用于石油回收法的聚丙烯酰胺溶液的生产制造技术

一种生产含水的部分水解的聚丙烯酰胺溶液的方法，其溶液用于从地下含油结构层中回收石油．含水的聚合物溶液的粘度和筛选系数（ＳｃｒｅｅｎＦａｃｌｏｒ）的性质与聚合反应参数有关，选择那些与能满足地层性能要求的特定聚合物性质有关的参数值，含水的部分水解的聚丙烯酰胺溶液是在选择的反应参数值下制成的．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及从含油地下结构层中回收石油的方法，特别是涉及具有采用在控制条件下生产的部分水解的含水聚丙烯酰胺溶液从地层中回收石油的方法。 部分水解的聚丙烯酰胺(PHPA)的含水溶液通常应用于石油回收方法中，例如，Sandiford等人的美国专利2，827，964和Mckenon的美国专利3，039，529讲授含水PHPA溶液用作驱油驱动剂。Gogarty等人的美国专利3，467，187讲授此物用作胶束取代液的流动缓冲液。 用在上述石油回收方法中的稀PHPA溶液的许多生产方法是众所周知的。例如，Sarem的美国专利3，558，759，Wolgemuth的美国专利3，370，649和Argabright等人的美国专利4，433，727都讲授了制备PHPA溶液的聚合方法。这些专利公开了聚合参数值的宽限范围，其中所述方法都是切实可行的。可是，在迄今所知的操作范围内，这些聚合反应参数变化的灵敏性还未被认识到，当选择具有预定性质有效地生产稀PHPA溶液的聚合反应参数特定值时，PHPA的生产者只能采取逐次逼近法。遗憾的是，这种偶然性的方法是不能解决问题的，因为PHPA产品的质量管理和可再现性很难获得。 本专利技术准确并有效地生产用在石油回收法的具有所期望的预定性质的PHPA溶液。首先，该过程为给定的应用预先指定所需的聚合物溶液的性质。其次，聚合物溶液的性质与用在聚合物溶液制备时所确定的聚合反应参数有关。生产具有所期望的预定性质的聚合物溶液的各个确定参数值或值的范围时，其值或值的范围借助这一相关性进行系统地选择。最后，具有这些性质的聚合物溶液是根据选择的参数值制备的。更准确地说，本专利技术认识到应用在石油回收中的聚合物稀溶液的关键性质的聚合物筛选系数(Screen Factor)和粘度特性是某些聚合反应参数的函数。这些参数由单体浓度，引发剂量及反应温度确定。因此，这些聚合物反应参数和聚合物稀溶液筛选系数以及粘度性质两者之间的函数关系是确定的。从相关性中，选择具有所期望的预定性质的聚合物稀溶液的参数值。最终聚合物稀溶液所期望的性质由地下含油结构层的性能要求的主要成分预先确定的，在该含油地层中，聚合物稀溶液被灌入作为一种回收石油的方法。性能要求本身是地层岩石的特定函数，如渗透性，借助于人们熟知的实验室和/或现场试验能实验地测定。 除了根据预定聚合物稀溶液性质的相关性选择聚合反应参数值外，反应参数的值也限制了导致聚合、水解和稀释这一系列构成制备聚合物稀溶液的实际操作性的范围。换句话说，选择的反应参数值必须处于总聚合反应时间是切实的范围以内，从聚合开始及其后的水解反应器中获得的浓聚合物溶液是相当易处理的意味着聚合物浓溶液是充分流动的，在过程步骤之间，借助于管道能够实际泵送和稀释。 本专利技术能使人们较快并且便宜地设计出聚合方法。此方法能生产具有足够的性质以满足所研究地层的性能要求的聚合物溶液。而且，如果有必要生产与原设计设想的不同性质的聚合物稀溶液，例如，由于对所研究地层有了进一步的了解，由于所研究地层中变化的性能要求或期望在不同的地层中使用已制好的聚合物溶液时，只需仅仅改变过程参数就能实现聚合物稀溶液性质的改变。因此，人们利用现有设备并且无需重大和昂贵的改装就能生产具有新的性质的聚合物溶液。本专利技术让人们找到给定过程设备聚合反应参数的关键数值，用来制造质量一致的和可重复的聚合物溶液。 附图的简要说明 图1是在不同的单体浓度条件下，反应温升对标准化时间的关系曲线。 图2是两种类型的稀释水在恒定的初始单体浓度和引发剂量条件下，稀PHPA的筛选系数对初始反应温度的关系曲线。 图3是两种类型的稀释水在恒定的初始单体浓度和引发剂量条件下，稀PHPA的粘度对初始反应温度的关系曲线。 图4和图5是在不同的初始单体浓度和固定的稀释条件下，稀PHPA的筛选系数对引发剂量的关系曲线。 图6和图7是在不同的初始单体浓度和固定的稀释条件下，稀PHPA粘度对引发剂量的关系曲线。 根据本专利技术制备部分水解的聚丙烯酰胺浓溶液。所得的PHPA浓溶液加以稀释获得能够满足地下含油结构层性能要求的PHPA稀溶液。这些任务由所确定的相应聚合反应参数来完成。根据聚合物稀溶液的性质和生产方法的实际操作性，选择适宜的参数值相关性，因而制备聚合物溶液。明确地说，已经发现单体浓度的聚合反应参数、引发剂量和反应温度与聚合物稀溶液的粘度特性和筛选系数值的相关性。在石油回收的应用中，这些性能本身又决定聚合物稀溶液的特性。 此处所用的聚合物浓溶液指的是部分水解前或后，分离步骤之前的聚合物溶液。稀聚合物或PHPA溶液是指在分离稀释步骤后的聚合物溶液。聚合物浓溶液的聚合物浓度通常为约3至约15%(重量)，而聚合物稀溶液通常为约50ppm至4%(重量)。 确定聚合物制备过程的实际操作性包括合理的聚合反应时间和聚合物浓溶液的易处理性。从丙烯酰胺单体到基本上完全反应生成聚丙烯酰胺浓溶液，合理的总反应时间高达约24小时。反应时间超出24小时就有生成不期望的水不溶性的固相的聚丙烯酰胺的危险，此产物是必须从聚合物溶液中过滤掉的端聚物。 与溶液中浓度和分子量特性有关的粘度可作为聚合物浓溶液易处理性的量度。聚合物浓溶液的粘度可用两种方法测量，一种适用于在无限制的管道流动条件下的溶液的粘度，另一适用于在限定的流动条件下的溶液粘度。例如，通过阀、泵、静态混合器等。通常，具有浓度约在15%(重量)以上，溶液中聚合物平均分子量约在5百万至15百万的聚合物溶液粘度太大以至于实际上不易处理。当然，溶液中较低分子量的聚合物能在较高的浓度下进行处理。 用下述方式来选择聚合反应参数值的步骤特别利用PHPA溶液的性质作为选择的标准。可是因为不切实际的生产方法本来就是不希望有的，对选择参数的值，聚合物溶液生产方法的实际操作性总是一种内在的标准。 当PHPA水溶液用作石油回收方法时，例如，在表面活化剂溢流中作为流动缓冲剂时，在聚合物或聚合物/腐蚀性溢流中作为驱动液时，或在垂直一致性控制中作凝胶成分。本专利技术方法的第一步是，预先确定满足所研究地层性能要求的PHPA稀溶液的粘度和筛选系数的数值。 Argabright等人的美国专利4，433，727用实验室岩芯溢流数据的溢流方法，公开了完成这步的一种特殊方法，在这里作为参照且并入本专利技术。这一步也可用其它人们所知的野外试验和/或岩芯溢流数据方法来完成。 因此，下一步是根据PHPA溶液的预定性质来选择聚合反应参数值。根据选定反应参数接着就是PHPA的实际制备。Argabright等人的美国专利4，433，727公开了聚合方法的操作单元，该方法能用于本专利技术来生产PHPA。首先制成PHPA浓溶液，在其用来回收石油之前，通常用水性稀释剂来稀释，稀释度是PHPA溶液特定应用的函数。在溢流应用中，PHPA溶液通常稀释到PHPA浓度为约50至约10，000ppm。在垂直一致性控制中，稀释范围高达4.0%(重量)。在某些垂直一致性控制应用中，浓溶液无需稀释能直接使用。水性的稀释剂可以是盐水、淡水甚至去离子水。实际上，盐水是通常最易得到的稀释剂。将所得的PHPA稀溶液注入地层中便于从中回收石油。 下面选择参数值的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
从具有性能要求的地下含油结构层中回收石油的方法包括如下步骤：决定该地层的该性能要求；决定单体浓度的初始聚合反应参数、引发剂量和反应温度以及部分水解的聚丙烯酰胺（ＰＨＰＡ）溶液的筛选系数（ＳｃｒｅｅｎＦａｃｔｏｒ）和粘度性质的相关性；根据该相关性选择该初始聚合反应参数值以使该选择的参数值能制成ＰＨＰＡ溶液，其溶液具有能满足该地层该性能要求的该粘度和筛选系数性质的数值，用聚合引发剂在该初始聚合反应参数的选择值，通过丙烯酰胺单体的聚合制成具有能满足该性能要求该性质数值的ＰＨＰＡ溶液；将该ＰＨＰＡ溶液注入该地层中，增进从中回收石油。

【技术特征摘要】
US 1985-5-23 737,3171、从具有性能要求的地下含油结构层中回收石油的方法包括如下步骤决定该地层的该性能要求；决定单体浓度的初始聚合反应参数、引发剂量和反应温度以及部分水解的聚丙烯酰胺(PHPA)溶液的筛选系数(Screen Factor)和粘度性质的相关性；根据该相关性选择该初始聚合反应参数值以使该选择的参数值能制成PHPA溶液，其溶液具有能满足该地层该性能要求的该粘度和筛选系数性质的数值，用聚合引发剂在该初始聚合反应参数的选择值，通过丙烯酰胺单体的聚合制成具有能满足该性能要求该性质数值的PHPA溶液；将该PHPA溶液注入该地层中，增进从中回收石油。2、根据权利要求1的方法还包括在将溶液注入该地层之前，用水性的稀释剂稀释该PHPA溶液至浓度为约50至10，000ppm。3、根据权利要求1的方法，其中，该PHPA溶液作为聚合物溢流的驱动液，以增进从该地层中回收石油。4、根据权利要求1的方法，其中，PHPA溶液作为胶束溢流的流动缓冲液，以增进从该地层中回收石油。5、根据权利要求1的方法，其中，该PHPA溶液作为垂直一致性控制凝胶的凝胶成分，以增进从该地餐中回收石油。6、根据权利要求1的方法，其中，该初始单体浓度的所述值在约3.0至15.0%(重量)内选择。7、根据权利要求6的方法，其中，该初始单体浓度的所述值在约4.5至7.5%(重量)内选择。8、根据权利要求1的方法，其中，该初始反应温度的所述值在高于约27℃范围内选择。9、根据权利要求8的方法，其中，该初始反应温度的所述值在约32至49℃范围内选择。10、根据权利要求1的方法，其中，该初始引发剂浓度的所述值在约50至约3000ppm范围内选择。11、根据权利要求10的方法，其中，该初始引发剂浓度的所述值在约50至约500ppm范围内选择。12、根据权利要求1的方法，其中，该引发剂量和该PHPA溶液性质的该相关性中有断点，且该引发剂量的所述值选择在低于该断点以制成该PHPA溶液，此溶液具有对该引发剂量变化相当灵敏的该性质。13、在制备具有预定的筛选系数和粘度性质的PHPA溶液的方法中，其预定性质根据地下含油结构的性能要求，其中，用聚合引发剂聚合丙烯酰胺生成该PHPA溶液。改进措施包括决定单体浓度的初始聚合反应参数、引发剂量和反应温度为PHPA溶液筛选系数和粘度性质间的相关性;根据该相关性，选择该初始聚合反应参数的值，以使该参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：威尼E鲁泽尔施瓦布，
申请(专利权)人：马拉索恩石油公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]