一种部分交联部分支化共聚物驱油剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种部分交联部分支化共聚物驱油剂，其原料组成组分以重量份计包括：丙烯酰胺100份，过硫酸钾0.015～0.1份，四甲基乙二胺0.002～0.06份，烯丙基化合物0.005～0.3份，交联剂0.0002～1份。本发明专利技术还提供了上述部分交联部分支化共聚物驱油剂的制备方法，工艺步骤包括溶液的配制、聚合反应制备驱油剂。本发明专利技术为三次采油提供一种兼具良好的粘弹性能和耐老化性能的聚合物驱油。

Partially crosslinked partially branched copolymer oil displacement agent and preparation method thereof

The present invention provides a partially crosslinked partially branched copolymer oil displacement agent which consists of 100 portions of acrylamide, 0.015 to 0.1 parts of potassium persulfate, 0.002 to 0.06 copies of methyl ethylenediamine, 0.005 to 0.3 of allyl compounds and 0.0002 to 1 of crosslinker. The invention also provides a preparation method of the cross-linked partially branched copolymer flooding agent, which includes preparation of solution and preparation of oil displacement agent by polymerization reaction. The invention provides a polymer flooding with good viscoelasticity and aging resistance for the three time oil recovery.

【技术实现步骤摘要】
一种部分交联部分支化共聚物驱油剂及其制备方法
本专利技术属于石油开采中使用的驱油剂领域，具体涉及一种部分交联部分支化共聚物驱油剂。
技术介绍
根据油田开发阶段的不同，石油开采一般分为三个阶段：利用油层能量开采石油的一次采油，这一阶段的采油效率一般仅15％左右；通过向油层注入水、气，补充油层能量达到开采目的的二次采油，采油率在30～40％；通过物理、化学、生物等新技术开采原油的三次采油。为了将地层中残余油充分开采出来，亟需开发适宜于我国特殊地质条件的三次采油方法。发展较为成熟的三次采油技术主要有四大类：化学驱、热力驱、微生物驱及混合相驱。基于对油藏地质特征和残余油的认识，化学驱成为我国多数油田提高石油采收率的重要手段。而化学驱的核心是驱油剂的设计合成及驱油体系的调节。聚合物驱是化学驱最为重要的技术，即通过在注入水中加入水溶性聚合物，增大驱替相粘度，调整油水流度比，扩大驱替相波及体积，增强洗油效率，从而最大可能地提高驱油效率。并且聚合物驱操作简单，成本较低，可以与调剖堵水剂结合使用，兼具一定的渗透率调节作用。作为合成类水溶性高分子，以聚丙烯酰胺及其衍生物为主的合成类聚合物是目前化学驱中应用最广泛，取得效果最突出的聚合物驱油剂。按照结构划分，用作驱油剂的聚丙烯酰胺分为线性聚丙烯酰胺和交联型聚丙烯酰胺。线性部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)一般由聚丙烯酰胺在碱性条件下水解或者与丙烯酸盐共聚得到。但油藏的高温高盐环境及驱替过程的高剪切使线性聚丙烯酰胺迅速降解，且降解产生的羧基使同离子电荷排斥作用降低，粘度骤降，同时羧基与高价盐离子络合的作用进一步使得分子链收缩，甚至沉降。耐老化性能的研究发现，PH值、光照、矿化度、高温和强的机械剪切对线性聚丙烯酰胺粘度影响也很大。因此线性聚丙烯酰胺溶液不良的耐温抗盐性(耐老化)是其在高温高盐油藏和聚合物驱后油藏应用中的技术瓶颈，严重的影响了其实际使用效果。交联型聚丙烯酰胺大多采用地下交联方式，利用高价金属、酚醛等为交联剂与线型HPAM在地下交联而形成。我国的油田大多属于陆相沉积油田，非均质性严重，经过一次和二次采油后，油层中含水量高，注入的驱替液极易从高渗层窜入生产井，降低驱油效率。交联型聚丙烯酰胺能够有效的封堵高渗透层及大孔道，调整注入水剖面，使油藏的孔隙介质流动阻力均一化，扩大驱替液的波及体积，提高石油的采收率。作为驱油剂使用时，要求聚丙烯酰胺悬浮液拥有较好的运移能力，可以在孔隙中变形通过，因此要求具有较好的变形性能，同时具有优异的粘弹性能，能够有效地增加驱替相的粘度，改善其流度比，还应当具有优异的耐老化性能，这是交联型聚丙烯酰胺难以全部满足的。交联型聚丙烯酰胺粘度低，运移能力差，变形通过能力达不到要求，而线性聚丙烯酰胺粘弹性小，耐老化性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的是提供一种部分交联部分支化共聚物驱油剂，以为三次采油提供一种兼具良好的粘弹性能和耐老化性能的聚合物驱油；本专利技术的第二个目的在于提供制备部分交联部分支化共聚物驱油剂方法。针对以上专利技术目的，本专利技术提供一种部分交联部分支化共聚物驱油剂，其原料组成组分以重量份计包括：上述部分交联部分支化共聚物驱油剂，原料中的烯丙基化合物可以是烯丙基胺、烯丙基溴、烯丙基氯中的一种；但不限于这三种；优选烯丙基胺。上述部分交联部分支化共聚物驱油剂，原料中所述交联剂可以为酚醛交联剂或N,N-二甲基双丙烯酰胺；但不限于这二种。上述部分交联部分支化共聚物驱油剂，原料中所述烯丙基化合物优选为0.01～0.2份。上述部分交联部分支化共聚物驱油剂，原料中所述交联剂优选为0.01～0.5份。针对第二个专利技术目的，本专利技术提供一种上述部分交联部分支化共聚物驱油剂的制备方法，工艺步骤如下：(1)溶液的配制：将配方量的的丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺、烯丙基化合物和交联剂分别溶于不少于其配方量1.0倍质量份的去离子水中，配制各组分的溶液；(2)聚合反应制备驱油剂：将步骤(1)配制的丙烯酰胺溶液、交联剂溶液、烯丙基化合物溶液加入反应器中，在搅拌、10～60℃下持续通氮气除去反应器内和溶液中的氧气，然后在保持通氮气和温度条件下加入过硫酸钾溶液及四甲基乙二胺溶液引发体系聚合反应，待反应体系聚合至粘度明显增加停止通入氮气和搅拌，待体系凝胶后继续保温2～4小时，得到胶状驱油剂。在本专利技术的上述技术方案中，步骤(1)中溶解各组分的去离子水的总量一般为各原料组分总量的2～5倍，进一步优选为将100份丙烯酰胺溶于220～310份的去离子水中配成溶液；0.01～1份烯丙基化合物溶于10～20份的去离子水中配成溶液；0.0001～20份交联剂溶于10～60份的去离子水中配成溶液；0.015～0.1份过硫酸钾溶于10～20份去离子水中配成溶液；0.002～0.06份四甲基乙二胺溶于10～20份去离子水中配成溶液。在本专利技术的上述技术方案中，步骤(2)中最好将丙烯酰胺溶液、交联剂溶液、烯丙基化合物溶液依次加入，最好将四甲基乙二胺溶液和过硫酸钾溶液依次加入。在本专利技术的上述技术方案中，为了方便驱油剂的使用，可将所制得的胶状驱油剂进行切碎、烘干、粉碎、筛分，以得到粉状的驱油剂。本专利技术所述的部分交联部分支化结构的共聚物驱油剂的制备，采用水溶液自由基聚合，在此过程中通过丙烯酰胺自由基发生链转移反应，将部分原本可能耦合终止形成交联的丙烯酰胺链段通过链转移转化为支化链，而原有大部分交联结构不变，即形成了部分交联部分支化结构的聚合物凝胶。这种部分交联部分支化结构的凝胶，通过凝胶网络中稳定的化学交联结构保证了凝胶的耐老化性能和优良的热稳定性，又通过网络中大量支链的内增塑作用和增粘作用使凝胶的粘性和变形性增加，达到了耐老化性能与粘弹性能的平衡和共同提升。与现有技术相比，本专利技术具有以下十分突出的优点和技术效果：1、本专利技术制备的部分交联部分支化共聚物驱油剂兼具高交联度聚丙烯酰胺耐老化性能好和线性聚丙烯酰胺粘弹性大和变形性好的优点，其高交联度赋予其良好的耐老化性能，老化40天后其储能模量保留率约60％(见实施例1-5)，其支化结构赋予其较低的模量，较大的粘度和变形性，使其达到应用要求。2、本专利技术所述制备方法中所形成的部分交联部分支化结构的水凝胶，具有特殊的能量耗散机理。在凝胶发生变形时，其支化结构通过能量耗散机理将凝胶颗粒变形的能量消耗掉，大大提高凝胶颗粒的变形能力，其断裂伸长率是同等交联剂含量凝胶的270％(见图10)。附图说明图1为对比例1制备的全交联样品在老化过程中储能模量随老化时间的变化曲线图；图2为实施例1制备的部分交联部分支化聚丙烯酰胺(烯丙基胺改性)在老化过程中储能模量随老化时间的变化曲线图；图3为实施例2制备的部分交联部分支化聚丙烯酰胺(烯丙基溴改性)在老化过程中储能模量随老化时间的变化曲线图；图4为实施例3制备的部分交联部分支化聚丙烯酰胺(烯丙基胺改性)在老化过程中储能模量随老化时间的变化曲线图；图5为实施例4制备的部分交联部分支化聚丙烯酰胺(烯丙基胺改性)在老化过程中储能模量随老化时间的变化曲线图；图6为实施例5制备的部分交联部分支化聚丙烯酰胺(烯丙基胺改性)在老化过程中储能模量随老化时间的变化曲线图；图7为不同烯丙基化合物加入量制备的部分交联部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种部分交联部分支化共聚物驱油剂，其特征在于原料组成组分以重量份计包括：

【技术特征摘要】
2017.05.19 CN 20171035830871.一种部分交联部分支化共聚物驱油剂，其特征在于原料组成组分以重量份计包括：2.根据权利要求1所述部分交联部分支化共聚物驱油剂，其特征在于，所述烯丙基化合物为但不限于烯丙基胺、烯丙基溴和烯丙基氯中的一种。3.根据权利要求1或2所述部分交联部分支化共聚物驱油剂，其特征在于所述交联剂为为但不限于酚醛交联剂，N,N-二甲基双丙烯酰胺。4.根据权利要求1或2所述部分交联部分支化共聚物驱油剂，其特征在于，所述烯丙基化合物为0.01～0.2份。5.根据权利要求1或2所述部分交联部分支化共聚物驱油剂，其特征在于，所述交联剂为0.01～0.5份。6.权利要求1至5之一所述部分交联部分支化共聚物驱油剂的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)溶液的配制：将配方量的的丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺、烯丙基化合物和交联剂分别溶于不少于其配方量1.0倍质量份的去离子水中，配制各组分的溶液；(2)聚合反应制备驱油剂：将步骤(1)配制的丙烯酰胺溶液、交联剂溶液、烯丙基化合物溶液加入反应器中，在搅拌、10～60℃下持续通氮气除去反应器内和溶液中的氧气，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄光速，王超，李江波，郑静，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51