单体电荷相同缔合聚合物复合驱油剂及交替注入驱油方法技术

本发明专利技术属于化学驱提高原油采收率技术领域，提供了一种由单体电荷相同的疏水缔合聚合物、优选的表面活性剂或其组合物和水组成的复合驱油剂及交替注入驱油方法。所述的疏水缔合聚合物与优选的表面活性剂相互作用能使缔合聚合物粘度增加两个数量级以上，聚/表作用增粘效率最高，复合驱油剂的粘度随表面活性剂的加量先增加后降低，且优选的表面活性剂在岩石表面较易被疏水缔合聚合物置换出来。所述的驱油方法为多轮次交替注入，在驱油过程中有效调控流度突变的层位，改善驱油剂与原油的流度比。本发明专利技术解决了传统复合驱用量高、高粘驱油剂注入困难、产出液难处理的问题，可用于中低渗、化学驱后和稠油油藏的三次采油生产中。

【技术实现步骤摘要】
单体电荷相同缔合聚合物复合驱油剂及交替注入驱油方法
本专利技术属于化学驱提高原油采收率
，具体地说，涉及含疏水缔合聚合物和表面活性剂的复合驱油剂及驱油方法。
技术介绍
在油田开发过程中，复合驱是大幅度提高原油采收率的有效方法之一。复合驱油剂通常指聚合物驱油剂、表面活性剂驱油剂、碱驱油剂和生物驱油剂等驱油剂中任意两种或两种以上组合。然而，由于复合驱在应用中存在成本偏高、井筒和地层结垢、产出液处理困难等问题，制约了该技术的大规模应用。因此，开发更低成本、更高驱油效率和更广泛应用范围的复合驱技术是提高原油采收率领域的关键技术之一。流度是指某相流体有效渗透率与流体粘度比值。流度比是指驱替液的流度与被驱替液(原油)流度的比值。流度比的大小直接影响着驱替液的波及体积，进而影响原油采收率。控制和调节流度比是提高原油采收率的一个重要方向，目前最好的方法是提高驱替液的粘度。复合驱相关研究表明：改善流度是化学驱提高采收率的主要机理，没有聚合物辅助的低界面张力表面活性剂驱难以显著提高原油采收率(MABataweel，AYShivaprasad，HANasr-El-Din.Low-TensionPolymerFloodingUsingAmphotericsurfactantinHighSalinity/HighHardnessandHighTemperatureConditionsinSandstoneCores[J].SocietyofPetroleumEngineers,2012)。化学剂的成本是控制复合驱成本的关键因素，其中能够实现超低界面张力的表面活性剂是化学剂成本构成的主要部分。复合驱的驱油效率问题则更为复杂，现有研究表明：化学驱是否成功主要取决于驱替液在储层深部的渗流过程中能否保持流度控制能力(Farajzadeh.R,Rikovetsky.P,Lotfollahi.M,Lake,L.W.Simultaneoussorptionandmechanicalentrapmentduringpolymerflowthroughporousmedia[J].WaterResourcesResearch,2016,52(3):2279-2298.)。如果驱油体系在储层深部流度控制能力不减弱，甚至大幅度增强，必然有利于大幅度提高驱油效率。疏水缔合聚合物(HydrophobicallyAssociatingWater-SolublePolymers，简称HAWSP)，是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。在水溶液中，当聚合物浓度高于某一临界缔合浓度(CriticalAssociationConcentration，CAC)后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构(动态物理交联网络)，流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高(AlainHill,FrancoiseCandau,JosephSelb,PropertiesofHydrophobicallyAssociatingPolyacrylamides:InfluenceoftheMethodofSynthesis,Macromolecules,1993,26(17):4521-4532)。由于HAWSP所形成的超分子网络结构具有可逆恢复的特点，因此在不同溶液环境中和不同剪切速率下表现出良好的控制工作液流变性的能力，在钻井液和提高原油采收率方面具有巨大的应用潜力(TaylorKC,Nasr-El-DinHA,Water-SolubleHydrophobicallyAssociatingPolymersforImprovedOilRecovery:ALiteratureReview,SocietyofPetroleumEngineers,SPE29008,675-690)。疏水改性聚丙烯酰胺(Hydrophobically-ModifiedPolyacrylamide，简称HMPAM)是以丙烯酰胺和丙烯酸作为聚合物分子主链的一类疏水缔合聚合物，此类聚合物是HAWSP最主要的类型之一。此类聚合物已经实现工业化生产并且在油田的实际生产中获得了一定程度的应用，取得了良好效果(周守为，韩明，向问陶，张健等，渤海油田聚合物驱提高采收率技术研究及应用，中国海上油气，2006，18(6):386-389)。研究发现，某些表面活性剂可以在特定浓度范围内使HAWSP溶液的粘度大幅度上升，因为表面活性剂在溶液中与聚合物的疏水基团发生作用，增强了聚合物分子链间的疏水缔合作用，使得分子间缔合动态物理交联网络强度增大。从而使得疏水改性水溶性聚合物/表面活性剂组合物的增粘性、剪切稀释性、悬浮性、抗盐性、抗温性等性能相对于单独聚合物显著提升。研究认为：复合体系宏观流变行为的变化是由微观空间网络结构变化引起的，微观空间网络结构的变化过程是形成—加固—破坏。(BiggsS,SelbJ,CandauF.Effectofsurfactantonthesolutionpropertiesofhydrophobicallymodifiedpolyacrylamide[J].Langmuir,1992,8:838.)。针对复合驱提高采收率技术目前存在的问题，根据分子间相互作用原理，基于HAWSP和表面活性剂在固/液界面吸附与分子间相互作用的协同效应，可以设计具有新的流度调控机制的新型复合驱油剂，能够实现大幅度降低表面活性剂的用量和在渗流过程中大幅度提高驱替前缘的流度控制能力，因此该复合驱油剂具有用量低、注入性好、驱油效率高的特点，不仅可以用于常规化学驱适用的各类油藏条件，还可以用于低渗透油藏和聚驱后油藏的提高采收率技术中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含单体电荷相同的疏水缔合聚合物和表面活性剂的复合驱油剂及交替注入驱油方法。该驱油剂在驱油过程中具有新的流度控制机理，与传统二元复合驱相比较，该驱油剂的用量显著降低，注入性明显改善，流度调控能力更强，适用油藏范围更广泛。为了实现本专利技术目的，本专利技术首先提供一种含疏水缔合聚合物和表面活性剂的复合驱油剂。所述疏水缔合聚合物(HAWSP)为疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)及其衍生物干粉，其分子结构中包含丙烯酰胺单体单元、至少一种双亲不饱和疏水单体单元和至少一种烯属不饱和功能单体单元，且疏水单体单元与功能单体单元所带电荷同号；所述疏水单体为烷基二甲基烯丙基氯化铵、N-烷基取代丙烯酰胺或甲基丙烯酸烷基酯、2-丙烯酰胺基烷基磺酸及其钠盐等，其中烷基链碳原子数为8-22，优选为12-18；所述烯属不饱和功能单体任选丙烯酸、丙烯酸钠盐、丙烯酸铵盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠盐、甲基丙烯酸铵盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸钠盐、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠盐中的一种或多种，优选为丙烯酸、丙烯酸钠盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。前述HMPAM及其衍生物中，丙烯酰胺单体单元、双亲不饱和疏水单体单元和烯属不饱和功能单体单元按重量份计依次为60-80、1-5和39-15。前述HMPAM及其衍生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含疏水缔合聚合物和表面活性剂的复合驱油剂，其特征在于，所述复合驱油剂的配方为疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)、优选的表面活性剂或其组合物和水；复合驱油剂中，HMPAM的含量应高于临界缔合浓度(CAC)，优选的HMPAM含量为0.05％‑0.5％，表面活性剂或其组合物的含量为0.001％‑0.5％，其余为配制水。

【技术特征摘要】
1.含疏水缔合聚合物和表面活性剂的复合驱油剂，其特征在于，所述复合驱油剂的配方为疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)、优选的表面活性剂或其组合物和水；复合驱油剂中，HMPAM的含量应高于临界缔合浓度(CAC)，优选的HMPAM含量为0.05％-0.5％，表面活性剂或其组合物的含量为0.001％-0.5％，其余为配制水。2.根据权利要求1所述的HMPAM，其特征在于，所述HMPAM的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元、至少一种双亲不饱和疏水单体单元和至少一种烯属不饱和功能单体单元，且疏水单体单元与功能单体单元所带电荷相同；所述双亲不饱和疏水单体为烷基二甲基烯丙基氯化铵、N-烷基取代丙烯酰胺或甲基丙烯酸烷基酯、2-丙烯酰胺基烷基磺酸及其钠盐等，其中烷基链碳原子数为8-22；所述烯属不饱和功能单体任选丙烯酸、丙烯酸钠盐、丙烯酸铵盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠盐、甲基丙烯酸铵盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸钠盐、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠盐中的一种或多种，优选为丙烯酸、丙烯酸钠盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述HMPAM中，丙烯酰胺单体单元、疏水单体单元和烯属不饱和功能单体单元按重量份计依次为60-80、1-5和39-15。3.根据权利要求2所述的HMPAM，其特征在于，所述HMPAM具有阴离子疏水单体与阴离子功能单体或具有阳离子疏水单体与阳离子功能单体；所述疏水缔合聚合物中疏水单体单元、功能单体单元与表面活性剂所带电荷相反时，聚表之间疏水缔合作用与静电吸引作用具有最佳协同效应，可以同时增加分子间的疏水缔合强度及缔合点密度(见图2)，复合驱油剂的增粘能力最强，化学剂用量最少。4.根据权利要求1所述的表面活性剂或其...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯茹森，李华兵，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51