一种双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂及其制备方法，聚合物驱油剂的原料组成组分主要包括丙烯酰胺、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯；其制备方法：将原料各组分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；将丙烯酰胺溶液、羟甲基丙烯酰胺溶液、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯溶液加入反应器中，在搅拌、0～30℃下通入氮气除去排出容器中的氧气，加入过硫酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液，待反应体系开始聚合，粘度明显增加，停止通入氮气与搅拌，聚合反应至温度恒定，即制备得到胶状驱油剂。本发明专利技术具有良好的弹性、抗剪切能力，在高温高盐条件下的耐老化性能和抗盐性能优良。

【技术实现步骤摘要】
一种双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料驱油剂
，具体涉及一种双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂及其制备方法。
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只有15％左右；通过向油层注入水、气，补充油层能量从而到达开采目的的为二次采油，采油率在30～40％；通过物理、化学、生物等新技术开采原油的阶段为三次采油。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设计。聚合物驱是化学驱最为重要的技术，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，即可大幅提高驱油效率。聚合物驱操作简单，成本较低，可以与调剖堵水剂相结合使用，兼具一定的渗透率调节作用。作为合成类水溶性高分子，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，取得效果最为突出的聚合物驱油剂。按照聚丙烯酰胺的结构划分，又可以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，同时高价盐离子与羧基络合的作用使同离子电荷排斥作用降低，粘度骤降，进一步使得分子链收缩，甚至沉降析出。系统的耐老化性能研究发现，PH值、光照、矿化度、高温和强机械剪切作用对线性聚丙烯酰胺粘度影响很大。因此线性聚丙烯酰胺溶液不良的耐温抗盐性能等是其在高温油藏和聚合物驱后油藏中应用的技术瓶颈，严重地影响了其实际使用效果。交联型聚丙烯酰胺大多采用地下原位交联方式，利用高价金属、酚醛等为交联剂与线型PAM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。但作为驱油剂使用时，要求聚合物悬浮液拥有较好的运移能力，可以在孔隙中变形通过，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，而这正是交联型聚丙烯酰胺所欠缺的。中国专利技术专利(201010028113.4)公开了一种部分支化部分交联的聚丙烯酰胺驱油剂，该专利兼具交联聚丙烯酰胺和线性聚丙烯酰胺的优点。既克服了线性聚丙烯酰胺不耐剪切和耐温抗盐性能差的缺点，又克服了全交联型聚丙烯酰胺体相粘度低，沉降明显，在油井中难以运移的缺点。然而随着油气井钻探深度的增加，地层温度不断提高，这就需要该种部分支化部分交联聚丙烯酰胺驱油剂具有更加优异的耐老化性能。提高其交联度有望进一步降低其降解速度，提高其耐老化性能。但由于该部分支化部分交联聚丙烯酰胺驱油剂的合成反应是一种动力学控制的反应，采用的交联剂甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)同时也是一种还原剂，单纯的增加其用量，并不能获得更高的交联程度，因此有必要引入新的交联体系，制备具有多重网络的部分支化部分交联聚丙烯酰胺驱油剂，满足日益苛刻的高温高盐油藏条件。
技术实现思路
针对现有技术的聚合物驱油剂的现状与不足，本专利技术的首要目的是提供一种具有双重交联结构的部分交联部分支化聚合物驱油剂，以进一步提高驱油剂降解性能和耐老化性能，耐温抗盐性能；本专利技术的第二个目的是为制备具有双重交联结构的部分交联部分支化聚合物驱油剂提供一种方法。针对本专利技术的首要目的，本专利技术提供的具有双重网络的部分支化部分交联结构的聚合物驱油剂，是以羟甲基丙烯酰胺(HAM)和多官能度单体甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)为交联体系，其原料组成组分以重量份计主要包括：针对本专利技术的第二个目的，本专利技术提供一种制备具有双重网络结构的部分交联部分支化聚合物驱油剂的新方法，主要包括如下工艺步骤：(1)溶液的配制，将原料的各组分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、羟甲基丙烯酰胺溶液、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯溶液加入反应器中，在搅拌、0～30℃下通入氮气充分除去反应器内和溶液中的氧气后，加入过硫酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液引发聚合反应，待反应聚合至体系粘度明显增加，停止通入氮气与搅拌，待体系凝胶后继续保温2-4小时，即制备得到凝胶状驱油剂。为了方便驱油剂的使用，本专利技术可在上述具有双重网络结构的部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法基础上，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。在本专利技术上述双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法中，通入氮气不但除去反应器内的氧气，还要除去反应液中的氧气，因此在反应体系开始聚合，粘度明显增加之前都需通入氮气。通入氮气排出氧气的程度与过硫酸钾和亚硫酸氢钠的加入量密切相关。在本专利技术上述双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法中，丙烯酰胺溶液、羟甲基丙烯酰胺溶液、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯溶液最好依次加入反应器，在搅拌、0～30℃下通入氮气排出反应器内和反应液中的氧气后，也再依次加入过硫酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液。在本专利技术上述双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法中，若聚合反应的温度较低，反应进行的速度较慢；而温度太高，反应进行的太快，会带来交联不完整。合适的反应温度为0～30℃，优选的反应温度为5～20℃。在本专利技术上述双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法中，溶解各组分的去离子水的总量一般为各原料组分总量的3～4倍。进一步地，最好采取将100份丙烯酰胺溶于250～360份的去离子水中配成溶液；0.001-0.15份的羟甲基丙烯酰胺溶于20-30份的去离子水中配成溶液；0.1～0.7份甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯溶于10～20份的去离子水中配成溶液；0.015～0.04份过硫酸钾溶于10～20份去离子水中配成溶液；0.002～0.06份亚硫酸氢钠溶于10～20份去离子水中配成溶液。本专利技术人在部分交联部分支化聚合物驱油剂的研究中发现，通过向该聚合物驱油剂中引入多种交联机制，构建多重交联网络，可以有效的增加驱油剂网络中的交联密度，提高驱油剂的弹性，改善驱油剂的耐温耐盐、耐老化性能。基于此。本专利技术人经反复试验研究开发出了一种具有双重网络的部分交联部分支化聚合物驱油剂及其制备方法，提高了驱油剂的使用性能和抗老化性、耐温抗盐性能。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、本专利技术制备的具有双重网络的部分交联部分支化聚合物驱油剂兼具交联聚丙烯酰胺和线性聚丙烯酰胺的优点，其支化结构赋予其水溶液良好的悬浮能力和较高的粘度，粘度可高达144.1mPaS，其交联结构提供了良好的弹性和抗剪切能力，储能模量可达到30.08Pa。特别是本专利技术制备的驱油剂可以通过改变羟甲基丙烯酰胺的配方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂，其特征在于原料组成组分以重量份计主要包括：

【技术特征摘要】
1.一种双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂，其特征在于原料组成组分以重量份计主要包括：2.权利要求1所述的双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于主要包括如下工艺步骤：(1)溶液的配制，将原料的各组分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、羟甲基丙烯酰胺溶液、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯溶液加入反应器中，在搅拌、0～30℃下通入氮气充分除去容器和溶液中的氧气，加入过硫酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液引发聚合反应，待反应聚合至体系粘度明显增加，停止通入氮气与搅拌，待体系凝胶后继续保温2-4小时，即制备得到胶状驱油剂。3.根据权利要求2所述的双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于，将所制得的胶状驱油剂切碎、烘干、粉碎、筛分得到粉状的驱油剂。4.根据权利要求2或3所述的双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于原料的加入顺序，丙烯酰胺溶液、羟甲基丙烯酰胺溶液、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯溶液采取依次加入反应器，在搅拌、0～30℃下通入氮气充分除去氧气后，再依次加入过硫酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液。5.根据权利要求2或3所述的双重网络部分交联部分支化聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于氮气的通入方法，在搅拌、5～20℃下通入氮气充分除去容器和溶液中的氧气后，保持通氮气的情况下再依次加入过硫酸钾溶液和亚硫酸氢钠溶液，氮气的通入要直至反应体系发生聚合至粘度明显增加为止。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄光速，曹绪龙，李振泉，郑静，祝仰文，李江波，陈晓彦，王超，
申请(专利权)人：四川大学，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51