CN109456443A - 一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法，包含表面活性剂1 20‑50份、表面活性剂2 10‑30份、丙烯酰胺100‑200份、丙烯酸50‑100份、AMPS 5‑15份、氧化剂0.01‑0.5份、还原剂0.01‑0.5份。本发明通过丙烯酰胺与表面活性剂聚合，合成一种功能型聚丙烯酰胺，与一般采油聚合物相比，本发明所得的功能型聚丙烯酰胺具有更快的溶解速度，更好的粘度稳定性、抗盐性及乳化性，驱油效果大大提高。

Description

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法。

背景技术

近年来，随着油田三次采油技术的发展，油田对驱油用聚合物的性能提出了更高的要求，为了满足低渗透油藏注入能力要求而引入功能型聚丙烯酰胺，通常对功能型 聚丙烯酰胺要求综合了聚合物和表面活性剂两者的性能要求，具体为：

(1)易溶于水，水中溶解性不好则不利于驱油；

(2)较高的分子量，分子量越高越有利于增加溶液粘度；

(3)水溶液具有较低的油水界面张力，有利于提高水洗油效率；

(4)水溶液具有较好的乳化性，能够将原油乳化后采出；

(5)油田驱油用水多为地层产出水，需要有一定的耐温抗盐性。

除上述要求外，还要起到抗菌和抗氧化作用，因此功能型聚丙烯酰胺具有技术上的先进性，同时具有经济上的合理性和生产管理的传承性、易操作性等，是一种具有 较大应用前景的提高采收率的技术。

国内外的一些学者主要用增强聚合物链的刚性和增大聚合物分子量的办法来解决 增粘性等问题，但其效果很有限，而且会出现溶解困难，易剪切降解，低渗透层易截 留等问题，现有技术中存在的功能型聚丙烯酰胺所用的常规乳化剂量大导致采出液过 度乳化，油水难以分离，后期处理成本高，乳化剂用量小，油水不能充分的乳化，不 能有效的提高采收率，本发明所制备的功能型聚丙烯酰胺增粘性好，同时具有良好的 乳化性，并且乳化剂用量小，采出液油水易分离，提高了采收率，降低了后期处理成 本。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种功能型聚丙烯酰胺，来解决现有技术中常规乳化剂量大导致采出液过度乳化油水难以分离，乳化剂用量小油水不能充分的乳化，采收率 低的问题。

本发明的第二目的是提供一种功能型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、一种功能型聚丙烯酰胺，其组分及重量份数为：

具体地，一种功能型聚丙烯酰胺，其组分及重量份数为：

进一步的，所述的表面活性剂1为改性表面活性剂吐温20、改性表面活性剂吐温60、改性表面活性剂吐温80中的任意一种。

进一步的，所述的改性表面活性剂吐温20、改性表面活性剂吐温60、改性表面活性剂吐温80中的化学结构式如下式所示：

式中

改性表面活性剂吐温-20

式中

改性表面活性剂吐温-60

式中

改性表面活性剂吐温-80

进一步的，所述的表面活性剂e为1，5-脱水山梨醇、2，5-脱水山梨醇、司盘80、 司盘60、司盘40、司盘20中的任意一种。

具体的，所述的表面活性剂2为1,5-脱水山梨醇、2,5-脱水山梨醇中的一种，结 构式如下式所示：

进一步的，所述的氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的任意一种。

进一步的，所述的还原剂为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠或三乙醇胺中的任意一种。二、一种功能型聚丙烯酰胺的制作方法，其制作方法包括以下步骤：

(1)将表面活性剂1、表面活性剂2、水、丙烯酰胺、丙烯酸、AMPS混合搅拌均匀， 用质量百分数浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入氧化剂和还原剂，反应4-6h后，得到透明胶块，继续在85℃下熟化2h，便可进 行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉。

本发明的有益效果为：克服了制备功能型聚丙烯酰胺的现有技术中常规表面活性剂量大导致采出液过度乳化油水难以分离，乳化剂用量小油水不能充分的乳化，不能 有效的提高采收率的问题，本发明所制备的功能型聚丙烯酰胺具有乳化性良好，采出 液油水易分离，提高了采收率，降低了后期处理成本。

具体实施方式

下面结合实施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

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将40份改性表面活性剂吐温20、20份1,5-脱水山梨醇、水400份、丙烯酰胺 120份、丙烯酸80份、AMPS 10份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化 钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸铵0.05份和亚硫酸氢钠0.05份，反应4h后，得到透明胶块，继续在85℃ 下熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉 产品1。

实施例2

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将30份改性表面活性剂吐温60、15份2,5-脱水山梨醇、水350份、丙烯酰胺 100份、丙烯酸50份、AMPS 10份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化 钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸钠0.1份和三乙醇胺0.1份，反应5h后，得到透明胶块，继续在85℃下熟 化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉产品 2。

实施例3

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将35份改性表面活性剂吐温60、15份2,5-脱水山梨醇、水350份、丙烯酰胺 130份、丙烯酸70份、AMPS 10份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化 钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸钾0.2份和硫代硫酸钠0.2份，反应6h后，得到透明胶块，继续在85℃下 熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉产 品3。

实施例4

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将30份改性表面活性剂吐温80、10份1,5-脱水山梨醇、水300份、丙烯酰胺110份、丙烯酸55份、AMPS 8份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶 液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸钠0.09份和三乙醇胺0.09份，反应5h后，得到透明胶块，继续在85℃下 熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉产 品4。

实施例5

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将35份改性表面活性剂吐温60、10份司盘60、水310份、丙烯酰胺100份、丙 烯酸70份、AMPS 5份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节 pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸钾0.06份和硫代硫酸钠0.06份，反应4h后，得到透明胶块，继续在85℃ 下熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉 产品5。

实施例6

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将20份改性表面活性剂吐温20、25份2,5-脱水山梨醇、水500份、丙烯酰胺 150份、丙烯酸100份、AMPS 15份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧 化钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸铵0.01份和亚硫酸氢钠0.01份，反应6h后，得到透明胶块，继续在85℃ 下熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉 产品6。

实施例7

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将45份改性表面活性剂吐温80、30份司盘20、水450份、丙烯酰胺200份、丙 烯酸90份、AMPS 7份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节 pH值为7；

(2)将步骤一所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入 过硫酸钠0.3份和硫代硫酸钠0.3份，反应6h后，得到透明胶块，继续在85℃下熟化 2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉产品7。

实施例8

一种功能型聚丙烯酰胺及其制备方法：

(1)将50份改性表面活性剂吐温20、22份2,5-脱水山梨醇、水320份、丙烯酰胺 170份、丙烯酸60份、AMPS 11份混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化 钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入过硫酸钠0.5份和亚硫酸氢钠0.5份，反应5h后，得到透明胶块，继续在85℃下 熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉产 品8。

试验例1

一种功能型聚丙烯酰胺的性能评价

1、溶解速度

分别称取实施例1～8所制备的功能型聚丙烯酰胺作为实验组，同时设立对照组，对 照组为普通聚丙烯酰胺，分子量为1600万，用模拟污水(矿化度为10000mg/L)将功 能型聚丙烯酰胺和普通聚丙烯酰胺配成1000mg/L溶液，每5min取样，使用布氏粘度 计BROOKFIELD LVDV II在45℃恒温条件下测粘度，两次测得粘度相同，则先测得 粘度的时间视为完全溶解时间，实验结果如表一所示。

表一、溶解时间测试结果

实验表明，通过加入表面活性剂1和表面活性剂2的改性的功能型聚丙烯酰胺， 溶解性得到了很好的改善，溶解时间比普通聚丙烯酰胺缩短了90min以上。

2、粘度稳定性

分别称取实施例1～8所制备的功能型聚丙烯酰胺作为实验组，同时设立对照组，对照组为普通聚丙烯酰胺，分子量1600万，用模拟污水(矿化度为10000mg/L、其中 钙镁离子含量为100mg/L)将功能型聚丙烯酰胺和普通聚丙烯酰胺配成1000mg/L溶液， 分瓶灌装，45℃下恒温密封保存，使用布氏粘度计BROOKFIELD LVDV II在45℃恒 温条件下测不同天数粘度，测得聚合物溶液在90d内的粘度稳定性如表二所示：

表二、粘度稳定性结果

如表二可知，加入表面活性剂1和表面活性剂2的功能型聚丙烯酰胺90d粘度保 留率都在百分之百以上，远远好于普通聚丙烯酰胺。

3、抗盐性

配制不同浓度氯化钠溶液(浓度从5000mg/L-20000mg/L)，实验过程采用污配污稀的方式将实施例1到8的产品稀释成浓度为1000mg/L溶液，使用布氏粘度计 BROOKFIELDLVDV II在45℃恒温条件下测粘度，用普通聚丙烯酰胺在相同条件下作 为对照实验，粘度测试结果如表三所示：

表三、粘度测试结果

如表三所示，随着矿化度的增加在15000mg/L矿化度时粘度达到峰值，矿化度再增加，粘度略有下降；普通聚合物的粘度随着矿化度的升高一直呈下降趋势，加入表 面活性剂1和表面活性剂2的功能型聚丙烯酰胺的抗盐性能明显好于普通聚合物。

4、乳化性

使用采油四厂污水，采用污配污稀的方式将实施例1到8的产品配制成浓度为1000mg/L聚合物溶液，配好的溶液与杏5-11-625井产出油在50ml比色管中按体积比 1：1进行混合，在45℃恒温烘箱中恒温30min，上下振荡20次，在45℃恒温烘箱中 恒温并观察乳化后析水率作为实验组。

同上将普通聚丙烯酰胺按上述条件配制成浓度为1000mg/L聚合物溶液，配好的溶液与杏5-11-625井产出油在50ml比色管中按体积比1：1进行混合，在45℃恒温烘 箱中恒温30min，上下振荡300次，在45℃恒温烘箱中恒温并观察乳化后析水率作为 对照组，结果如表四所示：

表四、乳化析水率测试结果

由表四可知，各实施例通过加入表面活性剂1和加入表面活性剂2功能型聚丙烯酰胺乳化性均好于普通聚合物，且有自发乳化性能。

5、驱油性能

根据某油田提供的地质资料建立与实际情况符合的三维非均质模型，向模型中通气，测定模型的气测渗透率，进行水驱，饱和原油，记录含油饱和度，进行水驱直到 含水率达到98％，水驱完成之后，以0.3mL/min的速度注入0.5PV的功能型聚丙烯酰 胺聚合物溶液(采用污配污稀的方式将实施例1到8的产品和普通聚丙烯酰胺配制成 浓度为1000mg/L聚合物溶液)，再继续水驱至含水98％，完成采收，具体实验参数如 表五所示：

表五、采收率结果

实验结果表明加入表面活性剂1和加入表面活性剂2功能型聚丙烯酰胺驱油采收率明显高于普通聚丙烯酰胺驱油采收率。

通过以上试验可知，与一般采油聚合物相比，本发明各实施例所得的功能型聚丙烯酰胺具有溶解速度快，高效增粘性，粘度稳定性，抗盐性，显著的乳化性等优良性 能，驱油效果大大提高。

Claims (9)

1.一种功能型聚丙烯酰胺，其组分及重量份数为：

2.根据权利要求1所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，其组分及重量份数为：

3.根据权利要求1或2所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述的表面活性剂1为改性表面活性剂吐温20、改性表面活性剂吐温60、改性表面活性剂吐温80中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述的改性表面活性剂吐温20、改性表面活性剂吐温60、改性表面活性剂吐温80的化学结构式如下式所示：

式中

式中

式中。

5.根据权利要求1或2所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述的表面活性剂2为1,5-脱水山梨醇、2,5-脱水山梨醇、司盘80、司盘60、司盘40、司盘20中的任意一种。

6.根据权利要求1或2所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述的表面活性剂2为1,5-脱水山梨醇、2,5-脱水山梨醇中的一种，结构式如下式所示：

7.根据权利要求1或2所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述的氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的任意一种。

8.根据权利要求1或2所述的功能型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述的还原剂为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠或三乙醇胺中的任意一种。

9.一种根据权利要求1或2所述的功能型聚丙烯酰胺的制作方法，其制作方法包括以下步骤：

(1)将表面活性剂1、表面活性剂2、水、丙烯酰胺、丙烯酸、AMPS混合搅拌均匀，用质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值为7；

(2)将步骤(1)所配制的溶液加入到绝热聚合釜中，通入氮气进行除氧1小时后，加入氧化剂和还原剂，反应4-6h后，得到透明胶块，继续在85℃下熟化2h，便可进行造粒、烘干、粉碎、筛分，得到功能型聚丙烯酰胺的聚合物干粉。