一种高注入性抗盐采油用聚合物、三元复合体系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高注入性抗盐采油用聚合物、三元复合体系及其制备方法，其单体包括丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、和N‑丙烯酰基‑N’‑R基‑哌嗪。本发明专利技术通过在聚丙烯酰胺分子链上引入带有杂环结构及磺酸基团的单体，提高分子链抗压缩强度及提高分子链节的亲水性及微观可逆网状结构来增强收缩旋转的阻力，从而改善聚合物分子链在盐水中的卷曲程度，保留更大的流体力学体积，宏观表现为抗盐能力增强，使得本发明专利技术聚合物在盐水中的增粘性大大改善。

A High Injection Salt Resistant Polymer/Ternary Composite System for Oil Recovery and Its Preparation Method

The invention discloses a polymer and ternary composite system for high injection and salt-resistant oil recovery and a preparation method thereof. The monomers include acrylamide, 2 acrylamide 2 methylpropionic acid, and N acryloyl N'R piperazine. By introducing monomers with heterocyclic structure and sulfonic acid group into the polyacrylamide molecular chain, the compressive strength of the molecular chain is improved, the hydrophilicity of the molecular chain joints and the micro-reversible network structure are improved to enhance the resistance of shrinkage and rotation, thereby improving the curl degree of the polymer molecular chain in brine, retaining a larger hydrodynamic volume, and enhancing the macro-performance of salt resistance. The invention greatly improves the tackification of the polymer in brine.

【技术实现步骤摘要】
一种高注入性抗盐采油用聚合物、三元复合体系及其制备方法
本专利技术涉及石油开采过程中使用的三元复合驱油体系中的聚合物
，特别是涉及一种高注入性抗盐采油用聚合物、包含这种聚合物的三元复合体系、及该聚合物的制备方法。
技术介绍
随着油田开采步伐的不断加快，我国乃至全球大部分油田都已经进入了高含水的阶段。这便对如何进一步提高原油采收率提出了新的要求与挑战。现如今，聚合物驱及相关化学驱技术已经成为三次采油的重要技术手段，同样也是强化油田注水开发效果、实现油藏稳产、提高原油采收率技术不可或缺的配套技术。聚合物驱主要通过水溶性聚合物增加水相粘度，从而改善油水流度比、稳定驱替前沿、扩大注入液波及体积，平均提高采收率的幅度可达10％左右。因此在各类油层条件下聚合物稳定的高效增粘性能一直是聚合物研究的关键点。目前聚合物驱普遍使用的增粘剂是高分子量部分水解聚丙烯酰胺，但普遍需要采用清水配注。随着我国环保政策的日益严格，聚合物驱普遍要求从过去采用的清水(河水或淡水井)配制聚合物溶液注入改为采用油田采出污水配制聚合物溶液注入，这样采出污水可以循环利用，大大降低污水外排量，同时减轻了淡水水资源供应压力。但问题是采出污水的含盐量(也就是矿化度)比清水高得多，盐的存在使得采出污水配制的聚合物溶液粘度较清水配制的聚合物溶液粘度大大降低，如果继续采用常规聚丙烯酰胺就需要大幅度增加用量(增加50％以上)，因此在不增加聚合物用量的前提下，就需要提高聚丙烯酰胺的抗盐增粘性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，通过引入带有杂环结构的单体，提供一种抗盐能力增强的采油用聚合物，结构式见式(4)，其由包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、和N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的单体分别按聚合度为y、x和a聚合而成。优选的，所述聚合物的分子量为800-1700万。结构式见式(2)，由包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪、和2-丙烯酰噻吩的单体分别按聚合度为y、x、a和b聚合而成，其中聚合度为y的丙烯酰胺单体部分水解形成聚合度为z的丙烯酸钠，即由包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪、丙烯酸钠、和2-丙烯酰噻吩的单体按聚合度为y’、x、a、z和b聚合而成，结构式见式(1)和式(3)，单体丙烯酰胺的聚合度y为1万-40万，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度x占所有单体数量的5-15％，N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的聚合度a占所有单体数量的0.2-1％。单体丙烯酰胺的聚合度y为1万-40万，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度x占所有单体数量的5-15％，N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的聚合度a占所有单体数量的0.2-1％，单体2-丙烯酰噻吩的聚合度b占所有单体数量的0.1-0.5％。单体丙烯酸钠的聚合度z和丙烯酰胺的聚合度y’的总和y(y＝y’+z)为1万-40万，单体丙烯酸钠的聚合度z占y(即y’+z)的10-40％；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度x占所有单体数量的5-15％，N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的聚合度a占所有单体数量的0.2-1％，单体2-丙烯酰噻吩的聚合度b占所有单体数量的0.1-0.5％。其抗盐性能达10万mg/L矿化度，钙镁二价盐总量达1万mg/L以上，耐温90℃以上。第二方面，本专利技术提供了制备上述采油用聚合物的方法，是由以下原料制备得到，按质量份数，100份原料包括：其余为水。具体包括以下步骤：第一步，先将丙烯酰胺AM、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS同时加入水中，配制成AM和AMPS总浓度为18-25wt％的水溶液，然后用氢氧化钠调节水溶液的pH至12-12.5；再加入N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪(或加入N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪和2-丙烯酰噻吩)，然后加入OP-10搅拌，在-2-0℃下，鼓氮气除氧后加入3-氨基丙腈，和金属离子屏蔽剂EDTA二钠，继续除氧后加入偶氮二异庚腈，再继续除氧后先加入过硫酸铵，再加入亚硫酸氢钠，接着通氮气直至溶液变粘稠后封口；优选的，EDTA二钠的加入量，按100份重量份数的反应体系加入0.001-0.005份EDTA二钠；第二步，封口后待溶液温度升至最高值后自然降温至第一步得到的粘稠溶液变为胶团，对胶团进行造粒，得到所述高注入性抗盐采油用聚合物；优选的，所述造粒具体为：将胶团剪成条状后放入绞肉机绞为分散的颗粒状胶团胶粒；然后按质量份数，每100份的胶团胶粒加入1-3份的氢氧化钠和0.1-1份的亚硫酸氢钠，90-92℃、水解1-2小时后再剪成条状后放入绞肉机绞为分散的颗粒，得到胶团颗粒，即为所述高注入性抗盐采油用聚合物；更优选的，造粒后的胶团颗粒还进行干燥和粉碎筛分；或更优选的，放入绞肉机后按100重量份的胶团或水解后的胶团胶粒加入1-4重量份的分散剂(如白油)，使胶团或水解后的胶团胶粒分散成颗粒状。第三方面，本专利技术提供一种抗盐的三元复合体系，包括表面活性剂、碳酸氢钠、聚合物和水，所述聚合物为上述高注入性抗盐采油用聚合物。本专利技术通过在聚丙烯酰胺分子链上引入带有杂环结构及磺酸基团的单体，提高分子链抗压缩强度及提高分子链节的亲水性及微观可逆网状结构来增强收缩旋转的阻力，从而改善聚合物分子链在盐水中的卷曲程度，保留更大的流体力学体积，宏观表现为抗盐能力增强，使得本专利技术聚合物在盐水中的增粘性大大改善。同时本专利技术的聚合物分子链具有高抗压缩强度，使得分子链更趋于舒展，体现了良好的线性，增强了聚合物溶液流动中聚合物分子链的延顺性，更多的分子链与流动的方向平行排列，从而实现高注入性能，改善了现有抗盐高粘聚合物注入性困难的问题。本专利技术提供的聚合物能够克服现有常规聚丙烯酰胺结构单一，分子链柔性大，抗盐性能差，无机盐对聚合物羧基起到排斥压缩作用，使得聚合物分子链变得卷曲，增粘能力下降，出现用油田采出污水配注粘度低、成本高等缺陷，利于聚合物驱的推广应用。具体实施方式现有常规聚丙烯酰胺在高含盐油藏应用中抗盐性能差，需要大幅加大用量(增加50％、甚至1倍、几倍)才能满足聚合物溶液高粘度的要求，而聚合物用量的成本是整个聚合物驱成本的主要决定因素之一，直接影响聚合物驱的经济可行性和经济效益，也直接制约了聚合物驱的推广应用。目前提高聚丙烯酰胺的抗盐增粘性能的方式有以下几种：一、提高聚合物的分子量提高聚丙烯酰胺聚合物的分子量，将常规聚丙烯酰胺的分子量由2000万左右提高到2500-3500万的超高分子量聚丙烯酰胺，虽然相同的分子结构使得聚丙烯酰胺在盐水中的粘度损失率相差无几，但由于起始粘度值高，使得最终盐水中的粘度保留值有较大提高，体现了抗盐增粘性能。超高分子量聚丙烯酰胺目前广泛应用于采出污水配注聚合物驱中。由于新的开发区块很多属于低渗透率油层，采用超高分子量聚丙烯酰胺会因分子尺寸过大形成油层堵塞，使得注入压力快速上升，接近地层破裂压力，直至迫使聚合物驱作业无法继续。因此在保证聚合物良好注入性的前提下，油田试验得到的经验是聚合物的分子量不能过大(1800万以内)。二、引入疏水缔合型单体与丙烯酰胺共聚疏水缔合型聚合物可以通过疏水基团之间的范德华力、氢键、离子键等作用形成可逆的网状结构，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，结构式见式(4)，其由包括丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、和N‑丙烯酰基‑N’‑R基‑哌嗪的单体分别按聚合度为y、x和a聚合而成，

【技术特征摘要】
1.一种高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，结构式见式(4)，其由包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、和N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的单体分别按聚合度为y、x和a聚合而成，优选的，所述聚合物的分子量为800-1700万。2.根据权利要求1所述高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，结构式见式(2)，由包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪、和2-丙烯酰噻吩的单体分别按聚合度为y、x、a和b聚合而成，3.根据权利要求1或2所述高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，其中聚合度为y的丙烯酰胺单体部分水解形成聚合度为z的丙烯酸钠，即由包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪、丙烯酸钠、和2-丙烯酰噻吩的单体按聚合度为y’、x、a、z和b聚合而成，结构式见式(1)和式(3)，4.根据权利要求1或2所述高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，单体丙烯酰胺的聚合度y为1万-40万，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度x占所有单体数量的5-15％，N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的聚合度a占所有单体数量的0.2-1％。5.根据权利要求2所述高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，单体丙烯酰胺的聚合度y为1万-40万，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度x占所有单体数量的5-15％，N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的聚合度a占所有单体数量的0.2-1％，单体2-丙烯酰噻吩的聚合度b占所有单体数量的0.1-0.5％。6.根据权利要求3所述高注入性抗盐采油用聚合物，其特征在于，单体丙烯酸钠的聚合度z和丙烯酰胺的聚合度y’的总和y(y＝y’+z)为1万-40万，单体丙烯酸钠的聚合度z占y(即y’+z)的10-40％；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的聚合度x占所有单体数量的5-15％，N-丙烯酰基-N’-R基-哌嗪的聚合度a占所有单体数量的0.2-1％，单体2-丙烯酰噻吩的聚合度b占所有单...

【专利技术属性】
技术研发人员：白清贤，丁志光，孔柏林，
申请(专利权)人：大庆再创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23