯酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝、油酸钙、油酸镁、油酸铝中的一种；
所述的白油为3号白油、5号白油、7号白油、10号白油、15号白油中的一种。
2.根据权利要求1所述的用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中硫酸浓度为100～300g/L；碳酰肼浓度为50～250g/L；碳酰肼与硫酸的摩尔比为1:(1.5～3)。
3.根据权利要求1所述的用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯在丙酮中的浓度为100～250g/L；硫酸碳酰肼和羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯的质量比为1:(0.3～1)；硫酸碳酰肼、硫脲和异抗坏血酸的质量比为1:(0.1～0.5):(0.1～0.25)。
4.根据权利要求1所述的用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中Span-80在白油中的浓度为15～30g/L；辅助乳化剂和Span-80的质量比为1:(5～10)；分散相和连续相的质量比为1:(2～15)。
5.根据权利要求1所述的用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌速度为600～1000r/min。
6.根据权利要求1所述的用于驱油聚合物的除氧剂及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中步骤(2)中蒸发丙酮的温度为45～60℃。
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