用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)将温敏大分子水溶液与分散剂溶液混合，在N

【技术实现步骤摘要】
用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物及其制备方法
本专利技术属于刺激增黏聚合物及油气开采领域，特别涉及一种热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物及其制备方法。
技术介绍
在对石油需求与日俱增以及“二次采油”后仍有大约2/3的原油残留在地下未得到有效开采的情况下，“三次采油”技术尤其是利用CO2作为驱替液开采残余油受到格外关注。CO2能通过降低原油黏度、改善油水流度比、使原油体积膨胀以及降低油水界面张力等机理进一步提高约7～23％的原油采收率。然而在实际应用中发现，由于受气体滑脱效应和黏性指进以及油藏非均质性和裂缝发育等因素的影响，CO2在驱替过程中会优先沿储层高渗透带方向发生窜流，导致气体波及体积大幅降低，极大影响驱油效果，严重时甚至造成生产井停喷。其次，油井过早见气，不仅会加剧腐蚀，增加生产维护成本，而且会造成井筒压力升高，增大井下作业风险。因此，如何解决气窜问题是非均质油藏注CO2驱油所面临的最主要问题。目前，针对CO2封窜技术的研究，主要从改善流度比和封堵窜层两方面展开，具体包括水气交替(WAG)驱和凝胶封堵等方法。WAG驱一方面可以改善气油流度比，扩大气体波及体积，提高原油采收率；另一方面，其工艺流程简单，技术难度低，易推广。然而由于水锁效应和重力分离等问题，其CO2封窜能力比较有限，尤其是当渗透率级差较大和驱替高黏油层时。此时，可选择在水段塞中外加聚合物等以增加该段塞黏度来改善WAG驱或利用凝胶进行窜层封堵。在聚合物改善的WAG驱过程中，维持聚合物段塞较高的黏度对于其改善程度至关重要。然而，常规驱油用聚合物在进入油层时，往往会在地下高温的作用下热降黏，而失去其应有的驱替和改善效果。提高该类聚合物的分子量是现阶段保持聚合物在高温环境下仍具有一定黏度的主要手段，而过分追求分子量的提高通常会导致聚合物初始黏度的急剧升高，进而致使地表注入压力过高和对设备性能提出更高的要求。对于凝胶封堵窜层技术，预交联聚合物凝胶和原位生成凝胶是最常用的两类凝胶系统。尽管它们封窜能力都很显著，但是对于预交联聚合物类凝胶而言，其注入和深度调剖略显困难，而原位生成凝胶系统由于凝胶组分易改变和剪切降解等问题导致其成胶过程较难控制。更重要的是，在高温油藏环境下的长期封堵过程中，这两种传统凝胶处理手段可能由于高温收缩脱水或黏度降低而导致其封堵效率下降。尤其地，在高温和CO2并存的条件下，传统吸水预交联聚合物凝胶由于对酸性环境的耐受力不足易出现失水收缩现象，而对于传统原位生成凝胶系统，凝胶因子化学结构的改变会使得凝胶过程变得更加复杂和不可控制。而上述这些现象在现有研究中鲜有应对方法。聚合物水溶液黏度随着温度的升高而增加的热增黏聚合物为解决上述难题提供了思路。尽管目前针对热增黏聚合物的研究已取得了一定的进展，但现有的绝大多数热增黏聚合物都或多或少具有它们自身的不足，无法满足实际应用的需要。例如，基于N-取代丙烯酰胺类热增黏聚合物虽具有广泛的适用性和优良的刺激响应能力，但其价格昂贵，热增黏浓度相对较高，而高浓度下使用又进一步增加了成本；改性纤维素类热增黏聚合物虽然来源广泛，成本较低，但由于分子疏水性太强，故易于分相而失去应有的增黏效果；聚醚类化合物一般亲水性较好，但其仅在高浓度(通常大于15wt％)条件下才能显现出明显的热增黏效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于二氧化碳(以下写作CO2)驱油过程防气窜的热/CO2双重刺激增黏聚合物及其制备方法。该聚合物在低浓度下即可实现明显的热/CO2增黏，在较高浓度下可实现热胶凝，且热和CO2两种刺激响应互不影响，能够协同发挥作用，利于在热和CO2同时存在的聚合物改善的WAG驱过程中维持聚合物段塞较高的黏度以及高渗层的封堵，以实现CO2气窜的控制和原油采收率的进一步提高。本专利技术提出了在热与CO2两种刺激条件下协同增黏聚合物的理念，具体来讲，是希望将该聚合物添加到WAG驱的水段塞中，形成低黏度聚合物水溶液，便于在地表泵注；该聚合物水溶液段塞进入地层后，通过与前置及后置CO2段塞接触，自发升高聚合物水溶液段塞的黏度，从而有效封堵大孔道或裂缝，发挥防气窜的功能；其次，由于具有热增黏功能，该聚合物水溶液在地表较低的温度下，黏度较低，便于泵注，到达地底目的层后，由于温度升高，该聚合物水溶液黏度也会自发升高，从而也可以发挥防气窜的功能；第三，聚合物水溶液在地底持续运移时，受到地层高温的作用，虽然所形成的聚合物凝胶体系可能会脱水收缩，但在高温的持续刺激下，聚合物溶液一直保持增黏状态，因此可克服因高温带来的凝胶收缩的不利影响。本专利技术同时还提出把CO2驱替过程中固有的热和CO2两种对凝胶封堵不利的因素转变为有利的因素，实现原位热和CO2成胶封堵窜层。本专利技术方法主要基于自由基链转移的原理，将不同配比的单体及引发剂同时置于反应体系中，通过一步接枝反应，合成一系列具有不同组成配比的，以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(PEOm-PPOn-PEOm)为温敏主链，聚N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)为支链的热/CO2双重刺激响应型聚合物。所述聚合物具有如下响应行为：当体系温度较低时，聚醚主链与PDMAEMA支链都相对亲水，聚合物以单链形式分散于水中。当温度升高至聚合物热缔合温度(Tass)以上但低于PDMAMEA的最低共溶温度(LCST)时，PPO链段实现由亲水向疏水状态的转变，而PEO和PDMAEMA仍保持较好的亲水性，故而聚合物通过自组装形成以PPO为核，PEO和PDMAEMA为壳的胶束。胶束与胶束之间堆积，PEO链段之间形成缠结，使聚合物水化体积显著增大，从而显著提高体系的黏度。同时，部分游离的聚合物链也会通过缠结、热缔合等作用增强胶束间的堆积作用，以及PDMAEMA链同时贯穿数个胶束的情况，都会使增黏效果更加明显。当温度进一步升高至PDMAMEA的LCST以上时，PPO和PDMAEMA链段都呈现疏水性，但由于PEO链段仍具有较好的亲水性，聚合物不至于从水相中析出，而是通过自组装形成以PPO和PDMAEMA分别为内外核，PEO为壳的胶束，进一步强化胶束的形成、缠结以及缔合，从而实现黏度的进一步升高。此时，如果再向体系中通入CO2，PDMAEMA链段中的叔胺基团能够被质子化而亲水，且在静电排斥的作用下，链段呈现伸展状态，使得缔合胶束的水化体积进一步增大，从而达到协同增黏的效果。另一方面，如果先向体系通入CO2再升高温度，聚合物也能实现先经过PDMAEMA支链伸展缠结，再向缔合胶束形态的转变，从而达到类似的增黏效果。本专利技术提供的热/CO2双重刺激增黏聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将温敏大分子水溶液与分散剂溶液混合，在N2氛围、10～20℃下搅拌除氧3～5h后，加入CO2响应单体，继续搅拌1～3h后加入引发剂溶液，再继续搅拌1～3h后升温至60～80℃反应15～20h，得到膏状反应产物；其中，温敏大分子水溶液的配制是将温敏大分子与水以2:(11～33)的质量比进行混合；温敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)将温敏大分子水溶液与分散剂溶液混合，在N

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将温敏大分子水溶液与分散剂溶液混合，在N2氛围、10～20℃下搅拌除氧3～5h后，加入CO2响应单体，继续搅拌1～3h后加入引发剂溶液，再继续搅拌1～3h后升温至60～80℃反应15～20h，得到膏状反应产物；
其中，温敏大分子水溶液的配制是将温敏大分子与水以2:(11～33)的质量比进行混合；温敏大分子与CO2响应单体的质量比为(0.05～5.00):1；分散剂用量为温敏大分子与CO2响应单体总质量的10～15％；引发剂用量为温敏大分子与CO2响应单体总质量的0.05％～0.20％；
(2)将步骤(1)所得膏状反应产物经去离子水溶解和冷冻干燥，得到泡沫状产物；
(3)将步骤(2)所得泡沫状产物碾碎后，经烷烃洗涤、30～60℃下真空干燥至恒重，即得到热/CO2双重刺激增黏聚合物。


2.根据权利要求1所述用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物的制备方法，其特征在于，所述温敏大分子为PEO与PPO的三嵌段共聚物，分子通式为PEOm-PPOn-PEOm，温敏大分子的结构和性能随着m和n值的变化而变化。


3.根据权利要求1所述用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物的制备方法，其特征在于，所述CO2响应单体为叔胺类甲基丙烯酸酯，所述叔胺类甲基丙烯酸酯选自N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、N,N-二乙氨基甲基丙烯酸乙酯、N,N-二异丙氨基甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。


4.根据权利要求1所述用于二氧化碳驱油过程防气窜的热/二氧化碳双重刺激增黏聚合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉军，罗新杰，郑鹏飞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51