适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂及其制备方法，主要解决现有技术中存在的聚合物耐温抗盐及抗剪切性能差，不能满足三次采油要求的问题。本发明专利技术通过采用一种两性疏水缔合聚合物的控制剂，以聚合物重量份数计，包含5~99.9份的非离子水溶性单体；0~50份阴离子单体或/和阳离子单体；0.1~10份的具有表面活性的疏水单体、0.1～5份无机物以及1～20份表面活性剂的技术方案，较好的解决了该问题，可用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】
适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂及其制备方法
本专利技术涉及一种适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂及其制备方法。
技术介绍
国内各大油田经过一次、二次采油，原油含水率不断增加，部分大油田先后进入三次采油阶段。聚合物驱是三次采油的主要技术方法，驱油机理清楚，工艺相对简单，技术日趋成熟，是一项有效的提高采收率技术措施。聚合物的驱油机理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子链的粘度，改善驱替液的流度比，提高驱替效率和波及体积，从而达到提高采收率的目的。由于三次采油周期长，深层油井温度高，因此，三次采油用聚合物必须有良好的增粘、耐温、抗盐、抗剪切性，并且性能长期稳定。早期常用于强化石油开采（EOR）的聚合物驱的工业产品仅有部分水解聚丙烯酰胺（PAM），它依赖于高分子量和聚合物分子链上的离子和强极性侧基的排斥作用而达到增粘效果。但是，高分子量聚合物当受到较大的拉伸和剪切应力时，易于发生机械降解而丧失粘度，在低渗透率岩层中注入聚合物时尤为明显。水溶液中的阳离子，尤其是二价离子，会屏蔽聚合物中的离子基团，使聚合物分子链卷曲，流体力学体积减小甚至沉淀，从而使增粘性大大降低。当地层深度达20000英尺时，油层温度较高（约100℃），聚丙烯酰胺(PAM)中的酰胺基在高温水溶液中易水解，使聚合物溶液的抗盐性急剧下降。近年来，有关耐温抗盐型聚丙烯酰胺的研究主要通过在聚合物主链上引入大侧基或刚性侧基提高聚合物的热稳定性、引入抑制水解的单体或对盐不敏感的单体进行共聚来提高聚合物的耐水解及抗盐性能，或通过疏水基团的疏水缔合作用来改善聚合物的耐温抗盐性能。但由于共聚单体的质量或价格使得聚合物难以达到高分子量或产品具有较高的成本，在工业生产或在三次采油实际应用上会受到一些限制。目前三次采油中，能满足耐温抗盐要求的聚合物很少，不是价格太高就是性能不稳定，特别是不能满足矿化度100000mg/L以上，85℃以上高温的要求。疏水缔合水溶性聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的一类水溶性聚合物。由于其独特的增粘、抗盐、抗剪切等溶液性质，作为新型聚合物驱油剂应用于高盐、高剪切油藏开发具有良好的应用前景。因为在聚合物分子中引入疏水基团而生成的疏水缔合型共聚物，在水介质中它的疏水链节以类似于表面活性剂方式聚集并缔合，大分子线团的有效流体力学体积增大，水介质粘度提高，较大的侧基对聚合物分子主链起到屏蔽作用，减弱盐离子对-COO—基团的影响；并且较大的侧基还具有一定的空间位阻效应，增强链的刚性。但是现有研究表明该类聚合物的缔合能力和水溶性之间相互矛盾，水溶性好的聚合物往往疏水单体的碳链较短或含量较低，缔合效应不明显，需在较高的聚合物浓度下才表现出一定的缔合效果满足抗温抗盐性能；而含有长链或高含量的疏水单体的聚合物缔合能力很强，抗温抗盐性能好，但水溶性差，往往需要很长的时间才能完全溶解，失去了工业化应用的价值。如何能在二者之间找到理想的平衡点，是该类聚合物能否广泛应用于三次采油过程的关键。国内在疏水缔合聚合物方面开展了大量研究，其中西南石油学院、成都科技大学、中石油勘探开发研究院、石油大学、中北大学等均取得了较好的进展和成果。冯茹森等（CN1793189A）采用胶束共聚法合成了含丙烯酰胺、丙烯酸钠和烯丙基-烷基苯基醚三种结构单元的疏水缔合聚合物，虽然有较好的增粘效果，但烯丙基-烷基苯基醚单体的合成较为复杂；钟传蓉等（CN101293944A、CN101148582A）合成了含乙烯基稠环芳烃作为疏水单体的疏水缔合聚合物，聚合过程时间较长，只评价了45℃下聚合物在淡水及盐水中的增粘效果，抗盐效果评价了NaCl浓度<100000mg/L、CaC12浓度<1000mg/L的情况；欧阳坚等（CN1317501）高分子量疏水缔合聚合物，在75℃总矿化度12000mg/L，其中Ca2+和Mg2+为300mg/L，样品浓度为1500mg/L，采用布氏粘度计，剪切速率为36.7s-1粘度为15.6~12.4mPa.s；孔瑛等（CN1528734、CN1528797）合成了含氟碳基团的超高分子量水溶性疏水缔合型聚合物，评价了其在胜利盐水（总矿化度6000mg/L，钙镁离子500mg/L）70℃条件下的增粘性，其中含氟丙烯酸酯疏水单体的价格昂贵；江立鼎（新一族疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及其水溶液的流变性能，2007年硕士论文）采用表面活性单体NaAMC14S与AM水溶液均相共聚合的方法成功的制备了具有疏水嵌段结构的共聚物NaAMC14S/AM，克服了胶束共聚合使用普通表面活性剂所带来的若干缺点，共聚物NaAMC14S/AM的疏水微嵌段的长度可以通过调节外加电解质的用量来控制，但研究工作偏重于理论，没有在实际油田矿藏条件下的评价结果。纵观上述研究，目前合成疏水缔合聚合物最常用的方法是自由基胶束聚合法，采用此种方法聚合时需要加入大量的表面活性剂（如SDS）使疏水单体增溶在胶束内，但在聚合过程中加入大量的表面活性剂对聚合物的缔合行为有显著的影响，这些表面活性剂在聚合产物中与疏水链段相互作用，劣化了疏水缔合水溶性聚合物的性能。如果要除去这些表面活性剂，会增加分离及纯化等后处理过程的复杂性。为了简化后处理过程并增强聚合物的溶解性，可采用本身就具有表面活性的疏水性单体。这类单体同时含有疏水基团和亲水基团，在共聚合时不需要另外加入表面活性剂，可直接采用传统的自由基水溶液聚合，并且可使疏水单体高度无序无规则地引入共聚物中。但国外有研究（Ezzell,S.A.,McCormick,C.L.,Macromolecules1992,25(7),1881~1886）发现，这类离子型疏水单体的共聚物在水溶液中的临界缔合浓度是胶束共聚物相同疏水链长度的2倍以上，这点对疏水缔合聚合物在工业上的应用极为不利。由此可见，国内外研究人员对疏水缔合水溶性聚合物的结构、性质、增粘机理及应用做了大量研究、探索工作，但聚合物的评价基本根据大庆或胜利油田某些矿藏条件，温度和矿化度都不属于高温高盐型，对于矿化度100000mg/L以上，85℃以上高温的条件几乎没有涉及。本专利技术在对离子型、两性疏水缔合水溶性聚合物及疏水改性聚电解质的合成、结构表征及溶液性质方面进行广泛、深入的研究基础上，利用具有表面活性的单体与其相反电荷的离子型单体之间的相互作用，一是离子型单体对表面活性单体有增溶作用，不需在聚合时另加表面活性剂，二是可以形成两性疏水缔合聚合物，即使在疏水单体较低含量下聚合物也具有高效增粘及优良的耐温、抗盐和抗剪切性；在后水解过程中除了加入常规的碱之外，还加入一定量的表面活性剂，有助于聚合物的溶解并发挥协同增粘作用。本专利技术所述的适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂具有高增粘性、正盐敏性（遇盐变稠）、一定范围的正温敏性（升温变稠）和较低的临界胶束浓度，以及优良的抗老化、抗剪切能力，适合于总矿化度超过10万油藏驱油的要求，在三次采油工程中具有良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的聚合物耐高温抗高矿化度及抗剪切性能不能满足三次采油要求的问题，提供一种适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂，该聚合物具有高效增粘性、耐温抗盐（一定范围的遇盐变稠、升温变稠）、热稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂，所述的聚合物的分子量在200‑2000万之间，由以下单体或助剂组成的溶液在复合引发剂的存在下反应制得；所述的单体组成的溶液以重量份数计，包含以下组分：a)5~99.9份的非离子水溶性单体；b)0~50份阴离子单体或/和阳离子单体 ； c)0.1~10份的具有表面活性的疏水单体；d)0.1～5份无机物；e)1～20份表面活性剂；f)200~2000份的水；其中，所述复合引发剂，以上述全部单体重量百分比计，包含以下组分：(a) 0.003～0.5％的过硫酸盐；(b) 0.003～0.5％的亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐；(c) 0.003～1％的由NR1R2R3代表的叔胺类化合物或由N+R4R5R6R7代表的季铵类化合物或由NH2R8代表的脂肪胺类化合物，式中R1~R7均选自C1~C14直链或支链烷基或烷基衍生物，R8选自C1~C18直链或支链烷基或烷基衍生物；(d) 0.005～1％的偶氮类化合物；(e) 0.01～10％的尿素、硫脲；(f) 0.03～0.5％的乙二胺四乙酸二钠或二乙烯三胺五乙酸钠；(g) 0.03～0.5％的分子量调节剂；所述非离子水溶性单体选自水溶性乙烯基单体，所述乙烯基单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N‑异丙基丙烯酰胺、N‑N‑二甲基丙烯酰胺、N‑N‑二乙基丙烯酰胺和N‑羟甲基丙烯酰胺、N‑乙烯基甲酰胺、N‑乙烯基乙酰胺、N‑乙烯基吡啶及N‑乙烯基吡咯烷酮中的至少一种；阴离子单体选自2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、乙烯基苯磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸和/或其水溶性碱金属、碱土金属和铵盐中的至少一种；阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙基三甲基氯化铵中的至少一种；所述无机物为酸性氧化物、碱性氧化物或两性氧化物，表面活性剂为选自C8‑C16烷基硫酸钠、C8‑C16烷基苯磺酸钠的阴离子型表面活性剂、选自C8‑C16烷基三甲基溴（氯）化铵的阳离子型表面活性剂，选自烷基酚聚氧乙烯醚（EO=4~30）的非离子型中的至少一种。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于特高矿化度油藏的聚合物流度控制剂，所述的聚合物的分子量在200-2000万之间，由以下单体组成的溶液在复合引发剂的存在下反应制得；所述的单体组成的溶液以重量份数计，包含以下组分：a)5～99.9份的非离子水溶性单体；b)0～50且大于0份阴离子单体或/和阳离子单体；c)0.1～10份的具有表面活性的疏水单体；d)0.1～5份无机物；e)200～2000份的水；其中，所述复合引发剂，以上述全部单体重量百分比计，包含以下组分：(a)0.003～0.5％的过硫酸盐；(b)0.003～0.5％的亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐；(c)0.003～1％的由NR1R2R3代表的叔胺类化合物或由N+R4R5R6R7代表的季铵类化合物或由NH2R8代表的脂肪胺类化合物，式中R1～R7均选自C1～C14直链或支链烷基或烷基衍生物，R8选自C1～C18直链或支链烷基或烷基衍生物；(d)0.005～1％的偶氮类化合物；(e)0.01～10％的尿素、硫脲；(f)0.03～0.5％的乙二胺四乙酸二钠或二乙烯三胺五乙酸钠；(g)0.03～0.5％的分子量调节剂；所述非离子水溶性单体选自水溶性乙烯基单体，所述乙烯基单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基吡啶及N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种；阴离子单体选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、乙烯基苯磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸和/或其水溶性碱金属、碱土金属和铵盐中的至少一种；阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵中的至少一种；所述无机物为酸性氧化物、碱性氧化物或两性氧化物；所述聚合物流度控制剂的制备方法，依次包括以下几个步骤：(a)在反应釜中加入水、非离子水溶性单体、阴离子单体或/和阳离子单体、具有表面活性的疏水单体及助剂无机物；(b)加入部分的复合引发剂，搅拌均匀，形成溶液；(c)调节溶液的pH值至7～10，并通入氮气，将釜内温度降至10～30℃，然后加入其余的复合引发剂，继续通入氮气后，密封；(d)0.5～1小时后...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏燕敏，宋晓芳，苏智青，许汇，蔡红，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11