一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的製作方法

2023-11-06 12:59:07 1

本發明屬於高礦化度油藏驅油劑製備領域，特別涉及一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑。

背景技術：

本發明前，各油田聚合物驅提高採收率普遍採用的是部分水解聚丙烯醯胺(HPAM)作為驅油劑，HPAM作為驅油劑在使用過程中，存在著一些局限性和技術弱點，特別是HPAM抗鹽性能差，在高鹽(礦化度高於10000mg/L)條件下，HPAM會發生明顯的熱氧降解和水解作用，使其增黏效果變差，控制水油流度比的能大降低，導致聚合物力大驅的效果大幅度降低。兩親聚合物由於引入了少量的疏水基團，在溶液中形成可逆的空間網狀結構，從而使兩親聚合物擁有良好的增黏、抗溫抗鹽和抗剪切性能，有望替代HPAM成為高溫高鹽油藏聚合物驅的驅油劑。但普通的兩親聚合物屬於離子型兩親聚合物，在高鹽油藏中，由於鹽的靜電屏蔽作用，普通兩親聚合物的粘度會降低，無法滿足高鹽油藏聚合物驅的要求。本發明的一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑在高鹽油藏中具有優異的流度控制能力，具有非常大的應用潛力。

技術實現要素：

為了克服上述不足，本發明為高鹽油藏聚合物驅提供一種抗高鹽水溶性兩親聚合物驅油劑，該驅油劑通過分子結構設計，以丙烯醯胺作為親水單體，引入甜菜鹼型功能單體，使其具有「反聚電解質」特性，同時，引入少量帶有剛性基團且含有長鏈烷基的水溶性季銨鹽類單體作為締合單體，在引發劑的作用下，通過自由基共聚合反應得到一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑，使其在高鹽油藏中具有優異的流度控制能力。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑，其結構式如下：

其中，x、y為大於零的自然數。

優選的，所述驅油劑的重均分子量為1×106～1.47×106。

優選的，所述驅油劑的紅外光譜圖如圖2所示。

本發明還提供了一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的製備方法，以丙烯醯胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯醯胺基丙基-N-丙烷磺酸內鹽(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基對乙烯基苄基氯化銨(VDAC)為聚合單體，在引發劑存在條件下，進行共聚反應，即得。

優選的，所述AM、DMMPPS、VDAC的摩爾比為75-85：15-25：0.5-2。

優選的，所述引發劑用量佔聚合單體總質量的0.01％-0.1％。

優選的，所述共聚反應採用自由基聚合法。

優選的，所述共聚反應的引發溫度為35℃～45℃。

優選的，所述共聚反應在惰性氣體保護下進行。

本發明還提供了上述的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑在處理高礦化度油藏中的應用，所述油藏地層水礦化度高於1×104mg/L，油藏溫度不高於80℃。

本發明的目的是通過以下措施來實現的：發明一種鹽增黏兩親聚合物驅油劑。一種鹽增黏兩親聚合物驅油劑，包括丙烯醯胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯醯胺基丙基-N-丙烷磺酸內鹽(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基對乙烯基苄基氯化銨(VDAC)，引發劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA)。鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑各聚合單體的摩爾百分比分別為AM(75％-85％)、DMMPPS(15％-25％)、VDAC(0.5％-2％)，單體在溶劑去離子水中的質量濃度為20％-30％，引發劑用量佔單體總質量的0.01％-0.1％，引發溫度為35℃-45℃,採用自由基聚合法進行共聚反應，聚合反應過程中應N2保護。合成產物的特徵是油藏地層水礦化度越高，其黏度越大，增黏效果越好，控制水油流度比的能力越強，並具有一定的耐溫性能。

本發明的有益效果

(1)本發明用於高礦化度油藏聚合物驅，由於聚合物結構中含有甜菜鹼型功能單體，使其具有明顯的「反聚電解質」特性，同時，通過分子設計，在締合單體中引入剛性基團，從而使其具有一定的耐溫性能。

(2)本發明製備方法簡單、驅油效率高、實用性強，易於推廣。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。

圖1是驅油劑的合成路線圖。

圖2是驅油劑的紅外光譜圖。

圖3是驅油劑在不同鹽濃度下的掃描電鏡圖；其中，(a)驅油劑在3×104mg/L氯化鈉溶液中；(b)驅油劑在20×104mg/L氯化鈉溶液中。

圖4氯化鈉濃度與驅油劑分子平均粒徑的關係曲線圖。

圖5氯化鈉濃度與驅油劑表觀黏度的關係曲線圖。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

實施例1

鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑各聚合單體的摩爾比為AM:DMMPPS:VDAC＝84:15:1，單體在溶劑去離子水中的質量濃度為25％，引發劑用量佔單體總質量的0.05％，引發溫度為40℃，採用自由基聚合法進行共聚反應。其具體合成方法、相關表徵及性能測試如下所述。

一、鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的合成方法

採用自由基聚合法合成出鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑。準確稱取一定量的丙烯醯胺、N,N-二甲基-N-甲基丙烯醯胺基丙基-N-丙烷磺酸內鹽、N,N-二甲基十二烷基對乙烯基苄基氯化銨溶於一定量的去離子水中，各聚合單體的摩爾比為AM:DMMPPS:VDAC＝84:15:1，單體的總質量濃度為25％，然後置於250mL三口燒瓶中，不斷攪拌使之溶解。將三口燒瓶置於恆溫水浴中，通入N2並攪拌0.5小時至溶液澄清。用注射器將引發劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液注入，引發劑用量為單體總質量的0.05％。升溫至40℃，繼續通入N2不斷攪拌，將三口燒瓶密封放置6小時，最後得透明膠狀產物，取出剪成小塊，用乙醇沉澱提純三次，經真空乾燥、造粒得兩親聚合物產品，計算產率為92％左右。合成路線如圖1所示：

二、鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的表徵及性能

1、驅油劑組成表徵：

採用Vario EL Ⅲ(Elementar,Germany)元素分析儀對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的組成進行分析表徵，其C、H、N、S各元素的質量百分數分別為48.19％、6.98％、17.25％、1.41％，得到參與聚合反應的各單體真實摩爾比為AM:DMMPPS:VDAC＝84.15:14.89:0.96，結果表明各單體能很好的參與共聚反應。

2、驅油劑紅外表徵：

採用紅外光譜儀(NICOLET 6700,USA)對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的分子結構進行紅外表徵，如圖2所示。3420cm-1為-NH2的伸縮振動峰,1660cm-1為C＝O的伸縮振動峰，1450cm-1為C-N和N-H的混合面彎曲振動峰，說明合成產物中含有丙烯醯胺鏈段。此外，1190cm-1為S＝O的伸縮振動峰,1040cm-1為S-O的伸縮振動峰，602cm-1為C-S伸縮振動峰，說明N,N-二甲基-N-甲基丙烯醯胺基丙基-N-丙烷磺酸內鹽被成功的引入到聚合物分子鏈段中。2930cm-1為-CH3的特徵吸收峰，1320cm-1為-N-CH3伸縮振動峰，964cm-1為季銨鹽特徵吸收峰，727cm-1為長鏈烷基-(CH2)n-的搖擺振動峰，說明N,N-二甲基十二烷基對乙烯基苄基氯化銨也被成功引入到聚合物分子鏈中。

3、驅油劑在溶液中的微觀形貌：

採用Phenom ProX臺式掃描電鏡(Phenom,USA)對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑在溶液中的微觀形貌進行表徵，如圖3所示。結果表明鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑在不同濃度下的鹽溶液中由於締合作用均能形成超分子網狀結構。

驅油劑在不同濃度鹽溶液中的平均粒徑：

採用Nano ZS90(Malvern Instrument,England)納米粒度分析儀對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑在不同濃度鹽溶液中的平均粒徑進行測試(測試溫度為25℃，驅油劑濃度為500mg/L)，如圖4所示。結果表明隨著鹽濃度的增大，驅油劑在鹽溶液中的平均粒徑隨之增大，說明甜菜鹼型功能單體的內鹽鍵被外加的鹽破壞，驅油劑分子的流體力學半徑增大。

4、驅油劑在鹽溶液中的鹽增黏特性：

採用DV-II(Brookfield,USA)黏度計對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑在不同濃度鹽溶液中的表觀黏度進行測試(測試溫度為45℃，轉速為6轉/分鐘)，並採用另外一種驅油劑HPAM(分子量為1200萬，水解度為25％)進行性能對比，如圖5所示。結果表明對於均為2000mg/L相同加量的兩種驅油劑來說，當氯化鈉濃度從0增加到20×104mg/L時，鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑的表觀黏度從14.3mPa·s增加到了61.2mPa·s，而HPAM驅油劑的表觀黏度從109mPa·s降低到了1.8mPa·s。說明本發明的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅油劑具有明顯的鹽增黏特性。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，並不用於限制本申請，對於本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。