CN114437289B - 一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法 - Google Patents
一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114437289B CN114437289B CN202011204584.6A CN202011204584A CN114437289B CN 114437289 B CN114437289 B CN 114437289B CN 202011204584 A CN202011204584 A CN 202011204584A CN 114437289 B CN114437289 B CN 114437289B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- self
- polymer
- crosslinking polymer
- crosslinking
- alkali metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 170
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 33
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 23
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical group NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 21
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 19
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 14
- -1 allyl quaternary ammonium salt Chemical class 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 12
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical group [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical group 0.000 claims description 6
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical group [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical group [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 claims description 5
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical group [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 18
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 17
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 17
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 17
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 16
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- WSVDSBZMYJJMSB-UHFFFAOYSA-N octadecylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 WSVDSBZMYJJMSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 description 2
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical group CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZUGAOYSWHHGDJY-UHFFFAOYSA-K 5-hydroxy-2,8,9-trioxa-1-aluminabicyclo[3.3.2]decane-3,7,10-trione Chemical compound [Al+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O ZUGAOYSWHHGDJY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940048053 acrylate Drugs 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- HPPLZROUJULWGU-UHFFFAOYSA-N icosylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 HPPLZROUJULWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002332 oil field water Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- QGOYGJJMHYYAJS-UHFFFAOYSA-N pentacosylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 QGOYGJJMHYYAJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIRNEODMTPGRGV-UHFFFAOYSA-N pentadecylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 JIRNEODMTPGRGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/52—Amides or imides
- C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/588—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of specific polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本发明公开了一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法，属于油田调驱领域。该自交联聚合物的化学结构式如下式(I)所示：
其中，R为碳原子数为15‑25的碳链烷基，X‑为Cl‑或者Br‑；y＝0.01‑0.3，z＝0.001‑0.05，x+y+z＝1。该聚合物成胶可逆，具有深部调剖的效果，特别适用于作为油田调剖剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及油田调驱领域，特别涉及一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法。
背景技术
油田注水开发到中后期以后，注入井近井地带剩余油较少、油水分布关系日益复杂，多层高含水的现象越来越普遍，层内矛盾日益突出，传统近井地带的转向方法已无法大幅度提高地层采收率。所以，在油田开发后期，一般采用深部转向技术作为开发手段。深部调驱技术是治理层间、层内和平面注采矛盾、控制注水无效循环的有效技术措施，该技术的核心实现调剖剂在地层深部有效放置，保证后续驱替流体转向，启动更多低渗透，实现增油降水目的。目前，交联聚合物凝胶是应用最广泛的调驱剂，在油田稳产中发挥着重要作用。
目前，传统的化学交联聚合物凝聚合反应物胶体系包括：聚合物、交联剂，以形成化学交联凝聚合反应物胶体系。例如，该聚合物可以是部分水解聚丙烯酰胺，交联剂可以是柠檬酸铝。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
现有技术提供的聚合物凝聚合反应物胶体系在注入地层后，经过剪切、滞留吸附、色谱分离、水侵稀释后，凝聚合反应物胶体系的强度、封堵整体性、长期稳定性均降低明显，并且成胶不可逆，成胶后难以再驱动细孔喉盲端剩余油。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法，能够解决上述技术问题。
具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种自交联聚合物，所述自交联聚合物包括：多个如以下化学结构式(I)所示的结构单元：
其中，R为碳原子数为15-25的碳链烷基，X-为Cl-或者Br-；
M为碱金属；
y＝0.01-0.3，z＝0.001-0.05，x+y+z＝1。
在一些可能的实现方式中，所述自交联聚合物的粘均分子量为500万-2000万。
另一方面，本发明实施例还提供了一种自交联聚合物的制备方法，所述制备方法包括：
使丙烯酰胺单体与烯丙基季铵盐在引发剂作用下进行聚合反应，得到聚合反应物；
在水解剂碱金属盐的作用下，使所述聚合反应物进行高温水解，得到所述自交联聚合物。
在一些可能的实现方式中，所述丙烯酰胺单体与所述烯丙基季铵盐的摩尔比为95-99.9：0.1-5。
在一些可能的实现方式中，所述引发剂包括氧化剂和还原剂，其中，所述氧化剂为过硫酸铵，所述还原剂为亚硫酸氢钠。
在一些可能的实现方式中，所述聚合反应的引发温度为5℃-30℃。
在一些可能的实现方式中，所述水解剂为碱金属氢氧化物和/或碱金属碳酸盐。
在一些可能的实现方式中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
在一些可能的实现方式中，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾。
再一方面，本发明实施例还提供了一种油田调驱剂，所述油田调驱剂包括上述的任一种自交联聚合物。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的自交联聚合物为三元共聚物，其中，丙烯酰胺单元为亲水单元，保证了该聚合物具有较高的分子量与良好的水溶性；丙烯酸钠单元来为分子间提供静电斥力，使得分子链更为舒展，利于提高聚合物溶液的粘度；烯丙基季铵盐作为含有刚性结构的疏水单体，能够使得聚合物溶液由于疏水缔合作用自发聚集自组装，形成具有一定强度的物理网状交联结构，并且，该疏水单体中含有刚性基团，利于大幅度提高聚合物的耐温抗盐性与老化稳定性。本发明实施例提供的该聚合物能够发生自交联，形成具有更高强度的物理网状交联结构。并且，在高压差条件下，聚合物的物理网状交联结构能够被破坏，而使得粘度降低，以保证良好的注入性，而在低压差条件下，聚合物的物理网状交联结构恢复，粘度得以大幅度提高，使得该聚合物成胶可逆，从而具有深部调剖的效果。并且，本发明实施例提供的具有上述化学结构式的聚合物具有优异耐温抗盐性、长期稳定性和封堵整体性，使得该聚合物特别适用于作为油田调剖剂使用。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物包括：多个如以下化学结构式(I)所示的结构单元：
其中，R为碳原子数为15-25的碳链烷基，X-为Cl-或者Br-；
M为碱金属，例如钠、钾等金属；
y＝0.01-0.3，z＝0.001-0.05，x+y+z＝1。
其中，y＝0.01～0.3，进一步为0.03～0.25，更进一步为0.05～0.20，再进一步为0.08～0.18，最进一步为0.1～0.16。
z＝0.001～0.05，进一步为0.003～0.05，更进一步为0.005～0.03，再进一步为0.008～0.02，最进一步为0.01～0.02。
R基团中，碳原子数目为15～25，进一步为15～22，更进一步为18～20。
举例来说，当M为钠时，该聚合物中结构单元的化学结构式如下所示：
本发明实施例提供的具有上述化学结构式的自交联聚合物为三元共聚物，其中，丙烯酰胺单元为亲水单元，改善了该聚合物的水溶性；丙烯酸钠单元来为分子间提供静电斥力，使得分子链更为舒展，利于提高聚合物溶液的粘度；烯丙基季铵盐作为含有刚性结构的疏水单体，能够使得聚合物溶液由于疏水缔合作用自发聚集自组装，形成具有一定强度的物理网状交联结构，并且，该疏水单体中含有刚性基团，利于大幅度提高聚合物的耐温抗盐性与老化稳定性。本发明实施例提供的该聚合物能够发生自交联，形成具有更高强度的物理网状交联结构。并且，在高压差条件下，聚合物的物理网状交联结构能够被破坏，而使得粘度降低，以保证良好的注入性，而在低压差条件下，聚合物的物理网状交联结构恢复，粘度得以大幅度提高，使得该聚合物成胶可逆，从而具有深部调剖的效果。并且，本发明实施例提供的具有上述化学结构式的聚合物具有优异耐温抗盐性、长期稳定性和封堵整体性，使得该聚合物特别适用于作为油田调剖剂使用。
需要说明的是，本发明实施例中所涉及的自交联聚合物具有疏水单体，但是同时具有水溶性，以满足油田应用性能的基本需求。虽然疏水单体会造成聚合物溶解性下降，但可以通过分子结构设计中引入亲水性单体丙烯酰胺单元能够改善聚合物的水溶性。引入的疏水单体是含有长链的大侧基的功能单体，使得大分子链的疏水侧基具有逃离水溶液的特性而发生分子间的聚集，进而形成超高分子网络结构，聚合物表观粘度进而大幅度提高。
本发明实施例所述的聚合物能够发生自交联，实质上是疏水缔合作用，简单而言，由于大分子链上疏水侧基具有疏水作用，具有逃离水分子的特点，自发形成疏水链段朝内且亲水链段朝外聚集形态，是一种溶液自组装行为，是高分子在水溶液中聚集形态的变化，故疏水缔合作用只是溶液结构的变化，本发明实施例涉及的自交联是一种物理交联，与常规化学交联不同，并非形成了新的化学键，也就是并不是结构单元之间的连接。
在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的自交联聚合物的粘均分子量为500万-2000万，进一步为800～2000万，更进一步为1000～1800万，再进一步为1000～1600万，例如为500万、600万、1000万、1200万、1500万、1600万、1800万、2000万等。具有上述粘均分子量的聚合物能够进一步优化上述技术效果。
另一方面，本发明实施例还提供了上述自交联聚合物的制备方法，其中，该制备方法包括：
使丙烯酰胺单体与烯丙基季铵盐在引发剂作用下进行聚合反应，得到聚合反应物。
其中，丙烯酰胺单体与烯丙基季铵盐单体在引发剂条件下打开双键，形成聚合物，是由小分子形成大分子的过程。
在水解剂碱金属盐的作用下，使聚合反应物进行高温水解，得到自交联聚合物。
其中，水解是丙烯酰胺单体单元水解形成丙烯酸盐单元的过程，例如，该丙烯酸盐单元可以是丙烯酸钠单元，其能够增加大分子链之间的静电斥力，增大流体力学体积，也就是表观粘度增加，并且可以增加聚合物的水化性能。
本发明实施例提供的聚合物的制备方法，为后水解法引入丙烯酸盐单元(丙烯酸盐单体是由丙烯酰胺单体单元与水解剂在高温条件下水解反应产生的，例如为丙烯酸钠单元)，通过使丙烯酰胺单体、烯丙基季铵盐在引发剂作用下进行共聚反应，聚合反应完成后，按照一定水解度加入水解剂进行高温水解，进而获得自交联聚合物。
为了尽可能避免副反应产物的生成，使丙烯酰胺单体与烯丙基季铵盐的摩尔比为95-99.9：0.1-5，进一步为97-99.5：0.5-3，再进一步为98-99.2：0.8-2，更进一步为98.5-99.2：0.8-1.5，最进一步为98.5-99：1.0-1.5。
本发明实施例所涉及的引发剂为本领域技术人员熟知的引发剂即可，并无特殊的限制，举例来说，引发剂包括氧化剂和还原剂，其中，氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，以获得更佳的引发效果。其中，引发剂中氧化剂的质量为总单体(总单体为丙烯酰胺+疏水单体两种单体)质量的0.01％-0.1％，还原剂的质量与氧化剂的质量可以相同。
在利用引发剂引发聚合反应时，使引发温度为5℃-30℃，进一步为5℃-15℃。
本发明实施例中，水解剂为碱金属氢氧化物和/或碱金属碳酸盐，示例地，碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。碱金属碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾。
在利用水解剂对聚合反应物进行高温水解时，该水解过程的水解度为4％-30％，进一步为5％-25％，再进一步为10％-20％。
再一方面，本发明实施例还提供了一种油田调驱剂，其中，该油田调驱剂包括上述任一种自交联聚合物。
根据地层渗透率及水流优势通道发育情况，该自交联聚合物可按不同浓度直接配制到油田回注水或清水中，应用于注水井调剖、调驱或油井堵水等措施，其使用浓度范围一般在500mg/L-20000mg/L。
本发明实施例提供的自交联聚合物在用于油田调驱剂时，至少具有以下优点：
(1)单组分成聚合反应物胶体系，克服了滞留吸附、色谱分离对体系配比的影响。
(2)交联反应可逆，成胶后强度可达35000mPa.s以上。
(3)具有良好的剪切稀释性。
(4)耐温耐盐性及长期稳定性好。
(5)油田调驱剂体系组分简单，施工更方便。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明：
实施例1
本实施例提供了一种自交联聚合物，其制备方法如下所示：
在反应容器中依次加入水、丙烯酰胺、N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵(也就是说，R基为十八烷基)，其中，丙烯酰胺：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵摩尔比为99.0：1.0，控制聚合体系中单体总浓度为25％，在5℃下，向聚合体系中加入过硫酸钾与亚硫酸氢钠组成的复合引发剂引发聚合，其中，过硫酸钾与亚硫酸氢钠质量比为1:1，过硫酸钾的质量为单体总质量的0.015％。使聚合体系置于绝热环境，当聚合体系中心温度升至最高不变，停止反应。聚合反应完成后将聚合反应物胶体进行造粒，按照水解度20％向胶粒中加入水解剂NaOH，混合均匀，将其转移到塑料袋中密封，然后在恒温烘箱中于95℃下水解2h。水解完成后，将聚合反应物胶体进行干燥，粉碎筛分获得自交联聚合物的干粉。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例1中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1550万。
将实施例1获得的自交联聚合物的干粉在45℃的条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L的盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为2.5h，并且，在90℃、7.34s-1DV-II粘度计下测试得到粘度为12225mPa·s，90℃室内老化180天，粘度保留率为89％。
实施例2
本实施例2提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：丙烯酰胺：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵摩尔比为99.9:0.1。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例2中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1815万。
将实施例2获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为1.5h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为340.5mPa·s，90℃室内老化180d粘度保留率为61％。
实施例3
本实施例3提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：丙烯酰胺：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵摩尔比改为99.5:0.5。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例3中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1620万。
将实施例3获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为2.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为5252mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为82.5％。
实施例4
本实施例4提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：丙烯酰胺：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵摩尔比改为98.5:1.5。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例4中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1458万。
将实施例4获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为3.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为15282mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为92％。
实施例5
本实施例5提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：丙烯酰胺：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵摩尔比改为98.0:2.0。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例5中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1415万。
将实施例5获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为4.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为21360mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为88％。
实施例6
本实施例6提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：97.0:3.0。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例6中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为952万。
将实施例6获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为4.5h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为35210mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为85％。
实施例7
本实施例7提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：丙烯酰胺：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵摩尔比改为95.0:5.0。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例7中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为613万。
将实施例7获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为7.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为33259mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为80％。
实施例8
本实施例8提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵改为N,N-二甲基-(对十五烷基苯)-烯丙基氯化铵。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例8中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1712万。
将实施例8获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为2.5h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为9565mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为91％。
实施例9
本实施例9提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵改为N,N-二甲基-(对二十烷基苯)-烯丙基氯化铵。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例9中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1558万。
将实施例9获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为3.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为18586mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为95％。
实施例10
本实施例10提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵改为N,N-二甲基-(对二十五烷基苯)-烯丙基氯化铵。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例10中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1328万。
将实施例10获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为4.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为21526mPa·s，90℃室内老化180d粘度保留率为83％。
实施例11
本实施例11提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：将水解度改为5％。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例11中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1595万。
将实施例11获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为5.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为5201mPa·s，90℃室内老化180d粘度保留率为93％。
实施例12
本实施例12提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：将水解度改为10％。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例12中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1612万。
将实施例12获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为4.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为15952mPa·s，90℃室内老化180d粘度保留率为91.5％。
实施例13
本实施例13提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：将水解度改为30％。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例13中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1552万。
将实施例13获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为2.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为11589mPa·s，90℃室内老化180d粘度保留率为90％。
实施例14
本实施例14提供了一种自交联聚合物，该自交联聚合物的制备方法与实施例1中涉及的聚合方法相同，区别在于：N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基氯化铵为N,N-二甲基-(对十八烷基苯)-烯丙基溴化铵。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92对实施例14中得到的自交联聚合物进行聚合物分子量测试，得到其粘均分子量为1625万。
将实施例14获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为4.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为1500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为3.0h，90℃、7.34s-1DV-II粘度计下粘度测试为13525mPa·s 90℃室内老化180d粘度保留率为90％。
实施例15
将实施例1获得的自交联聚合物的干粉在45℃条件溶于总矿化度为6.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为2000mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为3.0h，聚合物具有良好的挑挂性，常温条件采用六速旋转粘度计在170s-1、340s-1、511s-1不同剪切速率条件下测试粘度值分别为325mPa·s，205mPa·s，95mPa·s，聚合物具有良好的剪切稀释性。90℃条件采用六速旋转粘度计1min静切力为95Pa。在90℃上述模拟盐水条件下，利用
人造岩心中测试10000mg/L聚合物溶液突破压力值为5.45MPa/m，封堵率为99.5％。
实施例16
将实施例3获得的自交联聚合物的干粉在30℃条件溶于总矿化度为1.0×104mg/L、钙镁离子总浓度为500mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为2.0h，聚合物具有良好的挑挂性，常温条件采用六速旋转粘度计在170s-1、340s-1、511s-1不同剪切速率条件下测试粘度值分别为152mPa·s，95mPa·s，41mPa·s，聚合物具有良好的剪切稀释性。60℃条件采用六速旋转粘度计1min静切力为45Pa。在60℃上述模拟盐水条件下，利用
人造岩心中测试10000mg/L聚合物溶液突破压力值为4.21MPa/m，封堵率为98.9.％。
实施例17
将实施例6获得的自交联聚合物的干粉在40℃条件溶于总矿化度为15×104mg/L、钙镁离子总浓度为5000mg/L盐水中，配制成浓度为10000mg/L的聚合物溶液，聚合物溶解时间为4.0h，聚合物具有良好的挑挂性，常温条件采用六速旋转粘度计在170s-1、340s-1、511s-1不同剪切速率条件下测试粘度值分别为305mPa·s，212mPa·s，135mPa·s，聚合物具有良好的剪切稀释性。90℃条件采用六速旋转粘度计1min静切力为45Pa。在90℃上述模拟盐水条件下，利用
人造岩心中测试10000mg/L聚合物溶液突破压力值为6.78MPa/m，封堵率为99.0％。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自交联聚合物，其特征在于，所述自交联聚合物为三元共聚物，所述三元共聚物包括：多个如以下化学结构式(I)所示的结构单元：
其中，R为碳原子数为15-25的碳链烷基，X-为Cl-或者Br-；
M为碱金属；
y＝0.01-0.3，z＝0.001-0.05，x+y+z＝1；
所述结构单元包括丙烯酰胺单元、丙烯酸钠单元和具有芳香基团的烯丙基季铵盐单元；
所述三元共聚物的粘均分子量为500万-2000万；
所述三元共聚物能基于疏水缔合作用自发聚集，而形成强度大于35000mPa.s的网状交联结构。
2.一种如权利要求1所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
使丙烯酰胺单体与具有芳香基团的烯丙基季铵盐在引发剂作用下进行聚合反应，得到聚合反应物；
在水解剂碱金属盐的作用下，使所述聚合反应物进行高温水解，得到所述自交联聚合物。
3.根据权利要求2所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺单体与所述烯丙基季铵盐的摩尔比为95-99.9：0.1-5。
4.根据权利要求2所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括氧化剂和还原剂，其中，所述氧化剂为过硫酸铵，所述还原剂为亚硫酸氢钠。
5.根据权利要求2所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的引发温度为5℃-30℃。
6.根据权利要求2所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述水解剂为碱金属氢氧化物和/或碱金属碳酸盐。
7.根据权利要求6所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
8.根据权利要求6所述的自交联聚合物的制备方法，其特征在于，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾。
9.一种油田调驱剂，其特征在于，所述油田调驱剂包括权利要求1所述的自交联聚合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011204584.6A CN114437289B (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011204584.6A CN114437289B (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114437289A CN114437289A (zh) | 2022-05-06 |
| CN114437289B true CN114437289B (zh) | 2023-06-30 |
Family
ID=81357700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011204584.6A Active CN114437289B (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114437289B (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7056868B2 (en) * | 2001-07-30 | 2006-06-06 | Cabot Corporation | Hydrophobe associative polymers and compositions and methods employing them |
| CN102504097A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 阴阳离子自交联聚丙烯酰胺 |
| CN104099080B (zh) * | 2014-07-24 | 2017-01-11 | 西南石油大学 | 水溶性四元共聚物驱油剂及其制备方法 |
| CN109735315B (zh) * | 2018-12-22 | 2021-06-11 | 东营方立化工有限公司 | 一种环保型采油用延迟交联调剖剂及制备方法和用途 |
-
2020
- 2020-11-02 CN CN202011204584.6A patent/CN114437289B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114437289A (zh) | 2022-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106589225B (zh) | 深部调剖堵水用聚合物凝胶颗粒及其制备方法 | |
| CN105504158B (zh) | 在地层条件下可再交联的智能凝胶颗粒及其制备方法与应用 | |
| CN112250787B (zh) | 一种具有自愈合特性的凝胶颗粒堵漏剂及其制备方法与应用 | |
| US6823939B2 (en) | Methods of treating subterranean zones penetrated by well bores | |
| US11268009B2 (en) | Fiber assisted re-crosslinkable polymer gel and preformed particle gels for fluid loss and conformance control | |
| CN112898484B (zh) | 一种油气田调堵驱多功能药剂及其制作工艺 | |
| WO2019183390A1 (en) | Preformed particle gel for enhanced oil recovery | |
| JP7174162B2 (ja) | アクリルアミド共重合体及びその製造方法並びに応用 | |
| CN111139046A (zh) | 一种高分子凝胶复合型堵漏剂及其制备方法 | |
| CN105820804B (zh) | 耐高矿化度的油藏深部液流转向化学剂及其制法和应用 | |
| CN114437289B (zh) | 一种自交联聚合物、油田调驱剂及制备方法 | |
| CN113831482A (zh) | 一种基于叔胺基团的co2响应增粘聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN107686533B (zh) | 具有选择性堵水功能的聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN114014977B (zh) | 一种聚丙烯酰胺反相乳液调剖剂及其制备方法 | |
| CN114773527B (zh) | 一种多元共聚降滤失剂的制备方法及应用 | |
| CN116262801B (zh) | 一种高抗盐耐剪切调驱剂及其制备方法和应用 | |
| CN111518529A (zh) | 一种无机凝胶型调剖剂及调剖方法 | |
| CN111763507B (zh) | 一种强度可调星形聚合物凝胶泡沫调剖剂及其制备与应用 | |
| NO20230296A1 (en) | Fiber assisted re-crosslinkable polymer gel and preformed particle gels for fluid loss and conformance control | |
| CN106749899A (zh) | 一种抗高温高盐调剖堵水用聚合物成胶剂的制备方法 | |
| CN114426637B (zh) | 堵水调剖用疏水缔合聚合物及其制备方法与应用 | |
| CN117050227B (zh) | 可提高采收率的核壳结构微球调驱剂及其制备方法 | |
| CN109810684A (zh) | 一种用于驱油聚合物除氧的微纳米胶囊及其制备方法 | |
| CN116535566B (zh) | 耐高温酸化压裂用胶凝剂及其制备方法 | |
| CN115894754B (zh) | 一种用于调剖剂的苯基纳米微球交联剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |