CN114106809A - 一种聚合物驱增效剂及其制备方法及在低分子量聚合物增效体系中的应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚合物驱增效剂及其制备方法及在低分子量聚合物增效体系中的应用。所述低分子聚合物活性增效剂含有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、纳米活性材料和水；阴离子表面活性剂的含量为10～20wt％；非离子表面活性剂的含量为20～40wt％；纳米活性材料的含量为5～10wt％；其余为水。在较少使用量情况下(500ppm)性能突出：在提高活性的情况下，有一定增粘聚合物作用，同时可大幅提高驱油效率；制备方法简单；引入纳米活性材料，与表面活性剂复配发挥协同作用，性能更佳。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种聚合物驱增效剂及其制备方法及在低分子量聚合物增效体系中的应用
背景技术
从油气田整个开发阶段来看，聚合物驱属于三次采油开发阶段，是油田高含水、高采出程度、高成熟期主要的提高采收率方法。我国聚合物驱采油技术经几十年发展，已在大庆、新疆等代表性油田大规模工业化应用，技术水平和应能用规模均处于世界领先水平。
结合目前发展现状，聚合物驱技术应用对象和类型正发生转变，由砂岩转向砾岩、碳酸盐，一类转向二类、三类，大庆转向大港、新疆、长庆、吐哈，常温油藏转向高温高盐油藏，高分转向超高分、中低分，低粘转向中粘、高粘，线性转向支化、梳形、星形、树枝状，亲水性转向两亲性聚合物，清水配制转向污水配制。核心是进一步改善开发效果，提高经济效益。
大港油田是我国大规模开展聚合物驱工业化应用的油田之一，其中港西三区是主要的聚合物驱、聚/表二元驱的先导性实验区块，每年都有大量低分子聚合物投入使用(适用于中低渗条件)。因此提高该种聚合物性能、减少用量从而提高开发效率具有重大意义。
发明内容
本发明提供一种低分子聚合物活性增效剂制备方法及应用，该活性增效剂专门作用于增效低分子聚合物，可在大幅提高聚合物体系活性(界面张力降低至超低数量级)的基础上，一定程度上提高低分子聚合物粘度，减少粘度损失；同时引入自制纳米材料，提高聚合物体系耐温耐盐稳定性，形成一种易制备、高效的低分子聚合物增效剂，对提高聚合物驱开发效率具有重要意义和经济价值。
根据本申请的一个方面，提供一种低分子聚合物活性增效剂，所述低分子聚合物活性增效剂含有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、纳米活性材料和水；
其中，所述阴离子表面活性剂的含量为10～20wt％；
所述非离子表面活性剂的含量为20～40wt％；
所述纳米活性材料的含量为5～10wt％；
其余为水。
可选地，所述阴离子表面活性剂的含量的上限选自20wt％、19wt％、18wt％、17wt％、16wt％、15wt％、14wt％、13wt％、12wt％、11wt％中的一种，下限选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％中的一种；
所述非离子表面活性剂的含量上限选自40wt％、35wt％、30wt％、25wt％中的一种，下限选自20wt％、25wt％、30wt％、35wt％中的一种；
所述纳米活性材料的含量的上限选自10wt％、9wt％、8wt％、7wt％、6wt％中的一种，下限选自5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％中的一种；
所述阴离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐；
所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
所述纳米活性材料通过以下步骤制备：
(1)将含有马来酸酐、十六烷基二甲基丙烯氯化铵和改性蒙脱土MT230的原料A与水混合，得到溶液A；
(2)将含有引发剂的原料B与水混合，搅拌，得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加热反应，得到所述纳米活性材料。
(1)中，所述的马来酸酐的含量为10wt％～20wt％；
所述十六烷基二甲基丙烯氯化铵的含量为60wt％～70wt％；
改性蒙脱土MT230的含量为0.1wt％～0.3wt％。
(2)中所述引发剂选自过硫酸钾或过硫酸铵；
所述引发剂在溶液B中的质量含量为0.5wt％～1wt％。
(3)中所述加热温度为50～100℃；
可选地，加热温度为55～80℃。
所述溶液A和溶液B均要通氮气15～30min，以排除溶液中的氧气。
(3)中具体包括以下步骤：250±20rpm机械搅拌溶液A，开始加热，设置加热温度55±1℃；等(1)中得到的溶液温度到达55℃时用恒压漏斗滴加溶液B，同时将反应温度设置为80℃，全部溶液B都滴加完后，等反应溶液温度到达80℃后开始计时，3h后结束反应，得到纳米活性剂材料。
根据本申请的另一个方面，提供一种上述的低分子聚合物活性增效剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照权利要求1的配比，将含有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和纳米活性材料的原料与水混合，搅拌，得到所述低分子聚合物活性增效剂。
所述搅拌是以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀。
根据本申请的另一个方面，提供一种低分子量聚合物增效体系，含有低分子量聚合物和聚合物驱增效剂；
所述低分子量聚合物的分子量为≤1000万；
所述聚合物驱增效剂含有上述的聚合物驱增效剂或上述的制备方法制备的聚合物驱增效剂。
根据本申请的另一个方面，提供一种上述的体系的应用，所述低分子聚合物活性增效体系在500ppm(0.05％)用量下，可将体系界面活性降低至超低数量级(≤10-3mN/m)，驱油效率提高70％(16.42％→28.32％)。
本申请的有益效果为
1、在较少使用量情况下(500ppm)性能突出：在提高活性的情况下，有一定增粘聚合物作用，同时可大幅提高驱油效率；
2、制备方法简单。
3、引入纳米活性材料，与表面活性剂复配发挥协同作用，性能更佳。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
本申请的实施例中分析方法如下：
性能测试方法：
1、测试条件
实验用水：港西三区模拟地层水(矿化度6726mg/L)，具体组成如表1。
表1
实验用油：港西区块原油
实验温度：53℃
2、低分聚合物配制方法
先配制0.5wt％低分子聚合物母液(机械搅拌器400±20r/min，2h)，再用港西三区模拟地层水稀释成0.1wt％并加入0.05wt％浓度的活性增效剂搅拌均匀后，测试体系性能。
3、界面张力测试
界面张力：在53℃条件下用TX-500型旋转滴界面张力仪，以港西区块原油为油样，连续测量三次取平均值。
4、粘度测试
使用HAAKE MARS40流变仪测试样品粘度，测试条件：剪切力7.34s-1，保温5min，测试5min。
5、驱油性能
使用渗透率700mD贝雷砂岩进行岩心驱油效率实验：水驱至含水率98％-剂驱注入量0.5PV-后续水驱至含水率98％。
实施例中样品配制及测试方法均按照上文所述进行。
纳米活性材料制备例1
纳米活性材料通过以下步骤得到：
(1)称取155.6g马来酸酐，68.38g十六烷基二甲基丙烯氯化铵(AO-4)以及0.1gMT230至三口烧瓶中，加入755g的去离子水，搅拌溶解，通氮气30min，排除溶液中的氧气；
(2)称取1g的引发剂过硫酸钾，加20g去离子水，搅拌溶解(引发剂浓度0.5％)，通氮气15min，排除溶液中的氧气；
(3)250rpm机械搅拌(1)中得到的溶液，开始加热，设置加热温度55℃；等(1)中得到的溶液温度到达55℃时用恒压漏斗滴加(2)中得到的过硫酸钾溶液，同时将反应温度设置为80℃，7min滴完引发剂，等反应溶液温度到达80℃后开始计时，3h后结束反应，得到纳米活性剂材料。
实施例1
依次在容器中将15g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和30g烷基酚聚氧乙烯醚溶于50g水，以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀，加入5g制备例1得到的纳米活性材料，以同样的速度搅拌均匀，制得所述活性增效剂。
用港西三区模拟水将得到的活性增效剂稀释至0.05wt％；
按性能测试方法中所述配制方法，将上述浓缩液与20g0.1wt％低分聚合物配制成体系1，测试界面张力、粘度等性能。数据如表1。
实施例2
依次在容器中将15g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和30g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶于50g水，以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀，加入5g制备例1得到的纳米活性材料，以同样的速度搅拌均匀，制得所述活性增效剂。
用港西三区模拟水将得到的活性增效剂稀释至0.05wt％；
按性能测试方法中所述配制方法，将上述浓缩液与20g0.1wt％低分聚合物配制成体系2，测试界面张力、粘度等性能。数据如表1。
实施例3
依次在容器中将15g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和30g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶于45g水，以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀，加入10g制备例1得到的纳米活性材料，以同样的速度搅拌均匀，制得所述活性增效剂。
用港西三区模拟水将得到的活性增效剂稀释至0.05wt％；
按性能测试方法中所述配制方法，将上述浓缩液与20g0.1wt％低分聚合物配制成体系3，测试界面张力、粘度等性能。数据如表1。
实施例4
依次在容器中将15g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和30g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶于45g水，以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀，加入10g制备例1得到的纳米活性材料，以同样的速度搅拌均匀，制得所述活性增效剂。
用港西三区模拟水将得到的活性增效剂稀释至0.05wt％；
按性能测试方法中所述配制方法，将上述浓缩液与40g0.2wt％低分聚合物配制成体系4，测试界面张力、粘度等性能。数据如表1。
对比例1
依次在容器中将15g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和30g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶于55g水，以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀，制得所述活性增效剂。
用港西三区模拟水将得到的活性增效剂稀释至0.05wt％；
按性能测试方法中所述配制方法，将上述浓缩液与20g0.1wt％低分聚合物配制成体系5，测试界面张力、粘度等性能。数据如表1。
对比例2
依次在容器中将15g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和30g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶于45g水，以400r/min左右搅拌速度搅拌至均匀，加入10g制备例1得到的纳米活性材料，以同样的速度搅拌均匀，制得所述活性增效剂。
用港西三区模拟水将得到的活性增效剂稀释至0.05wt％；
按性能测试方法中所述配制方法，将上述浓缩液与20g0.1wt％高分子聚合物(2500万分子量)配制成体系6，测试界面张力、粘度等性能。数据如表1。
对比例3
按性能测试方法中所述配制方法，配制20g0.1％wt低分聚合物配制成体系7，测试界面张力、粘度等性能。数据如表2。
表2实施例1～4、对比例1～3的性能测试数据。
注：耐温耐盐性指标只针对活性增效剂，其他指标为活性增效剂+低分聚合物体系。
实验结果显示，本低分聚合物活性增效剂针对不同浓度的低分聚合物均能将界面张力降低至超低数量级，同时有一定的增粘作用，与单独聚合物相比，可将提高采收率提升近一倍；纳米材料的加入对活性、耐温耐盐性均有明显的增益作用(对比例1)；本技术专门针对低分聚合物，对于其他类型聚合物(高分子等，对比例2)效果不够明显。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种聚合物驱增效剂，其特征在于，含有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、纳米活性材料和水；
其中，所述阴离子表面活性剂的含量为10～20wt％；
所述非离子表面活性剂的含量为20～40wt％；
所述纳米活性材料的含量为5～10wt％；
其余为水。
2.根据权利要求1所述的聚合物驱增效剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐；
所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
3.根据权利要求1所述的聚合物驱增效剂，其特征在于，所述纳米活性材料通过以下步骤制备：
(1)将含有马来酸酐、十六烷基二甲基丙烯氯化铵和改性蒙脱土MT230的原料A与水混合，得到溶液A；
(2)将含有引发剂的原料B与水混合，搅拌，得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加热反应，得到所述纳米活性材料。
4.根据权利要求1所述的聚合物驱增效剂，其特征在于，(1)中，所述的马来酸酐的含量为10wt％～20wt％；
所述十六烷基二甲基丙烯氯化铵的含量为60wt％～70wt％；
改性蒙脱土MT230的含量为0.1wt％～0.3wt％。
5.根据权利要求1所述的聚合物驱增效剂，其特征在于，(2)中所述引发剂选自过硫酸钾或过硫酸铵。
6.根据权利要求1所述的聚合物驱增效剂，其特征在于，所述引发剂在溶液B中的质量含量为0.5wt％～1wt％。
7.根据权利要求1所述的聚合物驱增效剂，其特征在于，(3)中所述加热温度为50～100℃；
优选地，加热温度为55～80℃。
8.一种权利要求1～7所述的聚合物驱增效剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照权利要求1的配比，将含有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和纳米活性材料的原料与水混合，搅拌，得到所述低分子聚合物活性增效剂。
9.一种低分子量聚合物增效体系，其特征在于，含有低分子量聚合物和聚合物驱增效剂；
所述低分子量聚合物的分子量为≤1000万；
所述聚合物驱增效剂含有权利要求1～7所述的聚合物驱增效剂或权利要求8所述的制备方法制备的聚合物驱增效剂。
10.一种权利要求9所述的体系的应用，其特征在于，所述低分子聚合物活性增效体系在500ppm用量下，可将体系界面活性降低至最高10-3mN/m数量级，驱油效率提高70％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Cong Inventor after: Wu Wenwei Inventor before: Zhao Cong Inventor before: Wu Wenwei Inventor before: Tian Yuqin |