CN108728072A - 一种油田用聚合物溶液粘度保护剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田用聚合物溶液粘度保护剂，由络合剂和细菌抑制剂组成，络合剂为含氢氧根的无机化合物；细菌抑制剂选自TR，其分子式为C3N3(OH)2‑。所述油田用聚合物溶液粘度保护剂在稳定或提高聚合物溶液粘度中的应用，应用时，将络合剂和细菌抑制剂分别加入到聚合物溶液中，络合剂的投加浓度为15～50mg/L，细菌抑制剂的投加浓度为3.5～7.5mg/L。本发明的油田用聚合物溶液粘度保护剂，细菌抑制剂抑制污水中的细菌生长，达到降低细菌对聚合物粘度的影响；络合剂对污水中的金属阳离子进行络合絮凝，继而减弱金属阳离子对聚合物的裂解的影响。通过对细菌的抑制以及阳离子的络合，有效的保证了聚合物溶液的粘度。

Description

一种油田用聚合物溶液粘度保护剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种油田用聚合物溶液粘度保护剂及其应用，属于聚合物驱油技术领域。

背景技术

聚合物驱油技术是提高原油采收率的一种重要方法，其基本原理是通过提高注入流体的粘度，调节油藏中油水两相的流度比，达到扩大波及体积的目的。其中，聚合物溶液的粘度是聚合物采油的重要指标，对于聚合物驱油能否有效提高采收率有重要的影响。

现有聚合物溶液的注入流程是：在配液站内先用清水与聚合物干粉配制成高浓度(5000mg/l)的母液，然后通过螺杆泵分送至各个注聚站，在注聚站内聚合物母液通过注聚泵增压后与高压采油污水进行混合稀释，并注入各个单井。采油污水中含有的金属离子、细菌等会对聚合物粘度具有较大的负面作用。

相关研究表明，聚合物水溶液容易发生降解产生羧基，并容易与水中的高价金属离子尤其是Ca²⁺、Mg²⁺络合，使水溶液粘度迅速降低。研究者还发现水解聚丙烯酰胺的降解产物可作为细菌等微生物生命活动的营养物质，营养消耗的同时又会促进水解聚丙烯酰胺的降解，微生物降解会破坏聚合物结构，使链分解，导致聚合物粘度下降。因此，有必要针对矿场应用中聚合物溶液粘度下降的问题，研发一种粘度保护剂，以稳定或提高聚合物溶液粘度，减少无效干粉注入量，提高聚合物驱油效率，进而提高油田采收率。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种油田用聚合物溶液粘度保护剂，将其加入到聚合物溶液后，可以起到稳定或提高聚合物溶液粘度的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种油田用聚合物溶液粘度保护剂，由络合剂和细菌抑制剂组成，所述络合剂为含氢氧根(-OH^-1)的无机化合物，比如氢氧化钠，氢氧化钾，优选氢氧化钠；所述细菌抑制剂选自TR，结构式如下：

所述TR，是羰基化合物与有机胺合成反应的产物，该物质目前已经通过实验合成，物理性质是无色或者淡黄色均匀液体，无刺激性气味，无腐蚀，弱碱性，有机氯含量为0。反应方程式为：

向反应釜中缓慢加入8～10摩尔份的羰基化合物和24～30摩尔份的有机胺，搅拌1～3小时，然后于180～240℃下加热反应，反应4～8小时，得TR聚合物溶液粘度保护剂产品。

所述油田用聚合物溶液粘度保护剂，在稳定或提高聚合物溶液粘度中的应用，具体应用时，将络合剂和细菌抑制剂分别加入到聚合物溶液(聚合物是指聚丙烯酰胺，也可以叫做部分水解聚丙烯酰胺，目前油田所采用的均为部分水解聚丙烯酰胺)中，络合剂的投加浓度为15～50mg/L(投加浓度指加入到溶液中的浓度)，细菌抑制剂的投加浓度为3.5～7.5mg/L。

具体的，加入时，加药点选择在溶液配制流程母液端过滤器出口处，加药采用单柱塞容积泵泵入，所加药剂分开存放，并且在投加时，分两条管线同时投加，24小时不间断连续投加。

络合剂联合细菌抑制剂在稳定或提高聚合物溶液粘度中的应用。

本发明的油田用聚合物溶液粘度保护剂，其稳定或提高聚合物溶液粘度的基本原理为：细菌抑制剂抑制污水中的细菌生长，达到降低细菌对聚合物粘度的影响；络合剂对污水中的金属阳离子进行络合絮凝，继而减弱金属阳离子对聚合物的裂解的影响。通过对细菌的抑制以及阳离子的络合，有效的保证了聚合物溶液的粘度。本发明选择特定的细菌抑制剂TR，经实验证明，杀菌效果明显优于甲醛(聚合物溶液的特殊性决定了可采用的细菌抑制剂很少，而且要求必须为阴离子型，因为阳离子或者非离子型细菌抑制剂均会对聚合物溶液产生降解作用。目前油田广泛用于聚合物溶液杀菌抑制剂主要是甲醛)，如表1所示。

表1 两种细菌抑制剂的室内抑菌评价

附图说明

图1：药剂浓度不变2400mg/L注入浓度粘度曲线。

图2：药剂浓度不变四种注入浓度粘度曲线。

图3：药剂浓度变化注入浓度粘度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实验 污水配聚粘度保护剂配方优化

为优化出最佳的药剂复配浓度，通过正交试验进行复配实验，从抑制剂药剂浓度、络合剂(氢氧化钠)药剂浓度、药剂投加点、加药时间等几方面进行了优化。选取影响因素为4个，而每个因素的水平数为3，利用正交试验，选取最优方案。如表2所示。

表2 因子水平表

将因子安排在L₉(3⁴)正交表上，并将前期所有的试验结果用评分的方式评价好坏。所得分数即为得分(即y_i)，如表3所示。

表3 络合剂抑制剂正交试验结果分析表

在聚合物设计浓度2400mg/L前提下，经过正交试验，优选的最终结果是，加药流程更改在污水流程上，以络合剂35mg/L和抑制剂5mg/L的速度连续24小时不间断投加。通过以上所有实验分析，针对不同注入浓度，该药剂配方的一个范围是：络合剂为15～50mg/L，抑制剂为3.5～7.5mg/L。

现场应用试验

在孤岛油田东区北注聚区块进行为期六周的试验，具体方案如下(实验中，具体所用的聚合物为宝莫聚合物，络合剂为氢氧化钠)：

针对15#-6注聚站注入的单井，

15#-6站本站4口井：井口注入浓度不变(2400mg/L)，加药浓度一定(具体加药浓度是：络合剂35mg/L，细菌抑制剂5mg/L)，每天化验井口浓度粘度，连续化验6周；结果如图1所示。

15#-6站3口井(15#-2站内)：井口注入浓度不变(2400mg/L)，加药浓度分4个不同行的配方投加，每天化验井口浓度粘度，连续化验6周；结果如图2所示。

15#-6站4口井(11#-2站内)：药剂浓度一定(具体加药浓度是：络合剂35mg/L，细菌抑制剂5mg/L)，井口注入浓度分别按2400mg/L、2200mg/L、2000mg/L、1800mg/L调整，每天化验井口浓度粘度，连续化验6周；结果如图3所示。

通过连续6周试验，将数据进行整理归纳，如图1、图2、图3所示。

从图1中可以得出以下认识：

1、不加实验药剂时井口粘度较低(阶段一)，平均11mPa.s。

2、加实验药剂后井口粘度得到大幅提升(阶段二)，平均49mPa.s。

3、加入的实验药剂与二元药剂(二元药剂是磺酸盐和表面活性剂，为本领域的常规技术手段；二元药剂设计磺酸盐和表面活性剂的投加浓度一般在2000mg/l左右；表面活性剂为GD-1，磺酸盐为SLPS。)对提高粘度有明显的复合效果(阶段三)，平均粘度79mPa.s。

4、单独加二元药剂增粘效果有限(阶段四)，平均粘度38mPa.s。

从图2中可以得出以下认识：

1、不加实验药剂时井口粘度较低(阶段一)，平均11mPa.s。

2、加实验药剂(A1+B1)(A1代表络合剂浓度为20mg/L；B1代表细菌抑制剂浓度为3.5mg/L)后井口粘度得到大幅提升(阶段二)，平均45mPa.s。

3、更换实验药剂(A2+B2)(A2代表络合剂浓度为35mg/L；B2代表细菌抑制剂浓度为5mg/L)后井口粘度得到进一步提升(阶段三)，平均55mPa.s，说明配方A2+B2具有更好的增粘性。

4、实验药剂(A2+B2)(A2代表络合剂浓度为35mg/L；B2代表细菌抑制剂浓度为5mg/L)与二元药剂对提高粘度有明显的复合效果(阶段四)，平均粘度96mPa.s，说明该配方(A2+B2)具有更好的增粘性。

5、分别更换实验药剂(A3+B3)(A3代表络合剂浓度为50mg/L；B3代表细菌抑制剂浓度为7.5mg/L)、(A4+B4)(A4代表络合剂浓度为40mg/L；B4代表细菌抑制剂浓度为6mg/L)，粘度较之前略降(阶段五、阶段六)，平均69mPa.s。说明虽然两配方与二元药剂都有复合增粘效果，但效果不如配方A2+B2。

6、单独加二元药剂增粘效果有限(阶段四)，平均粘度40mPa.s。

从图3中可以得出以下认识：

1、不加实验药剂时井口粘度较低(阶段一)，平均8mPa.s。

2、不同浓度的注聚井在加入实验药剂后井口粘度都会得到大幅提升。同时，井口粘度与注入浓度成正比(阶段二与阶段三、阶段四与阶段五对比说明)。

3、加入的实验药剂与二元药剂对提高粘度有明显的复合效果(阶段四与阶段六对比说明)。

4、单独加二元药剂增粘效果有限(阶段六)，平均粘度30mPa.s。

试验总结：

通过以上数据很清晰的看到，在投加该配方药剂之前，11口注聚井的井口粘度一般处于10mPa.s以下，但通过添加药剂之后，井口粘度提高幅度较大，平均为45mPa.s左右，通过分别调整药剂浓度和注入浓度，发现规律如下：

1、注入浓度调整的同时，采用优选的最佳药剂配方，随着注入浓度降低，井口粘度也随之降低，降低幅度较小，浓度降低至2000mg/L时，井口粘度仍可以稳定保持在30mPa.s左右；

2、通过药剂浓度调整，注入浓度保持不变，发现随着药剂浓度的调整，达到一定药剂浓度后，药剂增加对注聚粘度的影响变小，而随着药剂浓度降低，注聚粘度会大幅度降低；

3、通过上述所有数据的分析，发现该药剂配方对提高井口粘度作用显著，并且在投产二元复合驱后，与表活剂、磺酸盐共同作用下，井口粘度都达到了100mPa.s左右，在停止投加该配方药剂后，目前井口粘度大幅度下降，恢复到未投加药剂前的水平。

有益效果：1、能有节约费用；节约干粉量；3、污水配聚粘度保护剂属于阴离子碱性药剂，在流程和设备中形成碱性氧化膜，对设备和流程起到了保护作用，延缓了流程的腐蚀；4、通过对加入污水配聚粘度保护剂的注入溶液取样，并在70℃恒温水浴中进行底层模拟实验，注入溶液粘度衰减速度远小于未添加药剂的注入溶液，粘度保留时间可延长10个小时左右；5、该污水配聚粘度保护剂适用性广泛，可以通过调整配方适应不同配聚污水，达到增粘的作用，具有一定的推广价值。

上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种油田用聚合物溶液粘度保护剂，其特征在于：由络合剂和细菌抑制剂组成，所述络合剂为含氢氧根的无机化合物；所述细菌抑制剂选自TR，为一种N₃六元杂环醇，其分子式为C₃N₃(OH)₂-，结构式如下：

2.根据权利要求1所述的油田用聚合物溶液粘度保护剂，其特征在于：所述络合剂选自氢氧化钠，氢氧化钾。

3.权利要求1或2所述的油田用聚合物溶液粘度保护剂在稳定或提高聚合物溶液粘度中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：具体应用时，将络合剂和细菌抑制剂分别加入到聚合物溶液中，络合剂的投加浓度为15～50mg/L，细菌抑制剂的投加浓度为3.5～7.5mg/L。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：加入时，加药点选择在溶液配制流程母液端过滤器出口处，加药采用单柱塞容积泵泵入，所加药剂分开存放，并且在投加时，分两条管线同时投加，24小时不间断连续投加。

6.络合剂联合细菌抑制剂在稳定或提高聚合物溶液粘度中的应用，其特征在于：所述络合剂为含氢氧根的无机化合物；所述细菌抑制剂选自TR，为一种N₃六元杂环醇，其分子式为C₃N₃(OH)₂-，结构式如下：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述络合剂选自氢氧化钠，氢氧化钾。

8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于：具体应用时，将络合剂和细菌抑制剂分别加入到聚合物溶液中，络合剂的投加浓度为15～50mg/L，细菌抑制剂的投加浓度为3.5～7.5mg/L。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：加入时，加药点选择在溶液配制流程母液端过滤器出口处，加药采用单柱塞容积泵泵入，所加药剂分开存放，并且在投加时，分两条管线同时投加，24小时不间断连续投加。

10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：具体应用时，与二元药剂联合应用；所述二元药剂为磺酸盐和表面活性剂。