CN110204025A - 一种界面活性清水剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理聚驱产出污水用清水剂及其制备方法。该方法以N‑(3‑二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N‑二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵为单体，通过水溶液聚合制备得到了具有良好界面活性的清水剂。本发明的清水剂处理聚驱产出污水时，同时具有良好清水效果和较高的产出聚合物保留率。

Description

一种界面活性清水剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于石油工业技术领域，尤其涉及一种界面活性清水剂及其制备方法与应用。
背景技术
聚合物驱油(聚驱)已在各大油田得到规模化应用，为油田提高采收率提供了有力保障。聚驱产出污水的处理是聚驱系统工程的一部分。通常，聚驱产出污水的处理是采用有机阳离子聚合物(含有大量季铵盐基团)或者聚铝作为清水剂高效絮凝污水中的油滴。但采用这些清水剂处理聚驱产出污水时，由于水中油滴和产出聚合物(聚合物从注聚井注入后随驱替液在地层中运移会从油井产出部分)都带负电，清水剂对二者是无差别的电荷中和絮凝，从而导致处理后污水中聚合物保留率通常为0。如果能开发出一种清水剂同时具有良好清水效果和较高产出聚合物保留率，保留住污水中产出聚合物，这样再利用含有产出聚合物的处理后污水进行配注聚合物，则可减少配注用聚合物，节约油田生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在处理聚驱产出污水中存在的不足，提供一种界面活性清水剂及其制备方法与应用。
本发明提供的制备清水剂的方法，包括：
将N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵进行水溶液聚合反应，反应完毕得到所述清水剂。
上述方法中，上述N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵与N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的投料摩尔比为0.05-0.1:1；具体为0.05-0.08:1或0.06-0.08:1。
所述N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵为N’N-二甲基癸烷基对乙烯苯甲基氯化铵、N’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵、N’N-二甲基十四烷基对乙烯苯甲基氯化铵或N’N-二甲基十六烷基对乙烯苯甲基氯化铵。
所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵在水中的浓度为45-60％；具体为50％或55％。
所述水溶液聚合反应步骤中，温度为50-70℃；具体为55℃；时间为4-10h；具体为8h。
所述水溶液聚合反应之前，还向体系中加入引发剂；
所述引发剂具体为过硫酸钾、过硫酸胺或过硫酸钠；
所述引发剂的用量具体为所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵总质量的0.8％-1.5％；具体为1％。
所述水溶液聚合反应在惰性气氛中进行；
所述惰性气氛具体为氮气气氛。
另外，按照上述方法制备得到的清水剂及该清水剂作为清水剂在处理油田聚驱产出污水中的应用，也属于本发明的保护范围。
本发明以N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵为单体，通过水溶液聚合制备得到了具有良好界面活性的清水剂。本发明提供的具有弱正电性清水剂主要作用在油水界面，而与污水中产出聚合物作用较弱，能有效絮凝油滴且保留产出聚合物。利用本发明提供的界面清水剂处理聚驱产出污水，同时具有良好清水效果和较高的产出聚合物保留率。
附图说明
图1为实施例1-4所用N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵的红外谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
下述实施例中，界面张力、除油率和产出聚合物保留率是按照下述方法计算所得，具体为：
(1)油水界面张力采用TX-500C旋转界面张力仪测定；清水剂浓度为200mg/L，原油取自国内某注聚油田，密度为0.9653g/cm3。
(2)聚驱产出污水取自国内某注聚油田，其含油量采用红外法测定、产出聚合物浓度采用淀粉碘化镉测定，污水初始含油量为6300mg/L，初始产出聚合物浓度为340mg/L。清水剂评价实验如下：取100ml聚驱产出污水倒入烧杯中，60℃下保温10min后加入200ppm的清水剂，搅拌3min，静置10min后下层水样测定水中含油量和产出聚合物。计算除油率和产出聚合物保留率。
除油率＝(初始含油量-处理后含油量)/初始含油量×100％
产出聚合物保留率＝(初始产出聚合物浓度-处理后聚合物浓度)/初始聚合物浓度×100％
实施例1聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、6.74g N’N-二甲基癸烷基对乙烯苯甲基氯化铵和74.84g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂1。
实施例2聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、7.3gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和75.4g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂2。
实施例3聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、7.86gN’N-二甲基十四烷基对乙烯苯甲基氯化铵和76g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.61g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂3。
实施例4聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、8.1gN’N-二甲基十六烷基对乙烯苯甲基氯化铵和76.2g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.61g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂4。
实施例5清水剂性能评价
以某油田聚驱产出水为处理对象，清水剂评价结果见表1。
表1、清水剂评价结果
药剂 FO4440SH 清水剂1 清水剂2 清水剂3 清水剂4
界面张力(mN/m) 18.4 0.171 0.121 0.137 0.128
除油率(％) 96.7 93.2 97.0 96.1 95.9
产出聚合物保留率(％) 0 61.2 75.4 67.4 65.3
注：FO4440SH为法国SNF公司的阳离子型聚丙烯酰胺类清水剂。
实施例6聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、8.76gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和76.86g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂5。
实施例7聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、11.68gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和79.78g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂6。
实施例8聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、14.6gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和82.7g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂7。
实施例9清水剂性能评价
以某油田聚驱产出水为处理对象，清水剂评价结果见表2。
表2、清水剂评价结果
药剂 清水剂2 清水剂5 清水剂6 清水剂7
界面张力(mN/m) 0.121 0.113 0.101 0.087
除油率(％) 97.0 91.3 88.4 81.2
产出聚合物保留率(％) 75.4 78.1 78.4 80.2
实施例10聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、7.3gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和92.2g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂8。
实施例11聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、7.3gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和61.7g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂9。
实施例12聚驱产出水处理用界面活性清水剂的制备
称取68.1gN-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、7.3gN’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵和50.3g水在反应器中混合搅拌均匀，通氮除氧20min后加入0.6g过硫酸钾，聚合反应8h后得到清水剂10。
表3、清水剂评价结果
药剂 清水剂8 清水剂2 清水剂9 清水剂10
界面张力(mN/m) 0.289 0.121 0.097 0.081
除油率(％) 87.2 97.0 98.8 98.8
产出聚合物保留率(％) 76.2 75.4 78.9 80.5
综上，以N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵为单体，通过水溶液聚合制备得到的界面活性清水剂对聚驱产出污水具有良好的处理效果。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种制备清水剂的方法，包括：
将N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵进行水溶液聚合反应，反应完毕得到所述清水剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵与N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的投料摩尔比为0.05-0.1:1；具体为0.05-0.08:1或0.06-0.08:1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵为N’N-二甲基癸烷基对乙烯苯甲基氯化铵、N’N-二甲基十二烷基对乙烯苯甲基氯化铵、N’N-二甲基十四烷基对乙烯苯甲基氯化铵或N’N-二甲基十六烷基对乙烯苯甲基氯化铵。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵在水中的浓度为45-60％；具体为50％或55％。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：所述水溶液聚合反应步骤中，温度为50-70℃；具体为55℃；时间为4-10h；具体为8h。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于：所述水溶液聚合反应之前，还向体系中加入引发剂；
所述引发剂具体为过硫酸钾、过硫酸胺或过硫酸钠；
所述引发剂的用量具体为所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和N’N-二甲基长链烷基对乙烯苯甲基氯化铵总质量的0.8％-1.5％；具体为1％。
7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于：所述水溶液聚合反应在惰性气氛中进行；
所述惰性气氛具体为氮气气氛。
8.权利要求1-7任一所述方法制备得到的清水剂。
9.权利要求8所述清水剂作为清水剂在处理油田聚驱产出污水中的应用。
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