核壳结构聚合物微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种核壳结构聚合物微球，包括阳离子型聚合物内核和阴离子型聚合物外壳，所述阴离子型聚合物外壳具有式I所示的结构单元。使用本发明专利技术提供的核壳结构聚合物微球作为油田调剖剂具有易注入、粒径可控、耐盐、可疏水缔合等优点。缔合等优点。缔合等优点。

【技术实现步骤摘要】
核壳结构聚合物微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及油田开采
，具体涉及一种核壳结构聚合物微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国对能源的需求越来越大，但国内油田的采收率相对较低。国内的大多数油田已经过了长期的注水开采，长期的冲刷使得油田的地质条件恶化，地下水窜通道较多，原油分布分散，非均质性非常严重。对于非均质地层，驱替很难波及到含油的低渗透层，造成无效注入比例增加，开采成本增加，原油采收率低。
[0003]由丙烯酰胺单体交联聚合得到的聚丙烯酰胺微球可作为油田调剖剂。采用反相微乳液聚合或反相乳液聚合得到的纳米或微米尺寸的聚合物微球，初始尺寸远小于地层孔喉尺寸，可以随注入水顺利进入地层深部，并具有很好的变形性。微球在地层中不断向前运移，逐渐吸水溶胀，可以对高渗油藏进行封堵，迫使注入水改变流动方向进入中低渗透层从而提高注入水的波及体积、提高原油的采收率。
[0004]刘晓非等人的专利CN 103739778A设计制备出具有阳离子内核和阴离子外壳的聚丙烯酰胺微球，具有突出的吸水膨胀性能、较高的强度、耐剪切性和耐温抗盐性，但在内核与外壳之间会形成互穿网络结构。因此，有必要寻求一种制备具有阳离子内核阴离子外壳非互穿结构的聚丙烯酰胺微球的方法，有助于微球的深度运移和封堵。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种具有耐盐性和疏水缔合能力的核壳结构聚丙烯酰胺纳米微球，在三次采油中作为深度调剖堵水剂使用，具有较高的封堵率。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题之二是克服反相微乳液聚合制备核壳结构聚丙烯酰胺纳米微球时易形成互穿网络的问题。
[0007]本专利技术所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一、解决技术问题之二相对应的一种带疏水链的核壳结构耐盐聚丙烯酰胺纳米微球的制备方法，采用两步反相微乳液聚合得到所述纳米微球。
[0008]在第一方面，本专利技术提供了一种核壳结构聚合物微球，包括阳离子型聚合物内核和阴离子型聚合物外壳，所述阴离子型聚合物外壳具有式I所示的结构单元，
[0009][0010]其中，R1、R2和R3相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C6的烷基；R4选自C4-C15的烷基；n为0,1或2。
[0011]根据本专利技术的优选实施方式，式I中，R1、R2和R3相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C3的烷基；R4选自C4-C15的烷基。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述阳离子型聚合物内核包括丙烯酰胺结构单元、阳离子单体结构单元、共价键交联剂结构单元。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述阴离子型聚合物外壳还包括丙烯酰胺结构单元和共价键交联剂结构单元。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述阳离子型聚合物内核的原料包括：
[0015]按重量份数计，丙烯酰胺单体3～50份，阳离子单体1～25份，油溶性溶剂30～50份，乳化剂3～20份，水10～50份，以及
[0016]按所述丙烯酰胺单体和阳离子单体的总重量百分比计，络合剂0.01～0.5％，电解质盐0.1～5％，交联剂0.01％～0.5％，引发剂0.02～0.3％。
[0017]根据本专利技术的优选实施方式，所述水为去离子水。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述阴离子型聚合物外壳的原料包括：
[0019]按重量份数计，丙烯酰胺单体3～50份，式II所示的单体1～30份，水3～50份，优选地，所述水为去离子水；以及
[0020]按所述丙烯酰胺单体和式II所示的单体的总重量百分比计，络合剂0.01～0.5％，电解质盐0.1～5％，交联剂0.01％～0.5％，引发剂0.02～0.3％，
[0021][0022]其中，R1、R2和R3相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C6的烷基；R4选自C4-C15的烷基；n为0,1或2。
[0023]根据本专利技术的优选实施方式，式II中，R1、R2和R3相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C3的烷基；R4选自C4-C15的烷基。
[0024]根据本专利技术的优选实施方式，所述式II所示的单体选自2-丙烯酰胺基丁基磺酸钠、2-丙烯酰胺基戊基磺酸钠、2-丙烯酰胺基己基磺酸钠、2-丙烯酰胺基庚基磺酸钠、2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠、2-丙烯酰胺基壬基磺酸钠、2-丙烯酰胺基癸基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十一烷基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十三烷基磺酸钠和2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠中的至少一种。
[0025]根据本专利技术的优选实施方式，所述式II所示的单体选自2-丙烯酰胺基丁基磺酸钠、2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠和2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠中的至少一种。
[0026]根据本专利技术，所述式II所示的单体表示丙烯酰胺磺酸阴离子型可聚合表面活性单
体。本专利技术的专利技术人创造性地发现，丙烯酰胺磺酸阴离子型可聚合表面活性单体具有一个带磺酸阴离子的可聚合亲水头基和一个疏水链，在油水界面上排列，避免了壳层合成过程中互穿结构的形成，且疏水链使其具有耐盐性和疏水缔合能力。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述的阳离子单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵、二甲基乙基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述油溶性溶剂选自烃和酯中的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述烃选自脂肪经、芳香烃和石油馏分中的至少一种。
[0030]根据本专利技术的优选实施方式，所述脂肪烃选自C4～C8的脂肪烃。
[0031]根据本专利技术的优选实施方式，所述脂肪烃选自环已烷、已烷、庚烷、辛烷和异辛烷中的至少一种。
[0032]根据本专利技术的优选实施方式，所述芳香烃选自C6～C10的芳烃。
[0033]根据本专利技术的优选实施方式，所述芳香烃选自苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、二乙苯和异丙苯中的至少一种。
[0034]根据本专利技术的优选实施方式，所述石油馏分选自白油、液体石蜡、汽油、煤油、柴油和石油醚中的至少一种。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述酯选自羧酸酯和植物油中的至少一种。
[0036]根据本专利技术的优选实施方式，所述羧酸酯选自C4～C8的羧酸单酯和C4～C10的羧酸双酯中的至少一种。
[0037]根据本专利技术的优选实施方式，所述羧酸酯选自乙酸乙酯、乙酸丙酯、草酸二甲酯、草酸二乙酯和草酸甲乙酯中的至少一种。
[0038]根据本专利技术的优选实施方式，所述植物油选自花生油、大豆油、葵花籽油和蓖麻油中的至少一种。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述乳化剂的HLB值为5～9。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述乳化剂为非离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构聚合物微球，包括阳离子型聚合物内核和阴离子型聚合物外壳，所述阴离子型聚合物外壳具有式I所示的结构单元，其中，R1、R2和R3相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C6的烷基，优选选自氢和C1-C3的烷基；R4选自C2-C20的烷基，优选选自C4-C15的烷基；n为0,1或2。2.根据权利要求1所述的聚合物微球，其特征在于，所述阳离子型聚合物内核包括丙烯酰胺结构单元、阳离子单体结构单元、共价键交联剂结构单元；所述阴离子型聚合物外壳还包括丙烯酰胺结构单元和共价键交联剂结构单元。3.根据权利要求1或2所述的聚合物微球，其特征在于，所述阳离子型聚合物内核的原料包括：按重量份数计，丙烯酰胺单体3～50份，阳离子单体1～25份，油溶性溶剂30～50份，乳化剂3～20份，水10～50份，优选地，所述水为去离子水，以及按所述丙烯酰胺单体和阳离子单体的总重量百分比计，络合剂0.01～0.5％，电解质盐0.1～5％，交联剂0.01％～0.5％，引发剂0.02～0.3％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚合物微球，其特征在于，所述阴离子型聚合物外壳的原料包括：按重量份数计，丙烯酰胺单体3～50份，式II所示的单体1～30份，水3～50份，优选地，所述水为去离子水；以及按所述丙烯酰胺单体和式II所示的单体的总重量百分比计，络合剂0.01～0.5％，电解质盐0.1～5％，交联剂0.01％～0.5％，引发剂0.02～0.3％，其中，R1、R2和R3相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C6的烷基，优选选自氢和C1-C3的烷基；R4选自C2-C20的烷基，优选选自C4-C15的烷基；n为0,1或2。5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚合物微球，其特征在于，所述式II所示的单体选自2-丙烯酰胺基丁基磺酸钠、2-丙烯酰胺基戊基磺酸钠、2-丙烯酰胺基己基磺酸钠、2-丙烯酰胺基庚基磺酸钠、2-丙烯酰胺基辛基磺酸钠、2-丙烯酰胺基壬基磺酸钠、2-丙烯酰胺基癸基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十一烷基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠、2-丙烯酰胺基十
三烷基磺酸钠和2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠中的至少一种；和/或所述的阳离子单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵、二甲基乙基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种。6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚合物微球，其特征在于，所述油溶性溶剂选自烃和酯中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙慧，夏燕敏，许汇，苏智青，李应成，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：