深部调驱用聚合物单分散纳-微球及制备方法技术

技术编号:21908045 阅读:29 留言:0更新日期:2019-08-21 10:40
本发明专利技术涉及深部调驱用聚合物单分散纳‑微球,由以下组分按重量百分比组成:A类大分子0.05~2.5%,B类大分子0.05~2.5%,除氧剂0.002~0.05%,其余为矿化水;所述A类大分子为乙基醚或者丙基醚结构的直链水溶性聚合物;所述B类大分子为多羟基或者多酚基结构的水溶性聚合物。A类大分子和B类大分子的水溶液在混合过程中瞬间发生极强的超分子氢键效应,在极强氢键的驱动下,A类大分子与B类大分子发生分子间组装,迅速构建尺度可控的单分散纳‑微球性分散胶。所述单分散纳‑微球在多孔介质中渗流良好、深部调驱能力优异,其制备方法简单易行,高效快捷,绿色环保,不需要任何引发剂、交联剂、乳化剂、油相及辅助装置,具有广阔的工业化应用前景。

Polymer monodisperse nano-microspheres for deep profile control and flooding and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
深部调驱用聚合物单分散纳-微球及制备方法
本专利技术涉及深部调驱用聚合物单分散纳-微球及制备方法,属胶体与界面化学和油田化学领域。
技术介绍
经过天然能量开采后,绝大部分油藏进入水驱阶段,可以说注水开发是当前和未来很长一段时间油田开发的主体技术。注水开发过程中,受地层非均质性的影响,剖面和平面矛盾突出,注入水沿高渗条带推进,水驱波及程度低,稳产难度大。为此,在注入井中注入化学体系对储层进行调驱,促使液流转向是扩大注入水波及系数、提高原油采收率的关键。常用的调驱体系有泡沫、弱凝胶、冻胶分散胶、胶态分散胶、预交联颗粒和微球(XiongC,TangX.Technologiesofwatershut-offandprofilecontrol:Anoverview[J].ShiyouKantanYuKaifa(PetroleumExplorationandDevelopment),2007,34(1):83-88)。20世纪80年代初,Okubo提出“粒子设计”的概念,聚合物微球是具有圆球形且粒径在数十纳到数百微米范围的聚合物粒子,聚合物微球具有高的渗透性和可流动性。不同功能性基团表面的聚合物微球能够通过可控的聚合在实际中应用体现,故聚合物微球具有高度可设计性、耐温抗盐性、智能响应性和流度调控性能,在油藏深部调驱具有广阔的应用前景。聚合物微球主要用小尺寸的乳液滴为微反应器,采用反相乳液聚合法制备(林莉莉,郑晓宇,刘可成,等.分散聚合法制备深部调驱用交联聚合物微球[J].油田化学,2014,3:011)。也有学者用反相乳液法利用乳化剂合成了一种可以遇水膨胀的共聚物微球(PAMAS),该微球的移动效果好,大大提升了采收效率(马国艳,沈一丁,高瑞民,等.纳微米级丙烯酰胺微球调剖剂的应用性能研究[J].现代化工,2016,36(12):94-96)。聚合物微球调剖堵水的应用技术是最近几年来来发展起来的一种新型技术,杨长春等人利用聚合物微球对油藏进行深部的调剖堵水(杨长春,岳湘安,周代余,等.耐温耐盐聚合物微球性能评价[J].油田化学,2016,33(02):254-260)。戴姗姗等人用反相乳液法制作出了交联核壳微球,该微球在处理油田废水时有良好的吸附性,证明了微球吸附废水中油的高效性(戴姗姗,陈镇聪,黄志宇.一种交联核壳微球的合成及其结构与性能的研究[J].应用化工,2017,46(11):2094-2098)。陈红等人用微流控法与光引发剂成功制备了甲甲酯(MMA)/苯乙烯(St)共聚微球,该技术可以通过控制反应中乳化剂的含量,进而影响水分子在油相中的传质,最终达到对微球的微观控制(陈红,徐菊美,赵世成,等.微流控法制备PLGA微球及其性能研究[J].现代化工,2018,38(01):129-132)。王媛媛等人用微流控法制作微球,通过调节连续相/分散相的流速以及表面活性剂的比例,有效控制微球的微观大小、孔结构,同时改变环境的温度、pH也能对微球的体积大小产生影响(王媛媛,邱益生,马敬红,等.微流控法制备P(NIPA-co-MAA)水凝胶微球及其性能表征[J].东华大学学报(自然科学版),2018,44(01):93-99)。Choi等采用表面点击活性可控自由基聚合法制备了两亲聚合物分子链改性的纳米二氧化硅纳球,该纳球在多孔介质中有良好的运移性能和非均质性调控性能,有效提高水驱后原油的采收率(ChoiSK,SonHA,KimHT,etal.Nanofluidenhancedoilrecoveryusinghydrophobicallyassociativezwitterionicpolymer-coatedsilicananoparticles[J].Energy&Fuels,2017,31(8):7777-7782)。聚合物微球是地面聚合-交联形成的纳-微尺度分散体,除聚合单体外,需要引发剂、交联剂和大量乳化剂、油相或有机溶剂,成本高,制备条件比较苛刻。因此,如何实现聚合物微球低碳、绿色、节能、简单、高效的制备,并实现深部处理是微球调驱面临的重大挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供深部调驱用聚合物单分散纳-微球,所述单分散纳-微球在多孔介质中渗流良好、深部调驱能力优异,可大幅度提高波及效率,显著提高高含水油田的采收率,有效驱动水驱油藏的高效开发,其原材料价廉易得,具有广阔的工业化应用前景。本专利技术的另一目的还在于提供所述深部调驱用聚合物单分散纳-微球的制备方法,该方法原理可靠,简单易行,高效快捷,不需要任何引发剂、交联剂、乳化剂、油相及辅助装置,绿色环保,节能减排优势十分明显,能够实现油藏的深部调驱,应用前景非常广阔,经济效益十分突出。为达到以上技术目的,本专利技术采用以下技术方案。本专利技术基于超分子理论,以乙基醚或者丙基醚结构的直链水溶性聚合物(简称A类大分子)为氢受体,以多羟基或者多酚基结构的水溶性聚合物(简称B类大分子)为氢供体,A类大分子和B类大分子的水溶液在混合过程中瞬间发生极强的超分子氢键效应,在极强氢键的驱动下,A类大分子与B类大分子发生分子间组装,迅速构建尺度可控的单分散纳-微球性分散胶。深部调驱用聚合物单分散纳-微球,由以下组分按重量百分比组成:A类大分子0.05~2.5%;B类大分子0.05~2.5%;除氧剂0.002~0.05%;其余为矿化水。所述A类大分子为乙基醚或者丙基醚结构的直链水溶性聚合物。所述A类大分子为聚丙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚。所述的聚丙二醇的分子结构式为:其中,x为聚合度所述的脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚的分子结构式为:其中R为烷基链—(CH2)nCH3(脂肪醇聚氧乙烯醚)、—CH=CHCH3(甲基烯丙醇聚氧乙烯醚)或者—CH=CH2(烯丙醇聚氧乙烯醚);n为聚合度。所述B类大分子为多羟基或者多酚基结构的水溶性聚合物。所述B类大分子为羧甲基-β-环糊精、栲胶、茶多酚。所述的羧甲基-β-环糊精的分子结构式为:所述的栲胶的分子结构式为:所述的茶多酚的分子结构式为:所述的除氧剂为硫脲。所述深部调驱用聚合物单分散纳-微球的制备方法,依次包括以下步骤:(1)将矿化水加入一定量的除氧剂搅拌溶解10~20min,然后均分成两份;(2)一份矿化水加入一定质量浓度的A类大分子,室温搅拌溶解10~30min;(3)一份矿化水加入一定质量浓度的B类大分子,室温搅拌溶解10~30min;(4)将A类大分子溶液和B类大分子溶液混合,两类水溶性聚合物通过氢键驱动构建,得到单分散纳-微球。所述深部调驱用聚合物单分散纳-微球,是由A类大分子水溶液和B类大分子水溶液在混合(接触)的过程中,受极强超分子氢键效应的驱动,发生分子间的组装构建的单分散纳-微尺度的球形分散胶。所述单分散纳-微球涉及4类A类大分子,3类B类大分子,A类大分子和B类大分子发生分子间的组装,因此有12种单分散纳-微球的分子结构,本专利技术旨在给出示范结构。①聚丙二醇与茶多酚构建的单分散纳-微球的结构为:其中,R1为—(CH2CH2CH2O)aH。②烯丙醇聚氧乙烯醚与羧甲基-β-环糊精构建的单分散纳-微球的结构为:其中,R2为—(CH2CH2O)b(CH2)dCH=CH本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.深部调驱用聚合物单分散纳‑微球,由以下组分按重量百分比组成:A类大分子               0.05~2.5%;B类大分子               0.05~2.5%;除氧剂                  0.002~0.05%;其余为矿化水;所述A类大分子为乙基醚或者丙基醚结构的直链水溶性聚合物;所述B类大分子为多羟基或者多酚基结构的水溶性聚合物。

【技术特征摘要】
1.深部调驱用聚合物单分散纳-微球,由以下组分按重量百分比组成:A类大分子0.05~2.5%;B类大分子0.05~2.5%;除氧剂0.002~0.05%;其余为矿化水;所述A类大分子为乙基醚或者丙基醚结构的直链水溶性聚合物;所述B类大分子为多羟基或者多酚基结构的水溶性聚合物。2.如权利要求1所述的深部调驱用聚合物单分散纳-微球,其特征在于,所述A类大分子为聚丙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚或烯丙醇聚氧乙烯醚。3.如权利要求1所述的深部调驱用聚合物单分散纳-微球,其特征在于,所述B类大分子为羧...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘锐蒲万芬
申请(专利权)人:西南石油大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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