CN110776895A - 一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂及其制备方法，所述表面活性剂的成分以及各种成分的质量份数包括：共聚型聚丙烯酰胺树脂75‑88份、双子季铵盐类活性剂1‑6份、聚氧乙烯共聚树脂2‑4.5份、有机磺酸盐活性剂类体系2‑10份、阴阳离子相转移剂2.5‑4.2份、填充剂4‑8份、助引发剂0.01‑0.6份、交联剂0.1‑1份。本发明抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，具有超低表界面张力，驱油性好。且该抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂具有抗盐抗剪切性好，适用于不同矿化度油藏，中高含水期调剖驱油，能大幅提高油藏采收，贮存稳定、使用方便等优点。

Description

一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田化学应用领域，具体涉及一种抗盐抗剪切调驱用高分子表 面活性剂的组成与制备方法，该表面活性剂具有超低表界面张力，抗盐抗剪切 性好，适用于不同矿化度油藏，中高含水期调剖驱油，能大幅提高油藏采收率。
背景技术
目前国内大部分油田已进入中高含水期，油田为了持续稳产，将加大调剖 驱油工艺应用。适合不同油藏条件调驱用高分子表面活性剂已成为国内外研究 的重点，2016年至今国内各油田将陆续开展调剖+驱油工艺研究与试验，为各油 田稳油控水提供技术储备。
提高采收率用的调剖调驱剂已成为研究重点，如公开号为105505367的发 明专利(申请人：北京强宇亿达科技开发有限公司，发明人：尚先强、牛杰伟) 公开了一种驱油用聚表剂及其制备方法，其主要成分以丙烯酰胺为主，所合成 的聚表剂抗盐、抗温、乳化性有了大的突破，该发明制备的聚表剂水溶液和原 油具有较低的界面张力，可以达到10-1mN/m，在95℃下7天后粘度保留率大于 80％。但其界面张力和粘度保留率等在实际应用中仍然不能满足某些类型油田 的需求，且其抗盐度等也还需进一步提高。
而本发明的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，可满足于矿化度 180000mg/L以上的油藏调剖驱油，水溶液和原油具有较低的界面张力，可以达 到10-3mN/m，高剪切下粘度保留率可达到80％以上，静吸附粘度保留率可达到 85％以上。
发明内容
本发明的目的是一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂及其制备方法， 其具有超低表界面张力，抗盐抗剪切性好，适用于不同矿化度油藏，中高含水 期调剖驱油，能大幅提高油藏采收率等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，所述表面活性剂的成分以及各 种成分的质量份数包括：共聚型聚丙烯酰胺树脂75-88份、双子季铵盐类活性 剂1-6份、聚氧乙烯共聚树脂2-4.5份、有机磺酸盐活性剂类体系2-10份、阴 阳离子相转移剂2.5-4.2份、填充剂4-8份、助引发剂0.01-0.6份、交联剂0.1-1 份。
进一步地，所述共聚型聚丙烯酰胺树脂包括阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚 丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺或两性离子型聚丙烯酰胺，分子量范围为 1100-2500万。
进一步地，所述共聚型聚丙烯酰胺树脂包括两元或三元聚丙烯酰胺树脂。
进一步地，在双子季铵盐类活性剂中，季铵盐为将NH4+中的四个氢原子 采用四个烃基取代，四个烃基的结构相同或不同，即其通式可为R4NX，其中R 为烃基，四个R的结构可以完全相同或完全不相同，也可以任意两个或三个烃 基相同。
进一步地，所述的双子季铵盐类活性剂为
Figure BDA0001987823400000021
其中，R为十 四烷基，R1为甲基，R2为十六烷基，X为卤原子。
进一步地，所述双子季铵盐类活性剂为由两个叔胺或其衍生物与双卤化物 反应所得，其中，两个叔胺或其衍生物为两个相同或不同的叔胺类化合物或含 有两个叔胺基团的一个化合物。
进一步地，所述聚氧乙烯共聚树脂的单分子的类型为环氧丙烷与环氧乙烷 的共聚物。
进一步地，所述聚氧乙烯共聚树脂的平均分子量为500万、600万、700万、 800万中的一种或多种。
进一步地，所述聚氧乙烯共聚树脂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯a-吡 咯烷酮PVP-35和PVP-95中的至少一种。
进一步地，所述有机磺酸盐活性剂类体系包括丙烯酰胺基烷基磺酸钠、丙 烯酰胺基-2-甲基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠中的任意一种或两种以上。
进一步地，阴阳离子相转移剂包括醇醚羧酸盐、油酸酰胺和烷醇酰胺中的 至少一种，醇醚羧酸盐、油酸酰胺和烷醇酰胺均为非离子型的。
进一步地，所述自交联剂包括七羟基螯合剂、酚醛树脂和间苯二酚中的至 少一种。
进一步地，所述助引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠和巯基乙 醇中的至少一种。
进一步地，所述填充剂包括碳酸钾或氯化钠。
一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂的制备方法，该制备方法如下： 按比例称取高分子表面活性剂中的各种成分，然后加入捏合机中，在45℃～55℃ 缩合恒温反应4小时，85℃干燥4小时，自成白色均匀装颗粒产品，即得到产 品。
本发明的有益效果为：
(1)本发明抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，具有超低表界面张力， 驱油性好。(2)本发明抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂具有抗盐抗剪切性 好，适用于不同矿化度油藏，中高含水期调剖驱油，能大幅提高油藏采收，贮 存稳定、使用方便等优点。
具体地，本发明制备的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂为固体粉状颗 粒产品：0.1％的水溶液和原油具有超低的界面张力和表面张力，界面张力可以 达到10-3mN/m级别，表面张力可以达到≤25mN/m，抗矿化度≥180000mg/L抗 温大于97℃剪切粘度保留率≥80％，乳化析水率(1000mg/l，1h)≤20％,可广泛 应用于油田调剖驱油，增产效率比常规的调剖的采收率增50％-80％。
本发明中将四种不同离子型的共聚型聚丙烯酰胺与双子季铵盐活性剂通过 固液相二次引发、交联缩合反应，增加耐高矿化度抗剪切高分子调驱用表面活 性剂结构性能。本发明利用双子季铵盐表面活性剂的缩合、润湿、渗透、分散 和洗净作用，进一步提高降低油水表面张力、油水界面张力。本发明中双子表 面活性剂是由2个亲水基、2个疏水基和1个联接基构成的，通过对亲水基、 亲油基以及联接基的改变可合成多种类型的双子表面活性剂，通过改变联接基 及疏水基的长度即可轻易改变其性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下提供的本发明的 实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发 明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通方法人员在没有作出创 造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其成分以及各种成分的质量百 分比如下：
阳离子型聚丙烯酰胺树脂(河南高原净水材料有限公司) 81.2kg
双子季铵盐(中国日化院) 1.8kg
聚氧乙烯共聚树脂分子量为500万(赛诺邦) 3.5kg
丙烯酰胺基烷基磺酸钠(CAS.38193-60-1) 6.3kg
非离子醇醚羧酸盐(CAS 132-32-1) 3.4kg
过硫酸铵(CAS号:7727-54-0) 0.1kg
七羟基螯合剂(CAS:134-31-6) 0.16kg
氯化钠 4.1kg
其中，双子季铵盐为十四烷基双子季铵盐，聚氧乙烯共聚树脂为脂肪醇聚 氧乙烯醚。制备方法：向500L捏合不锈钢捏合机中先加入阳离子聚丙烯酰胺树 脂81.2kg、双子季铵盐1.8kg、聚氧乙烯共聚物3.5kg、丙烯酰胺基烷基磺酸钠 6.3kg、非离子醇醚羧酸盐3.4kg、过硫酸铵0.1kg、七羟基螯合剂0.16kg和氯化 钠4.1kg；在50℃缩合恒温反应4小时，85℃干燥4小时，再制成白色均匀装 颗粒产品，即得到产品。
该产品的使用浓度为0.1％时，现场矿化度100000mg/l、井口原油评价；乳 化析水率15％，界面张力小于等于2×10-3mN/m，表面张力22.5mN/m，润湿角 小于等于50度，剪切粘度保留率87％，静吸附粘度保留率87％。
实施例2
一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其成分以及各种成分的质量百 分比如下：
阴离子聚丙烯酰胺树脂(河南高原净水材料有限公司) 78.2kg
双子季铵盐(中国日化院) 1kg
聚氧乙烯共聚树脂(赛诺邦) 2.2kg
丙烯酰胺基-2-甲基磺酸钠(CAS.15214-89-8) 6.5kg
油酸酰胺(CAS:301-02-0) 3.5kg
过硫酸钾(CAS：7727-21-1) 0.2kg
酚醛树脂(CAS：9003-35-4) 0.6kg
无水碳酸钾 7.3kg
其中，双子季铵盐为十六烷基双子季铵盐，聚氧乙烯共聚树脂为脂肪醇聚 氧乙烯醚。
制备方法：向500L捏合不锈钢捏合机中加入上述配方成分，在45℃缩合 恒温反应4小时，85℃干燥4小时。制成白色均匀装颗粒产品，即得到产品。
该产品的使用浓度为0.1％时，现场矿化度150000mg/l、井口原油评价；乳 化析水率17％，界面张力小于等于3×10-3mN/m，表面张力22.3mN/m，润湿角 小于等于49度，剪切粘度保留率为91％，静吸附粘度保留率89％。
实施例3
一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其成分以及各种成分的质量百 分比如下：
非离子聚丙烯酰胺树脂(河南高原净水材料有限公司) 80.5kg
双子季铵盐(中国日化院) 1.5kg
聚氧乙烯共聚树脂(赛诺邦) 2.5kg
脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠(CAS:6969-49-9) 4.6kg
烷醇酰胺(CAS：107628-04-6) 4.0kg
亚硫酸氢钠(CAS:7631-90-5) 0.1kg
间苯二酚(CAS:108-46-3) 0.3kg
氯化钠 7.2kg
其中，双子季铵盐为十六烷基双子季铵盐，聚氧乙烯共聚树脂为聚氧乙烯 a-吡咯烷酮PVP-35。
制备方法：向500L捏合不锈钢捏合机中先加入上述配方成分，在55℃缩 合恒温反应4小时，85℃干燥4小时。制成白色均匀装颗粒产品，即得到产品。
该产品的使用浓度为0.1％时，现场矿化度160000mg/l、井口原油评价；乳 化析水率15％，界面张力小于等于4×10-3mN/m，表面张力22.5mN/m，润湿角 小于等于45度，剪切粘度保留率86％，静吸附粘度保留率87％。
实施例4
一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其成分以及各种成分的质量百 分比如下：
两性离子型聚丙烯酰胺(河南高原净水材料有限公司) 87kg
双子季铵盐(中国日化院) 3.5kg
聚氧乙烯共聚树脂(赛诺邦) 4.5kg
丙烯酰胺基-2-甲基磺酸钠(CAS:15214-89-8) 8.6kg
烷醇酰胺(CAS:107628-04-6) 2.5kg
巯基乙醇(CAS:60-24-2) 0.05kg
间苯二酚(CAS:108-46-3) 0.1kg
无水碳酸钾 6.2kg
其中，双子季铵盐为十六烷基双子季铵盐，聚氧乙烯共聚树脂为PVP-95，
制备方法：向500L捏合不锈钢捏合机中先加入上述配方成分，在50℃缩 合恒温反应4小时，85℃干燥4小时。制成白色均匀装颗粒产品，即得到产品。
该产品的使用浓度为0.1％时，现场矿化度160000mg/l、井口原油评价；乳 化析水率14％，界面张力小于等于1.2×10-3mN/m，表面张力22.1mN/m，润湿 角小于等于45度，剪切粘度保留率92％，静吸附粘度保留率93％。
对比例1
将实施例4中的两性离子型聚丙烯酰胺改成丙烯酰胺，其它均与实施例4 一致。
对比例2
将实施例4中的双子季铵盐改成普通的季铵盐双十八烷基二甲基氯化铵， 其通式如下所示，其余与实施例4均一致。
对比例3
将实施例4中的聚氧乙烯共聚树脂删除，其它均与实施例4一致。
对比例4
将实施例4中的有机磺酸盐删除，其它均与实施例4一致。
对比例5
测定实施例1-4以及对比例1-4中的乳化析水率、界面张力、表面张力、剪 切粘度保留率和静吸附粘度保留率，结果如下所示。
Figure BDA0001987823400000071
通过上述对比可知，对比例1-4中的效果均明显低于实施例中的数据，本 发明人通过进行研究发现，本发明中的配方中的组分会进行相互反应，通过相 互作用实现了最终的高的剪切粘度保留率和静吸附粘度保留率，超低表面张力 和界面张力以及较低的析水率等。因此，删除或改变配方中的主要组分，则打 破了物质间的相互作用关系，从而大大影响其效果的实现。而且某些成分即使 替换成类似组分，其对最终产品效果也影响很多。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请 相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于，所述表面活性剂的成分以及各种成分的质量份数包括：共聚型聚丙烯酰胺树脂75-88份、双子季铵盐类活性剂1-6份、聚氧乙烯共聚树脂2-4.5份、有机磺酸盐活性剂类体系2-10份、阴阳离子相转移剂2.5-4.2份、填充剂4-8份、助引发剂0.01-0.6份、交联剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：所述共聚型聚丙烯酰胺树脂包括阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺或两性离子型聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求2所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：分子量范围为1100-2500万。
4.根据权利要求2所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于，所述共聚型聚丙烯酰胺树脂包括两元或三元聚丙烯酰胺树脂；
所述聚氧乙烯共聚树脂的单分子的类型为环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物。
5.根据权利要求2所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：在双子季铵盐类活性剂中，季铵盐为将NH4 +中的四个氢原子采用四个烃基取代，四个烃基的结构相同或不同。
6.根据权利要求5所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：所述的双子季铵盐类活性剂为
Figure FDA0001987823390000011
其中，R为十四烷基，R1为甲基，R2为十六烷基，X为卤原子。
所述聚氧乙烯共聚树脂的平均分子量为500万、600万、700万、800万中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：所述双子季铵盐类活性剂为由两个叔胺或其衍生物与双卤化物反应所得，其中，两个叔胺或其衍生物为两个相同或不同的叔胺类化合物或含有两个叔胺基团的一个化合物。
所述聚氧乙烯共聚树脂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯a-吡咯烷酮PVP-35和PVP-95中的至少一种。
8.如权利要求7所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：所述有机磺酸盐活性剂类体系包括丙烯酰胺基烷基磺酸钠、丙烯酰胺基-2-甲基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠中的任意一种或两种以上。
阴阳离子相转移剂包括醇醚羧酸盐、油酸酰胺和烷醇酰胺中的至少一种，醇醚羧酸盐、油酸酰胺和烷醇酰胺均为非离子型的。
9.如权利要求1所述的抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂，其特征在于：
所述自交联剂包括七羟基螯合剂、酚醛树脂和间苯二酚中的至少一种；
所述助引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠和巯基乙醇中的至少一种；
所述填充剂包括碳酸钾或氯化钠。
10.一种抗盐抗剪切调驱用高分子表面活性剂的制备方法，其特征在于：该制备方法如下：
按比例称取高分子表面活性剂中的各种成分，然后加入捏合机中，在45℃～55℃缩合恒温反应4小时，85℃干燥4小时，自成白色均匀装颗粒产品，即得到产品。
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