CN109265602B - 一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水770～840份、丙烯酰胺150～260份、阴离子单体10～30份、功能单体微乳液5～40份。本发明还涉及上述一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法。本发明在聚合配方中引入了功能单体，可抑制污水中硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等滋生，驱油用抗盐聚丙烯酰胺在污水中180天的粘度保留率大于90%，大大提高了聚丙烯酰胺在污水中的粘度保留率，同时功能单体采取微乳液配制方式，产品分子结构中嵌段更均匀，产品溶解性也大大提高，改善了常规聚丙烯酰胺在污水中或者高矿化度盐水中溶解慢的问题。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺及其制备方法。
背景技术
随着油田开采深度的增加，油层的温度和矿化度也随之不断增加，而且在油田开发过程中，为了提高采收率，常用人工注水的方法向油层补充能量，增加地层的压力，因而原油的含水量不断上升。采出的原油经过破乳之后，油水两相分开。而油田采出水中含有大量的有机物质，它们为大量细菌的生长提供了良好的环境，其中的硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌可以腐蚀管道设备，堵塞油层，给油田生产造成了严重后果。而且用现有污水配制聚合物母液粘度保留率低。同时普通聚丙烯酰胺不耐温、不耐剪切，且不能对地层进行有效驱洗，使得普通聚合物已经不再适合该油层的开采，而现有的聚合物采油率也在不断地下降，因此受水质、部分高温油藏及高矿化度油藏、现场设备等剪切因素影响，对聚合物产品的抗污水性、适应性、抗剪切、耐温抗盐等性能提出更高要求。
发明内容
本发明的第一目的是为解决上述技术问题，提供一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺。所制备的驱油用抗盐聚丙烯酰胺在聚合配方中引入了功能单体，可抑制污水中硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等滋生，大大提高了聚丙烯酰胺在污水中的粘度保留率和溶解性。
本发明的第二目的是提供上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水770～840份、丙烯酰胺150～260份、阴离子单体10～30份、功能单体微乳液5～40份。
具体的，所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水300～400份、丙烯酰胺100～150份、丙烯酸10～20份、n取值范围8～16的功能单体
具体的，所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水810份、丙烯酰胺210份、阴离子单体20份、功能单体微乳液25份。
具体的，所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水350份、丙烯酰胺125份、丙烯酸15份、n取值为12的功能单体
40份、无机盐4份、白油400份、乳化剂35份。
具体的，所述的阴离子单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磷酸钠、乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基-N-乙烯、N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
具体的，所述的无机盐为氯化钠、无水硫酸钠、醋酸钠中的一种或多种。
具体的，所述的乳化剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐(石油磺酸盐)、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
二、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水300～400份、丙烯酰胺100～150份、丙烯酸10～20份、n取值范围8～16功能单体
30～50份、无机盐1～6份，搅拌均匀，用质量分数为10％氢氧化钠溶液调节pH值范围为7-9；
步骤二、油相制备：
白油300～500份、乳化剂20～50份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液。
步骤四、聚合反应
(1)称取770～840份去离子水放置于开口反应器中，依次加入150～260份丙烯酰胺、10～30份阴离子单体、5～40份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值在7～9之间；
(2)通入氮气20～60分钟后，依次加入：0.03-0.06份1#引发剂、0.01-0.02份2#引发剂，继续吹氮气5分钟后加入0.01-0.04份3#引发剂、0.01-0.04份4#引发剂，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到70-80℃后熟化6～8小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数15％-25％的氢氧化钠颗粒进行水解，4～8小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
具体的，所述的1#引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种，所述的2#引发剂为甲酸钠、次磷酸钠、甲醇、异丁醇中的一种或多种，所述的3#引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或多种，所述的4#引发剂为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠或三乙醇胺中的一种或多种。
采用上述技术方案的积极效果：本发明针对现有技术的地层回注污水配制聚丙烯酰胺降粘问题，在聚合配方中引入了功能单体，可抑制污水中硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等滋生，驱油用抗盐聚丙烯酰胺在污水中180天的粘度保留率大于90％，大大提高了聚丙烯酰胺在污水中的粘度保留率，同时功能单体采取微乳液配制方式，产品分子结构中嵌段更均匀，产品溶解性也大大提高，改善了常规聚丙烯酰胺在污水中或者高矿化度盐水中溶解慢的问题。
具体实施方式
下面结合实施例和试验例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
一、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水770份、丙烯酰胺150份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份、功能单体微乳液5份。
所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水：300份、丙烯酰胺：100份、丙烯酸10份、n取值10的功能单体
30份、醋酸钠1份，质量分数为10％的氢氧化钠、白油300份、月桂醇硫酸钠20份。
二、一种上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水300份、丙烯酰胺100份、丙烯酸10份、n取值10的功能单体
30份、醋酸钠1份，搅拌均匀，用质量分数为10％氢氧化钠溶液调节pH值为7；
步骤二、油相制备：
白油300份、月桂醇硫酸钠20份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液。
步骤四、聚合反应
(1)称取770份去离子水放置于开口反应器中，依次加入150份丙烯酰胺、10份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值为7.3；
(2)通入氮气40分钟后，依次加入1#引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐0.03份，2#引发剂甲酸钠0.01份，继续吹氮气5分钟后加入3#引发剂过硫酸钾0.01份，4#引发剂亚硫酸氢钠0.01份，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到70℃后熟化6小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数15％的氢氧化钠颗粒进行水解，4小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
实施例2
一、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水840份、丙烯酰胺260份、乙烯基磷酸钠30份、功能单体微乳液40份。
所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水400份、丙烯酰胺150份、丙烯酸20份、n取值8的功能单体
50份、无水硫酸钠6份，质量分数为10％的氢氧化钠、白油500份、脂肪醇聚氧乙烯醚50份。
二、一种上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水400份、丙烯酰胺150份、丙烯酸20份、n取值8的功能单体
50份、无水硫酸钠6份，搅拌均匀，用质量分数为10％氢氧化钠溶液调节pH值为7.2；
步骤二、油相制备：
白油500份、脂肪醇聚氧乙烯醚50份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液。
步骤四、聚合反应
(1)称取840份去离子水放置于开口反应器中，依次加入260份丙烯酰胺、30份乙烯基磷酸钠、40份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值为8.2；
(2)通入氮气20分钟后，依次加入1#引发剂偶氮二异丁腈0.03份，2#引发剂次磷酸钠0.01份，继续吹氮气5分钟后加入3#引发剂过硫酸钠0.01份，4#引发剂三乙醇胺0.01份，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到80℃后熟化7小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数25％的氢氧化钠颗粒进行水解，5小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
实施例3
一、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水800份、丙烯酰胺200份、乙烯基吡咯烷酮20份、功能单体微乳液20份。
所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水：330份、丙烯酰胺：120份、丙烯酸15份、n取值16的功能单体
40份、醋酸钠3份，质量分数为10％的氢氧化钠、白油400份、直链烷基苯磺酸钠35份。
二、一种上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水330份、丙烯酰胺120份、丙烯酸15份、n取值16的功能单体
40份、醋酸钠3份，搅拌均匀，用质量分数为10％氢氧化钠溶液调节pH值为8.2；
步骤二、油相制备：
白油400份、直链烷基苯磺酸钠35份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液。
步骤四、聚合反应
(1)称取800份去离子水放置于开口反应器中，依次加入200份丙烯酰胺、20份乙烯基吡咯烷酮、20份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值为8.5；
(2)通入氮气30分钟后，依次加入1#引发剂偶氮二异庚腈0.04份，2#引发剂异丁醇0.01份，继续吹氮气5分钟后加入3#引发剂过硫酸钾0.01份，4#引发剂硫代硫酸钠0.01份，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到72℃后熟化6小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数17％的氢氧化钠颗粒进行水解，4小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
实施例4
一、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水820份、丙烯酰胺230份、N,N-二甲基-N-乙烯15份、功能单体微乳液30份。
所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水380份、丙烯酰胺130份、丙烯酸17份、n取值14的功能单体
45份、氯化钠5份，质量分数为10％的氢氧化钠、白油350份、壬基酚聚氧乙烯醚30份。
二、一种上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水380份、丙烯酰胺130份、丙烯酸17份、n取值14的功能单体
步骤二、油相制备：
白油350份、壬基酚聚氧乙烯醚30份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液。
步骤四、聚合反应
(1)称取820份去离子水放置于开口反应器中，依次加入230份丙烯酰胺、15份N,N-二甲基-N-乙烯、30份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值为9；
(2)通入氮气60分钟后，依次加入1#引发剂偶氮二异庚腈0.06份，2#引发剂甲醇0.02份，继续吹氮气5分钟后加入3#引发剂过硫酸铵0.04份，4#引发剂硫代硫酸钠0.04份，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到78℃后熟化8小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数23％的氢氧化钠颗粒进行水解，8小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
所述的功能单体微乳液的制备方法，步骤如下：
实施例5
一、一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，包含的组分及重量份为：去离子水810份、丙烯酰胺210份、N,N-二甲基丙烯酰胺20份、功能单体微乳液25份。
所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水350份、丙烯酰胺125份、丙烯酸15份、n取值12的功能单体
40份、无水硫酸钠4份，质量分数为10％的氢氧化钠、白油400份、脂肪醇聚氧乙烯醚35份。
二、一种上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水350份、丙烯酰胺125份、丙烯酸15份、n取值12的功能单体
40份、无水硫酸钠4份，搅拌均匀，用质量分数为10％氢氧化钠溶液调节pH值为8；
步骤二、油相制备：
白油400份、脂肪醇聚氧乙烯醚35份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液。
步骤四、聚合反应
(1)称取810份去离子水放置于开口反应器中，依次加入210份丙烯酰胺、20份N,N-二甲基丙烯酰胺、25份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值为7；
(2)通入氮气40分钟后，依次加入1#引发剂偶氮二异丁腈0.04份，2#引发剂次磷酸钠0.02份，继续吹氮气5分钟后加入3#引发剂过硫酸钠0.02份，4#引发剂亚硫酸氢钠0.02份，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到75℃后熟化7小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数20％的氢氧化钠颗粒进行水解，6小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
试验例1
实验例1-5驱油用抗盐聚丙烯酰胺理化指标评价，结果如表1：
表1驱油用抗盐聚丙烯酰胺理化指标结果
由表中数据可知，实施例1～5按照聚丙烯酰胺标准要求检测均能超出标准要求指标。
试验例2
本试验例说明粘度稳定性评价
取大庆某采油厂污水(每升水中含有污水硫酸盐还原菌≥25000个、铁细菌≥25000个、腐生菌≥25000个)，采取污配污稀的方式，配制聚合物溶液浓度为1150mg/L，开展无氧条件下的体系粘度稳定性评价，同时与普通高分聚合物进行对比。粘度检测时间：0d、3d、15d、30d、90d、120d、180d。结果如表2所示。
表2驱油用抗盐聚丙烯酰胺粘度保留率结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 普通高分 | |
| 0d | 68.9 | 60.3 | 62.5 | 62.2 | 68.5 | 15.6 |
| 3d | 68.0 | 60.5 | 63.5 | 62.0 | 67.5 | 3.2 |
| 15d | 67.5 | 62.5 | 65.5 | 61.5 | 67.5 | 0 |
| 30d | 67.0 | 61.5 | 62.5 | 61.0 | 67.0 | / |
| 90d | 66.5 | 60.5 | 60.5 | 60.5 | 66.0 | / |
| 120d | 63.5 | 58.5 | 60.0 | 60.0 | 66.0 | / |
| 180d | 62.8 | 55.0 | 58.8 | 58.0 | 65.0 | / |
| 保留率，％ | 91.15 | 91.21 | 94.08 | 93.25 | 94.89 | / |
由表中数据可知，本发明一种驱油用抗盐聚合物实施例1～5在180天粘度保留率大于90％，对照组聚丙烯酰胺在三天粘度降低49％，15d粘度降为0，说明本发明一种驱油用抗盐聚合物具有很好的抗污水性能，能够在地层驱替过程中起到长期运移。
试验例3
本试验例说明溶解性评价
取模拟盐水(模拟盐水矿化度10000mg/L)，采取污配污稀的方式，配制聚合物溶液浓度为1000mg/L，评价产品溶解性，使用DV-Ⅱ粘度计每10min检测一次溶液粘度，记录粘度值，当相邻时间两溶液[T1、T2、T1<T2]的黏度值(η1、η2)符合公式|(η2-η1)|/η2*100％<3％，则视为在时间T1内完全溶解。实施例1(30min)|(η2-η1)|/η2*100％＝0.16％<3％，实施例2(30min)|(η2-η1)|/η2*100％＝0<3％，实施例3(30min)|(η2-η1)|/η2*100％＝0<3％，实施例4(30min)|(η2-η1)|/η2*100％＝0.33％<3％，实施例5(30min)|(η2-η1)|/η2*100％＝0.15％<3％，普通高分(120min)|(η2-η1)|/η2*100％＝1.71％<3％
同时与普通高分聚合物进行对比。结果如表3所示：
表3驱油用抗盐聚丙烯酰胺溶解性实验结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 普通高分 | |
| 10min | 62.2 | 55.8 | 58.0 | 61.0 | 65.5 | 不溶 |
| 20min | 62.2 | 66.1 | 58.5 | 61.3 | 65.4 | 不溶 |
| 30min | 62.3 | 56.1 | 58.5 | 61.5 | 65.5 | 不溶 |
| 60min | 10.3 | |||||
| 90min | 10.8 | |||||
| 100min | 11.1 | |||||
| 110min | 11.5 | |||||
| 120min | 11.7 |
由表中数据可知，本发明一种驱油用抗盐聚合物实施例1～5在30min之内可溶解，普通聚丙烯酰胺在120min可溶解，说明本发明一种驱油用抗盐聚合物由于合成工艺中采用微乳液配制方式，产品分子结构更均匀，产品溶解性也大大提高。
Claims (7)
1.一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，其特征在于：包含的组分及重量份为：去离子水770～840份、丙烯酰胺150～260份、阴离子单体10～30份、功能单体微乳液5～40份；
上述驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，步骤如下：
步骤一、水相制备：
去离子水300～400份、丙烯酰胺100～150份、丙烯酸10～20份、n取值范围8～16功能单体
30～50份、无机盐1～6份，搅拌均匀，用质量分数为10％氢氧化钠溶液调节pH值范围为7-9；
步骤二、油相制备：
白油300～500份、乳化剂20～50份，搅拌均匀；
步骤三、体系配制：
将步骤二得到的油相装入容器中，滴加步骤一得到的水相，搅拌均匀即得功能单体微乳液；
步骤四、聚合反应：
(1)称取770～840份去离子水放置于开口反应器中，依次加入150～260份丙烯酰胺、10～30份阴离子单体、5～40份功能单体微乳液，搅拌混合均匀；用重量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值在7～9之间；
(2)通入氮气20～60分钟后，依次加入：0.03-0.06份1#引发剂、0.01-0.02份2#引发剂，继续吹氮气5分钟后加入0.01-0.04份3#引发剂、0.01-0.04份4#引发剂，继续吹氮气至反应体系有拉丝迹象，停止吹氮气，封口，观察温度，升到70-80℃后熟化6～8小时，进行一次造粒，然后加入占丙烯酰胺质量分数15％-25％的氢氧化钠颗粒进行水解，4～8小时后进行二次造粒、烘干、粉碎、筛分得成品。
2.根据权利要求1所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，其特征在于：所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水300～400份、丙烯酰胺100～150份、丙烯酸10～20份、n取值范围8～16的功能单体
30～50份、无机盐1～6份、白油300～500份、乳化剂20～50份。
3.根据权利要求1所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，其特征在于：包含的组分及重量份为：去离子水810份、丙烯酰胺210份、阴离子单体20份、功能单体微乳液25份。
4.根据权利要求3所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，其特征在于：所述的功能单体微乳液包含的组分及重量份为：去离子水350份、丙烯酰胺125份、丙烯酸15份、n取值为12的功能单体
40份、无机盐4份、白油400份、乳化剂35份。
5.根据权利要求2或4所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，其特征在于：所述的无机盐为氯化钠、无水硫酸钠、醋酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求2或4所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺，其特征在于：所述的乳化剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种驱油用抗盐聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述的1#引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种，所述的2#引发剂为甲酸钠、次磷酸钠、甲醇、异丁醇中的一种或多种，所述的3#引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或多种，所述的4#引发剂为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠或三乙醇胺中的一种或多种。
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