耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出一种耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺及其制备方法和应用，属于石油开采、输送和化工技术领域，能够解决现有的聚合物不能有效满足油田开采中耐温抗盐的技术需要。该技术方案包括向反应器中依次加入Ⅰ级脱盐水、丙烯酰胺粉末和有机硅过氧化物偶联剂，待其完全溶解后，通过调节反应体系pH，并通入氮气，直至完全去除氧气；然后向反应器中加入复合引发体系引发聚合反应，进而向反应体系中通入蒸汽引发水解反应，最终得到耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺。本发明专利技术能够应用于油田开采中，特别是能够满足矿化度20000mg/L左右，高温80℃以上的环境要求，对稳定东部老油田特别是胜利油田产量，降低开发的成本具有重要意义。

Temperature and salt resistant polyacrylamide for oil displacement and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺及其制备方法和应用
本专利技术属于石油开采、输送和化工
，涉及一种耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺及其制备方法和应用。
技术介绍
国内各大油田经过一次、二次采油，原油含水率不断增加，部分大油田先后进入三次采油阶段。有“百业助剂”之称的聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物因具有良好的水溶性及增黏性能，是目前应用最为广泛的一类驱油剂。目前，胜利油田、大庆油田、辽河油田都已大规模使用PAM进行三次采油，主要用于提高注入流体黏度、改善油水流度比，扩大驱替相的波及区域，从而达到提高采收率的目的。专利申请CN110272519A公开了一种新型驱油用聚丙烯酰胺，所述的驱油用聚丙烯酰胺合成原料KH570是一种硅烷偶联剂，分子通式RSi(OR1)3，需要较高的温度才能分解为反应自由基，经济性较差，反应速度相对较慢，过程中易发生剪切降粘。专利申请CN103421137A公开了一种耐高温驱油用聚丙烯酰胺，其合成原料为改性蒙脱土，通过在丙烯酰胺的原位聚合过程中提供络合点，产生分子间的物理交联或轻微的化学交联，之间的作用力相对较弱，耐高温及稳定性受限。至今，成本更低、耐温抗盐性能更高、溶解速度更快的驱油用聚丙烯酰胺共聚物对稳定东部老油田特别是胜利油田产量，降低开发的成本具有十分迫切的需求。但是能满足耐温抗盐要求的聚合物很少，特别是不能满足矿化度20000mg/L左右，高温80℃以上的要求。
技术实现思路
本专利技术提出一种耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺及其制备方法和应用，其采用了有机硅过氧化物偶联剂作为反应原料，在优选工艺的配合下，可使反应平稳进行，不仅有利于分子链增长，还可获得分子量高的产物，特别是在矿化度20000mg/L左右、高温80℃以上的环境中表现出良好的表观粘度和溶解时间。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：在反应器中加入Ⅰ级脱盐水，然后依次加入丙烯酰胺粉末、有机硅过氧化物偶联剂，保持反应体系温度19℃-20℃，充分搅拌混匀，待其完全溶解后，向上述反应体系中加入碳酸钠溶液，调节反应体系pH，继续搅拌至溶液充分混合，然后向反应体系中通入氮气，直至完全去除反应体系内的氧气；除氧结束后，向反应器中加入复合引发体系引发聚合反应，同时将反应器密封处理，反应时间为3h-4h，反应终温为60℃-65℃；聚合反应完成后，在反应器夹套内通热水循环，同时向反应体系中通入蒸汽，使反应器内反应体系温度升至70-80℃进行水解反应，水解反应4h-4.5h，待胶体出现时，停止加热，水解反应结束，得到耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺。作为优选，所加入的丙烯酰胺粉末、有机硅过氧化物偶联剂和Ⅰ级脱盐水的质量比为(1-3):(0.5-1.5):1。作为优选，所使用的有机硅过氧化物偶联剂包括但不限于以下结构式中所示出的偶联剂，使用时任选其一使用即可：。作为优选，加入碳酸钠溶液将反应体系的pH调节为11-12。可以理解的是，聚合反应的速率与pH值呈正相关关系，pH值越大，反应速率越高，意味着溶液内活性自由基的浓度增加，聚合物的分子链长度降低，因此适合的降低溶液的pH值，可以有效地增加聚合物的分子量，但过度降低反应溶液的pH值，会降低催化剂的水解速度，同时降低单体分子的引发速率，降低批量生产中的效率。作为优选，所述复合引发体系为过硫酸钾和亚硫酸钠的混合溶液。作为优选，所述复合引发体系中过硫酸钾和亚硫酸钠的质量比为(1-2):1，且占反应体系单体总质量的0.5%-1%。本专利技术提供了一种根据上述任一项技术方案所述的制备方法制备得到的耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺，具有如下结构通式：式中，R2为-CH2-O-R3，其中R3为碳原子数≤4的直链烷烃，选自-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3和-CH2CH2CH2CH3中的任一种；n的取值范围为30000-35000。本专利技术提供了一种根据上述技术方案所述的耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺在油田开采中的应用，其能够显著提高驱油剂的波及能力，从而提高油层的采收率。作为优选，所述耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺水溶液在矿化度20000mg/L、高温80℃以上，用量≥1500mg/L时，表观粘度≥13.7mPa·s，溶解时间≤2h。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术提供的耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的原料易得，制备方法操作简便、环境友好，产物相对单一，反应机理清楚，副反应少，纯度高；2、本专利技术提供的有机硅过氧化物偶联剂，受热后很容易分解成具有高反应能力的自由基，激发多个活性位点，进而快速引发反应，使相同的有机物进行偶联，经济性好，同时大幅降低了耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺合成过程中剪切降粘现象发生，分子量大，粘度高；3、本专利技术提供的耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺支链较短且少，溶解速度快，解决了在原油开采现场实施过程中因溶解产生的能耗高、费用高的问题，同时避免了因搅拌强度过高带来的剪断分子链、降低分子量的风险；4、本专利技术提供的驱油用聚丙烯酰胺耐温抗盐，与表面活性剂有良好的配伍性，深化了驱油剂加合增效，用于二元复合驱所用的驱油剂中。具体实施方式为了更清楚详细地介绍本专利技术实施例所提供的耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的合成及应用，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。1、表观粘度测定：1.1准确称取(1/S)g样品（S为固含量），精确至0.0001g。称取(200-1/S)g胜利盐水II（总矿化度19334mg/L≈20000mg/L）于500mL烧杯中，开动数显桨式恒速搅拌器在(400±20)r/min下沿旋涡壁30s内慢慢加入试样，然后在搅拌速率为(700±20)r/min下搅拌1h，所得溶液浓度为5000mg/L。放置24h后，用玻璃棒稍微搅拌再进行稀释；1.2取15.00g1.1中的聚丙烯酰胺母液加入100mL烧杯中，加入35.00g胜利盐水II（总矿化度19334mg/L），在磁力搅拌器上以(300±20)r/min的转速搅拌20min，得到1500mg/L的待测溶液；1.3在温度为(75±0.5)℃下恒温10min，在6r/min(7.34s-1)条件下每个聚丙烯酰胺母液应按1.1-1.3做3个平行样，取算术平均值做为测定结果。2、溶解时间：2.1准确称取(1/S)g样品，精确至0.0001g。称取(200-1/S)g胜利盐水II（总矿化度19334mg/L≈20000mg/L）于400mL夹套烧杯中，夹套烧杯与恒温水浴相连，水浴保持(10±1)℃。启动恒速搅拌器在(400±20)r/min下沿旋涡壁30s内慢慢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在反应器中加入Ⅰ级脱盐水，然后依次加入丙烯酰胺粉末、有机硅过氧化物偶联剂，保持反应体系温度19℃-20℃，充分搅拌混匀，待其完全溶解后，向上述反应体系中加入碳酸钠溶液，调节反应体系pH，继续搅拌至溶液充分混合，然后向反应体系中通入氮气，直至完全去除反应体系内的氧气；/n除氧结束后，向反应器中加入复合引发体系引发聚合反应，同时将反应器密封处理，反应时间为3h-4h，反应终温为60℃-65℃；/n聚合反应完成后，在反应器夹套内通热水循环，同时向反应体系中通入蒸汽，使反应器内反应体系温度升至70-80℃进行水解反应，水解反应4h-4.5h，待胶体出现时，停止加热，水解反应结束，得到耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺。/n

【技术特征摘要】
1.耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在反应器中加入Ⅰ级脱盐水，然后依次加入丙烯酰胺粉末、有机硅过氧化物偶联剂，保持反应体系温度19℃-20℃，充分搅拌混匀，待其完全溶解后，向上述反应体系中加入碳酸钠溶液，调节反应体系pH，继续搅拌至溶液充分混合，然后向反应体系中通入氮气，直至完全去除反应体系内的氧气；
除氧结束后，向反应器中加入复合引发体系引发聚合反应，同时将反应器密封处理，反应时间为3h-4h，反应终温为60℃-65℃；
聚合反应完成后，在反应器夹套内通热水循环，同时向反应体系中通入蒸汽，使反应器内反应体系温度升至70-80℃进行水解反应，水解反应4h-4.5h，待胶体出现时，停止加热，水解反应结束，得到耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所加入的丙烯酰胺粉末、有机硅过氧化物偶联剂和Ⅰ级脱盐水的质量比为(1-3):(0.5-1.5):1。

【专利技术属性】
技术研发人员：齐书磊，姜力华，杨姗，李慎伟，秦玉斌，祝东明，丁锡刚，吴庆凯，李金平，胡朋朋，
申请(专利权)人：山东新港化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37