一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系及其构筑方法技术

本发明专利技术提供一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系，包括如下组分：按质量百分比计：0.05～1.50％的甜菜碱型两亲聚合物，0.01～0.15％的有机多元酸，99.94～98.40％的矿化水。这种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系可以在高温高盐油藏条件下有效提高两亲聚合物驱油体系的粘度，降低聚合物的用量，有效降低水油流度比，提高聚合物驱的波及体积和驱油效率，在油田三次采油领域具有良好的应用前景和经济价值。步骤简单、操作方便、实用性强。

A betaine based two affinity polymer supramolecular oil displacement system and its construction method

The present invention provides a betaine type two parent polymer supermolecular flooding system, including the following components: 0.05 to 1.50% of betaine type two Pro polymer, 0.01 to 0.15% organic polybasic acid, 99.94 to 98.40% mineralized water. The betaine type two Pro polymer supermolecule flooding system can effectively improve the viscosity of the two polymer flooding system in high temperature and high salt reservoir, reduce the amount of polymer, effectively reduce the ratio of water and oil flow rate, increase the volume of the polymer flooding and the oil displacement efficiency, and have good application in the field of oil field. Prospects and economic value. The procedure is simple, the operation is convenient, and the practicality is strong.

【技术实现步骤摘要】
一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系及其构筑方法
本专利技术属于三次采油
，具体涉及一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系及其构筑方法。
技术介绍
聚合物驱过程中，高粘度的水溶性聚合物被注入油藏地层中，通过减小水油流度比来达到提高采收率的目的。随着聚合物驱油技术在油田中不断推广应用，实施聚合物驱的油藏条件越来越差，聚合物不得不面对高矿化度对聚合物粘度造成的影响。部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前油田驱油用最为广泛的水溶性聚合物之一，然而在苛刻的油藏条件下，HPAM在使用过程中，还存在着一些局限性，尤其在高矿化度条件下，由于盐的静电屏蔽作用，HPAM溶液的粘度会大大降低，使其增粘效果变差，控制水油流度比的能力大大降低，严重影响了聚合物驱的效果，已经成为制约聚合物驱油技术在高盐油藏推广应用的技术瓶颈。针对现有聚合物驱油剂HPAM应用过程中存在的问题，科研人员开发了另外一些种类的抗盐水溶性聚合物，比如：两性聚合物、具有特殊结构(如星型、梭型、嵌段、交联网状等)的聚合物、两亲聚合物等，但是这些聚合物同样存在着一些问题：两性聚合物存在着地层吸附损失量大、特殊结构的聚合物存在着严重的机械剪切降解、常规的两亲聚合物都属于离子型聚合物，在高矿化度特别是高价离子存在的条件下，普通两亲聚合物的粘度会降低，增粘能力会下降等。因此，开发研制具有高效增粘、抗高盐性能的两亲聚合物驱油剂具有非常大的应用潜力和经济价值。目前针对提高聚合物的耐温、抗盐性能主要通过以下几个方面来提高驱油用聚合物的耐温、抗盐性能：⑴引入耐温、抗盐的功能单体来达到耐温、抗盐的目的；⑵通过溶液中分子间的相互作用来达到耐温、抗盐的目的；⑶通过聚合物分子结构的优化设计，制备具有特殊结构的聚合物来达到耐温、抗盐的目的。研究表明，带有磺酸基团的甜菜碱型单体、带有刚性侧基和大侧基的季铵盐型单体等，这些功能单体的引入能提高甜菜碱型两亲聚合物的耐温抗盐性能。甜菜碱型两亲聚合物的盐增粘机理，除了聚合物分子间通过疏水缔合作用形成“动态交联网状结构”的方式增加了聚合物的增粘能力外，还会出现“反聚电解质”现象，随着盐浓度增大，其溶液的粘度随之增大。因分子中同时含有正负电荷，分子链作用力表现为静电引力，在水溶液中，静电引力的作用使甜菜碱型两亲聚合物分子基团内和分子链内易产生缔合作用，分子构象紧密程度提高，流体力学半径变小，粘度较低；而在盐溶液中，盐离子可以屏蔽、破坏分子基团内和分子链内的缔合作用，使分子构象变得舒展，粘度随之变大，呈现出明显的“反聚电解质”溶液特性，因而具备良好的耐温耐盐特性。根据两亲聚合物的缔合特性要求，其驱油体系的有效浓度须高于临界聚集浓度(CAC)才能保证足够的驱油能力。然而聚合物在地层运移的过程中受到地层流体稀释和岩石矿物吸附的作用，其相对浓度必然降低，这大大降低了两亲聚合物的增粘能力及驱油效率。因此，如何使两亲聚合物在低浓度时有效缔合并形成空间网络结构是本专利拟解决的一个关键问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系，以甜菜碱型两亲聚合物为构筑单元，通过静电作用等非共价键作用力与二元、三元、四元有机酸形成复合超分子体系，使得两亲聚合物浓度在低于CAC时就能形成空间网络结构，同时具有磺酸基团增强其高矿化度下聚合物溶液的粘度，长碳链的季铵盐型疏水单体增强其高温条件下聚合物溶液的粘度，从而形成高温高盐条件下具有良好增粘性能的甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系。该超分子驱油体系可以减少高温高盐油藏条件下两亲聚合物的使用浓度和用量，在三次采油领域具有巨大应用前景和经济价值。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系，以甜菜碱型两亲聚合物为构筑单元，在矿化水存在的条件下，通过非共价键作用力与有机多元酸复合，即得两亲聚合物超分子体系。为了提高两亲聚合物超分子体系的耐盐耐温性能，本申请对两亲聚合物的耐温耐盐机理进行了系统研究，经大量实验研究表明：甜菜碱单体可以显著提高聚合物体系的耐盐性能，带有刚性侧基和大侧基的季铵盐型单体可显著提高聚合物体系的耐温性能。采用同时具备这两种功能单体的阳离子型聚合物作为构筑单元，在弱碱性油藏条件下阳离子疏水单体解离出正电荷，可与多元酸解离出的负电荷在静电相互作用下形成超分子体系，大幅增强了甜菜碱型两亲聚合物在低浓度时的空间网络结构，提高了聚合物体系的粘度。实验中上述方法表现出了良好的构筑效果，超分子体系粘度普遍大幅度优于相同浓度下的聚合物溶液。优选的，所述非共价键作用力为静电作用力。与现有的疏水缔合相比，甜菜碱型两亲聚合物与多元酸正负电荷间的静电缔合不仅能促进空间网络结构的形成，还能有效提高驱油体系的抗剪切、抗盐耐温性能。优选的，所述甜菜碱型两亲聚合物、有机多元酸(盐)和矿化水的质量比为：0.05～1.50：0.01～0.100：99.94～98.40。优选的，所述甜菜碱型两亲聚合物的相对分子质量为200×104～1500×104。。优选的，所述甜菜碱型两亲聚合物，甜菜碱单体分别为N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐(DMMPPS)、N,N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(DMAPS)，疏水单体为不同碳链数的季铵盐类单体。优选的，所述甜菜碱型两亲聚合物中，甜菜碱单体摩尔百分比为10～25％，疏水单体摩尔百分比为0.5～2.5％。优选的，所述甜菜碱型两亲聚合物的结构式如下：其中，甜菜碱单体为N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐，疏水单体为N,N-二甲基十六烷基烯丙基氯化铵，R为：-(CH2)nCH3，n＝15或17；优选的，所述甜菜碱型两亲聚合物的结构式如下：其中，甜菜碱单体为N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐，疏水单体为N,N-二甲基十二烷基对乙烯基苄基氯化铵。优选的，所述有机多元酸为乙二酸、己二酸、庚二酸、对羟基苯甲酸、邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。优选的，所述矿化水矿化度为0mg/L～200000mg/L。本专利技术还提供了任一上述的驱油体系在三次采油中的应用。本专利技术的有益效果(1)以甜菜碱型两亲聚合物为构筑单元，通过静电作用等非共价键作用力与二元、三元、四元有机酸形成复合超分子体系，使得两亲聚合物浓度在低于CAC时就能形成空间网络结构，同时具有磺酸基团增强其高矿化度下聚合物溶液的粘度，长碳链的季铵盐型疏水单体增强其高温条件下聚合物溶液的粘度，从而形成高温高盐条件下具有良好增粘性能的甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系。本专利技术的这种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系可以在高温高盐的油藏条件下有效降低水油流度比，避免了水驱过程中存在的粘性指进现象，提高聚合物驱的波及体积和驱油效率。(2)本专利技术制备方法简单、在高温高盐油藏驱油效率高、实用性强，易于推广。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系粘温关系曲线；图2是驱替压力梯度随注入PV数变化图；图3是采收率随注入PV数变化图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系，其特征在于，以甜菜碱型两亲聚合物为构筑单元，在矿化水存在的条件下，通过非共价键作用力与有机多元酸复合，即得复合超分子体系。

【技术特征摘要】
1.一种甜菜碱型两亲聚合物超分子驱油体系，其特征在于，以甜菜碱型两亲聚合物为构筑单元，在矿化水存在的条件下，通过非共价键作用力与有机多元酸复合，即得复合超分子体系。2.如权利要求1所述的驱油体系，其特征在于，所述非共价键作用力为静电作用力。3.如权利要求1所述的驱油体系，其特征在于，所述甜菜碱型两亲聚合物、有机多元酸和矿化水的质量比为：0.05～1.50：0.01～0.100：99.94～98.40。4.如权利要求1所述的驱油体系，其特征在于，所述甜菜碱型两亲聚合物的相对分子质量为200×104～1500×104。5.如权利要求1所述的驱油体系，其特征在于，所述甜菜碱型两亲聚合物，甜菜碱单体分别为N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐(DMMPPS)、N,N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(DMAPS)，疏水单体为不同碳链数的季铵盐类单体。6.如权利要求1所述的驱油体系，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨红斌，康万利，张向峰，朱洲，陈超，王鹏祥，邵硕，侯小雨，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37