CN114456312A - 一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物及其制备方法，该乳液型多元共聚物是由水溶性单体和耐温耐盐功能单体在油相中聚合反应生成，通过提高耐温耐盐功能单体的含量，提高乳液型多元共聚物的耐温耐盐性能。所述的合成原料组分加量为：水溶性单体占比为10‑30％，耐温耐盐单体占比为10‑30％，油相占比为20‑30％，乳化剂占比为3‑10％，蒸馏水占比为10‑30％，引发剂占比为0.003％‑0.06％，转相剂占比为0.005％‑0.1％。该多元共聚物能够有效解决常规的乳液型聚丙烯酰胺形成的冻胶体系难以满足高温高盐油藏调驱措施6个月热稳定性要求的问题，从而在海上高温高盐油田在线调驱措施中大规模应用，具有非常强烈的技术需求，经济效益优异。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发增产措施化学技术领域，更具体地说涉及一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物及其制备方法。
背景技术
由于海上油田具有充足的海水资源，因此有很多油田采用注海水开发方式，随着水驱开发的不断进行，含水上升成为注水开发油田必然面临的开发矛盾，调驱已经成为目前注水开发油田一项非常重要的稳油控水措施，目前应用最广泛的调驱剂为聚合物冻胶。另外，海上平台空间狭小，为了尽可能减小调驱施工占地面积，海上油田调驱多采用乳液型聚合物冻胶在线注入方式施工。
对于海上中低温中低盐油藏来说，多使用乳液型聚丙烯酰胺与酚醛树脂型交联剂形成的冻胶体系进行调驱措施施工。但是，由于海水中含无机盐组分较多，矿化度接近4×104mg/L，对于油藏温度超过90℃的油田来说，常规的乳液型聚丙烯酰胺与酚醛树脂型交联剂形成的冻胶体系难以满足调驱措施6个月的热稳定性要求，多在1个月以内即脱水降解。因此，目前市场上尚无满足海上油田耐温耐盐技术要求的乳液型聚合物供海上高温高盐油田在线注入调驱使用，技术需求十分强烈。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的乳液型聚丙烯酰胺在高温高盐油藏条件下热稳定性较差，提供了一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物及其制备方法，该多元共聚物大幅提高了具有该功能聚合物在油藏温度90-120℃、注入水矿化度(2-4)×104mg/L条件下的热稳定性，解决了海上油田无耐温耐盐在线注入调驱药剂可用性的问题。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物及其制备方法，按照下述步骤进行：
步骤1，水溶液的配制：向蒸馏水中加入水溶性单体和耐温耐盐功能单体，充分搅拌溶解，溶解完全后，使用20％氢氧化钠水溶液调节上述水溶液至pH在6-8之间，同时控制水溶液的温度不高于20℃，其中，水溶性单体在全部合成原料总重量中的占比为10-30％，耐温耐盐单体在全部合成原料总重量中的占比为10-30％，蒸馏水在全部合成原料总重量中的占比为10-30％；
步骤2，油溶液的配制：在搅拌条件下，加入油相至乳化罐，向油相中加入乳化剂，充分搅拌溶解，待完全溶解后，使用乳化泵乳化油溶液，其中，油相在全部合成原料总重量中的占比为20-30％，乳化剂在全部合成原料总重量中的占比为3-10％；
步骤3，聚合反应过程：在搅拌条件下，将步骤1制备得到的水溶液转移至盛放有步骤2制备得到的油溶液的乳化罐内，向上述乳化罐内通入高纯氮气30分钟后，加入引发剂，同时打开循环冷却液回流，控制乳化罐内反应液的温度在85℃以内，反应4-6小时，其中，引发剂在全部合成原料总重量中的占比为0.003％-0.06％；
步骤4，转相过程：步骤3的反应完毕后，冷却至室温20-25℃，使用转移泵，将乳化罐内反应液转移至转相罐中，加入转相剂，反应2-3小时，待反应结束后，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物，上述多元共聚物为半透明棕黄色液体，其中，转相剂在全部合成原料总重量中的占比为0.005％-0.1％。
合成开始前，需要将药剂溶解罐和管线清洗干净，其它与物料接触的容器和管线须用蒸馏水进行冲洗干净至电导率小于10μs/cm。
水溶性单体采用丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一种或几种。
耐温耐盐单体采用N-乙烯吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
油相采用正己烷、环己烷、石脑油、白油中的一种或几种。
乳化剂采用十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温40、吐温80、司盘60、司盘80中的一种或几种。
引发剂采用偶氮二异丁基脒盐酸盐、亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈中的一种或几种。
转相剂采用十二烷基酚聚氧乙烯醚、一二轻乙基月桂酞胺、失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或几种。
本发明的有益效果为：本发明制备得到的乳液型多元共聚物为液体能够实现海上油田在线注入，可大幅降低注入施工占地面积，施工工艺简单、安全便利；
本发明制备得到的多元共聚物耐温耐盐性能优异，与酚醛树脂交联剂配合使用，能够实现在油藏温度90-120℃、注入水矿化度(2-4)×104mg/L条件下，乳液聚合物冻胶调驱体系热稳定时间超过180天，粘度保留率达到80％以上；
本发明制备得到的多元共聚物有效含量高，最高可达到45-50％；
本发明制备得到的多元共聚物合成工艺简单，原料成本低，经济效益显著，有利于规模化推广应用；
本发明制备得到的多元共聚物能够用于海上高温高盐油田调驱作业，增油降水效果显著，具有良好的市场推广前景。
附图说明
图1是本发明合成的耐温耐盐乳液型多元共聚物与酚醛树脂型交联剂成胶后的情况照片。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例中的有效含量测定方法为：使用无水乙醇，萃取产生沉淀后，收集过滤物，在60℃下干燥2h，干重与湿重的比值即为有效含量。
实施例1
一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，准备原料：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、白油、氢氧化钠、乳化剂、引发剂、转相剂、蒸馏水。
将药剂溶解罐及管线清洗干净，用蒸馏水冲洗干净至电导率小于10μs/cm。往单体溶解罐中加入200kg蒸馏水，200kg的丙烯酰胺，200kgAMPS；加氢氧化钠调节pH值至7；控制温度15℃。在搅拌条件下，加入白油200kg至乳化罐，加乳化剂150kg，开启乳化泵，乳化。在搅拌条件下，将溶解后的单体转移至乳化罐，加入引发剂0.5kg，同时打开循环冷却液回流，控制温度在85℃以内。恒温反应6h。反应完毕后，冷却至室温后，将釜内液体转移至转相罐中，加入转相剂10kg，反应2小时，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物。
实施例2
一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，准备原料：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、白油、氢氧化钠、乳化剂、引发剂、转相剂、蒸馏水。
将药剂溶解罐及管线清洗干净，用蒸馏水冲洗干净至电导率小于10μs/cm。往单体溶解罐中加入200kg蒸馏水，100kg的丙烯酰胺，300kgAMPS；加氢氧化钠调节pH值至7；控制温度15℃。在搅拌条件下，加入白油200kg至乳化罐，加乳化剂150kg，开启乳化泵，乳化。在搅拌条件下，将溶解后的单体转移至乳化罐，加入引发剂0.5kg，同时打开循环冷却液回流，控制温度在85℃以内。恒温反应5h。反应完毕后，冷却至室温后，将釜内液体转移至转相罐中，加入转相剂10kg，反应2小时，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物。
实施例3
一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，准备原料：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、白油、氢氧化钠、乳化剂、引发剂、转相剂、蒸馏水。
将药剂溶解罐及管线清洗干净，用蒸馏水冲洗干净至电导率小于10μs/cm。往单体溶解罐中加入200kg蒸馏水，100kg的丙烯酰胺，300kgAMPS；加氢氧化钠调节pH值至7；控制温度15℃。在搅拌条件下，加入白油150kg至乳化罐，加乳化剂200kg，开启乳化泵，乳化。在搅拌条件下，将溶解后的单体转移至乳化罐，加入引发剂0.5kg，同时打开循环冷却液回流，控制温度在85℃以内。恒温反应5h。反应完毕后，冷却至室温后，将釜内液体转移至转相罐中，加入转相剂10kg，反应2小时，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物。
实施例4
一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，准备原料：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、白油、氢氧化钠、乳化剂、引发剂、转相剂、蒸馏水。
将药剂溶解罐及管线清洗干净，用蒸馏水冲洗干净至电导率小于10μs/cm。往单体溶解罐中加入200kg蒸馏水，200kg的丙烯酰胺，200kgAMPS；加氢氧化钠调节pH值至7；控制温度15℃。在搅拌条件下，加入白油200kg至乳化罐，加乳化剂150kg，开启乳化泵，乳化。在搅拌条件下，将溶解后的单体转移至乳化罐，加入引发剂1kg，同时打开循环冷却液回流，控制温度在90℃以内。恒温反应4h。反应完毕后，冷却至室温后，将釜内液体转移至转相罐中，加入转相剂10kg，反应2小时，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物。
成胶实验验证实施例
将实施例1-4所得的耐温耐盐乳液型多元共聚物与酚醛树脂型交联剂复配，并置于恒温箱中反应成胶，测试180天后冻胶体系粘度变化情况，实验用水为NaCl盐水，矿化度为40000mg/L，实验温度为120℃，实验数据如表1所示：
表1乳液型多元共聚物与酚醛树脂型交联剂成胶实验
由表1可知，耐温耐盐乳液型多元共聚物与酚醛树脂型交联剂成胶性能良好，180天后，粘度保留率在80％以上。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，水溶液的配制：向蒸馏水中加入水溶性单体和耐温耐盐功能单体，充分搅拌溶解，溶解完全后，使用20％氢氧化钠水溶液调节上述水溶液至pH在6-8之间，同时控制水溶液的温度不高于20℃，其中，水溶性单体在全部合成原料总重量中的占比为10-30％，耐温耐盐单体在全部合成原料总重量中的占比为10-30％，蒸馏水在全部合成原料总重量中的占比为10-30％；
步骤2，油溶液的配制：在搅拌条件下，加入油相至乳化罐，向油相中加入乳化剂，充分搅拌溶解，待完全溶解后，使用乳化泵乳化油溶液，其中，油相在全部合成原料总重量中的占比为20-30％，乳化剂在全部合成原料总重量中的占比为3-10％；
步骤3，聚合反应过程：在搅拌条件下，将步骤1制备得到的水溶液转移至盛放有步骤2制备得到的油溶液的乳化罐内，向上述乳化罐内通入高纯氮气30分钟后，加入引发剂，同时打开循环冷却液回流，控制乳化罐内反应液的温度在85℃以内，反应4-6小时，其中，引发剂在全部合成原料总重量中的占比为0.003％-0.06％；
步骤4，转相过程：步骤3的反应完毕后，冷却至室温20-25℃，使用转移泵，将乳化罐内反应液转移至转相罐中，加入转相剂，反应2-3小时，待反应结束后，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物，上述多元共聚物为半透明棕黄色液体，其中，转相剂在全部合成原料总重量中的占比为0.005％-0.1％。
2.根据权利要求1所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，其特征在于：水溶性单体采用丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一种或几种；耐温耐盐单体采用N-乙烯吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，其特征在于：油相采用正己烷、环己烷、石脑油、白油中的一种或几种；乳化剂采用十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温40、吐温80、司盘60、司盘80中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物，其特征在于：引发剂采用偶氮二异丁基脒盐酸盐、亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈中的一种或几种；转相剂采用十二烷基酚聚氧乙烯醚、一二轻乙基月桂酞胺、失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或几种。
5.制备如权利要求1-4任一所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物的方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，水溶液的配制：向蒸馏水中加入水溶性单体和耐温耐盐功能单体，充分搅拌溶解，溶解完全后，使用20％氢氧化钠水溶液调节上述水溶液至pH在6-8之间，同时控制水溶液的温度不高于20℃，其中，水溶性单体在全部合成原料总重量中的占比为10-30％，耐温耐盐单体在全部合成原料总重量中的占比为10-30％，蒸馏水在全部合成原料总重量中的占比为10-30％；
步骤2，油溶液的配制：在搅拌条件下，加入油相至乳化罐，向油相中加入乳化剂，充分搅拌溶解，待完全溶解后，使用乳化泵乳化油溶液，其中，油相在全部合成原料总重量中的占比为20-30％，乳化剂在全部合成原料总重量中的占比为3-10％；
步骤3，聚合反应过程：在搅拌条件下，将步骤1制备得到的水溶液转移至盛放有步骤2制备得到的油溶液的乳化罐内，向上述乳化罐内通入高纯氮气30分钟后，加入引发剂，同时打开循环冷却液回流，控制乳化罐内反应液的温度在85℃以内，反应4-6小时，其中，引发剂在全部合成原料总重量中的占比为0.003％-0.06％；
步骤4，转相过程：步骤3的反应完毕后，冷却至室温20-25℃，使用转移泵，将乳化罐内反应液转移至转相罐中，加入转相剂，反应2-3小时，待反应结束后，即得到耐温耐盐乳液型多元共聚物，上述多元共聚物为半透明棕黄色液体，其中，转相剂在全部合成原料总重量中的占比为0.005％-0.1％。
6.根据权利要求5所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物的制备方法，其特征在于：水溶性单体采用丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸中的一种或几种；耐温耐盐单体采用N-乙烯吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物的制备方法，其特征在于：油相采用正己烷、环己烷、石脑油、白油中的一种或几种；乳化剂采用十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温40、吐温80、司盘60、司盘80中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物的制备方法，其特征在于：引发剂采用偶氮二异丁基脒盐酸盐、亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈中的一种或几种；转相剂采用十二烷基酚聚氧乙烯醚、一二轻乙基月桂酞胺、失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或几种。
9.如权利要求1-4任一所述的一种海上油田调驱用耐温耐盐乳液型多元共聚物在海上油田调驱施工中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：乳液型多元共聚物适用的油藏温度为90-120℃，油藏的注入水矿化度为(2-4)×104mg/L，乳液型多元共聚物与酚醛树脂交联剂形成的乳液聚合物冻胶调驱体系的热稳定时间超过180天，乳液聚合物冻胶调驱体系的粘度保留率达到80％以上，乳液型多元共聚物的有效含量为45-50％。
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