一种堵水聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种堵水聚合物及其制备方法和应用，所述堵水聚合物包括式A所示的单体、式B所示的单体、式C所示的单体、式D所示的单体以及疏水单体的共聚反应产物，优选所述疏水单体的结构如式E和/或式F所示，其中，R1‑R7各自独立地选自H或C1‑C4烷基，R8为C1‑C4烷基；R9‑R11各自独立的选自单键或C1‑C4亚烷基；M选自H、Na或K；X为卤素，优选为Cl或Br。本发明专利技术提供的堵水聚合物一方面可增强堵水效果和封堵强度，另一方面可降低油相通过的渗透率，实现油层的堵水不堵油，对特高含水期提高油井产能具有重要的意义。

A water plugging polymer and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种堵水聚合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种堵水聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
目前国内多数油田中高渗水驱油藏已处于高采出程度、特高含水开发阶段，无效低效油井所占比例日益增大。堵水技术是增油降水、创益提效的重要技术手段，但特高含水期其堵水效果明显变差，究其原因主要是特高含水期油藏条件复杂，水淹严重，出水层段无明显规律，无法实现堵剂的定位注入，因此堵水效果主要取决于堵剂的选择性封堵能力。目前，选择性堵水材料可以分为聚合物类堵水剂、体膨胀型堵水剂、稠化油堵水剂、自组装体系以及复合型堵水剂等。国外对选择性堵水材料的研究已有十几年历史，已经取得了一些进展，主要集中在溶液型方面，虽然具有一定的选择性，但是既堵水又堵油，室内物模实验表明现有堵剂不同使用浓度下的堵油率均大于35％，而且体系的耐温抗盐性能也较差，推广应用范围比较小。溶液型选择性堵剂的研究是高分子材料技术发展的结果，基于分子水平的材料微观结构认识及合成改性技术将是选择性堵剂研究的关键；在油藏真实条件下研究堵剂与岩石的相互作用机理，从分子水平上推演其本质，将是选择性堵剂研究与评价的基础。此外，许多油藏条件苛刻，提高选择性堵剂耐温耐盐性能也具有重要意义。目前，国内外对选择性堵水材料的研究开发、施工工艺等技术上已经有了长足发展，但随着油田开发，油层特性以及环境不断发生变化，尤其是到了开发后期，长期采用堵水材料使油藏开发的矛盾更为突出。这就要求我们总结油田实际开发的经验，发现堵水目前必须克服的技术难题，针对性地研发新技术以适应特殊油田改善选择性体系的堵水效果。目前油井堵水多使用聚丙烯酰胺及其衍生物等水溶性聚合物在地层内生成凝胶或冻胶对地层水进行封堵，或用油基堵剂遇水成胶或固化封堵水窜通道。但由于其选择性较差，在堵水的同时也会大幅度降低油相渗透率，达不到很好的增油增产效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的选择性堵水聚合物，一方面可以增强堵水效果和封堵强度，另一方面可降低油相通过的渗透率，实现油层的堵水不堵油，对特高含水期提高油井产能具有重要的意义。根据本专利技术的第一方面，提供了一种堵水聚合物，包括式A所示的单体、式B所示的单体、式C所示的单体、式D所示的单体以及疏水单体的共聚反应产物，优选所述疏水单体的结构如式E和/或式F所示：其中，R1-R7各自独立地选自H或C1-C4烷基，R8为C1-C4烷基；R9-R11各自独立的选自单键或C1-C4亚烷基，优选为单键、亚甲基或亚乙基；M选自H、Na或K；X为卤素，优选为Cl或Br。所述“C1-C4烷基”包括甲基、乙基、丙基和丁基。所述“C1-C4亚烷基”包括亚甲基、亚乙基、亚丙基和亚丁基。其中“丙基”包括正丙基和异丙基，“丁基”包括正丁基、异丁基和叔丁基。根据本专利技术的优选实施方式，R1-R7为H或甲基。根据本专利技术的优选实施方式，式B中，R1、R2为甲基，R9为亚甲基，式B所示的单体优选为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钾。根据本专利技术的优选实施方式，式D所示的单体中，R3-R5为甲基，R6为甲基，R9为亚乙基，式D所示的单体优选为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵。根据本专利技术的优选实施方式，所述R11为单键，即，式E所示的单体为苯乙烯。根据本专利技术的优选实施方式，式F中，R7和R8均为甲基，即，式F所示的单体为甲基丙烯酸甲酯；或，R7为H，R8为丁基，即，式F所示的单体为丙烯酸丁酯。根据本专利技术的优选实施方式，以单体的总质量(式A所示的单体、式B所示的单体、式C所示的单体、式D所示的单体以及疏水单体的总质量)计，式B所示的单体的含量为5-20％，例如可以为5％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％、20％以及它们之间的任意值；式C所示的单体的含量为20-40％，例如可以为20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％、40％以及它们之间的任意值；式D所示的单体的含量为5-20％，例如可以为5％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％、20％以及它们之间的任意值；疏水单体的含量为5-20％，例如可以为5％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％、20％以及它们之间的任意值；余量为式A所示的单体。在所述聚合物中，式A-式D所示的单体以及疏水单体的各自含量在上述限定的范围内时，所得的堵水聚合物具有良好的选择性堵水性能，各组分的含量过高或过低均不利于堵水聚合物实现选择性堵水。根据本专利技术的另一方面，提供了上述选择性堵水聚合物的制备方法，包括：步骤S1、将式A所示的单体、式B所示的单体和式D所示的单体溶于水中，得到第一溶液，调节第一溶液的pH为6-10，然后将第一溶液与络合剂和交联剂混合，形成水相溶液；步骤S2、将疏水单体、乳化剂和油相溶剂混合，得到油相；步骤S3、将步骤S1得到的水相溶液与步骤S2得到的油相混合，进行乳化，得到乳液；步骤S4、在引发剂的存在下，使步骤S3得到的乳液与式C所示的单体接触进行反应，得到所述堵水聚合物乳液；任选地，步骤S5、将所述堵水聚合物乳液进行后处理得到所述堵水聚合物。根据本专利技术的优选实施方式，步骤S3中，将步骤S1得到的水相溶液加入到步骤S2得到的油相中。根据本专利技术的优选实施方式，式A1-式D所示的单体以及疏水单体的总质量占步骤S4所获得的堵水聚合物乳液总质量的20％-40％，例如可以为20％、30％、35％、40％以及它们之间的任意值。根据本专利技术的优选实施方式，所述络合剂为EDTA-2Na；优选地，以式A所示的单体、式B所示的单体和式D所示的单体的总质量计，EDTA-2Na的用量为0.01-0.1％。根据本专利技术的优选实施方式，将所述络合剂先溶于溶剂中形成络合剂的溶液再使用，优选地，所述络合剂溶于水中形成质量浓度为1％的络合剂水溶液。根据本专利技术的优选实施方式，所述交联剂选自N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙烯亚胺和聚乙二醇中的一种或多种，优选为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；优选地，以单体的总质量(式A-式D所示的单体以及疏水单体的质量之和)计，交联剂的用量为0.03-0.08％。根据本专利技术的优选实施方式，所述乳化剂选自Tween80、Span80、十八烷醇基聚氧乙烯醚和OP-10的一种或多种，优选为Tween80和Span80的混合物，优选地，Tween80与Span80的质量比为1:3-1:8，例如可以为1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8以及它们之间的任意值。根据本专利技术的优选实施方式，以步骤S4所获得的堵水聚合物乳液的总质量计，乳化剂的用量为4-10％。根据本专利技术的优选实施方式，以步骤S4所获得的堵水聚合物乳液总质量计，所述Tween80的用量为1-8％，优选为1％-5％。根据本专利技术的优选实施方式，以步骤S4所获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堵水聚合物，包括式A所示的单体、式B所示的单体、式C所示的单体、式D所示的单体以及疏水单体的共聚反应产物，优选所述疏水单体的结构如式E和/或式F所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种堵水聚合物，包括式A所示的单体、式B所示的单体、式C所示的单体、式D所示的单体以及疏水单体的共聚反应产物，优选所述疏水单体的结构如式E和/或式F所示：



其中，R1-R7各自独立地选自H或C1-C4烷基，R8为C1-C4烷基；R9-R11各自独立的选自单键或C1-C4亚烷基；M选自H、Na或K；X为卤素，优选为Cl或Br。


2.根据权利要求1所述的堵水聚合物，其特征在于，以单体的总质量计，式B所示的单体的含量为5-20％、式C所示的单体的含量为20-40％、式D所示的单体的含量为5-20％、疏水单体的含量为5-20％，余量为式A所示的单体。


3.根据权利要求1或2所述的堵水聚合物，其特征在于，式B中，R1、R2为甲基，R9为亚甲基；
和/或，式D中，R3-R5为甲基，R6为甲基，R10为亚乙基；
和/或，式E中，R11为单键；
和/或，式F中，R7和R8均为甲基，或，R7为H，R8为丁基。


4.权利要求1-3中任一项所述的堵水聚合物的制备方法，包括：
步骤S1、将式A所示的单体、式B所示的单体和式D所示的单体溶于水中，得到第一溶液，调节第一溶液的pH为6-10，然后将第一溶液与络合剂和交联剂混合，形成水相溶液；
步骤S2、将疏水单体、乳化剂和油相溶剂混合，得到油相；
步骤S3、将步骤S1得到的水相溶液与步骤S2得到的油相混合，乳化得到乳液；
步骤S4、在引发剂的存在下，使步骤S3得到的乳液与式C所示的单体接触进行反应，得到所述堵水聚合物乳液；
任选地，步骤S5、将所述堵水聚合物乳液进行后处理得到所述堵水聚合物。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天宇，赵方园，侯丹丹，徐伟，许春梅，张增丽，
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北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11