一种调驱用聚合物微球乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及石油化工技术领域，具体公开了一种调驱用聚合物微球乳液及其制备方法和应用。本发明专利技术的聚合物微球乳液包括功能型聚合物微球、增稠剂、阳离子表面活性剂、盐和水。本发明专利技术提供的聚合物微球乳液具备良好的界面参与能力和弱交联作用，利用功能型聚合物微球结构中的阴、阳离子相互吸引、疏水链段间的疏水作用以及芳环间的π

【技术实现步骤摘要】
一种调驱用聚合物微球乳液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于石油化工
，具体涉及一种调驱用聚合物微球乳液的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着水驱开发不断加深，我国高含水低渗透油气田的占比正逐年提高，中、低渗储层中大量原油难以波及而滞留在地层中，导致油井产量显著降低且生产成本不断提高。聚合物微球深部调驱技术是近几年发展的一种新型调驱技术，该技术主要利用聚合物纳米微球尺寸小、在水中分散性好、易进入地层深部及在油藏温度下遇水膨胀等特征，让其在孔喉中运移、封堵、变形通过、再运移封堵，直至地层深处，逐级封堵水窜优势通道实现深部调驱，从而扩大注入水波及体积，改善水驱开发效果。然而，常规的聚合物微球在高温高盐油藏中会因发生脱水收缩和热降解而失效，为保证聚合微球调驱剂在地层中能够有效发挥作用，研究开发新型更加耐温、耐盐的高性能聚合物微球仍然是许多研究者关注的热点问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的在于提供一种调驱用聚合物微球乳液，具体采用以下的技术方案：一种调驱用聚合物微球乳液的制备方法，以重量百分比计，该聚合物微球乳液为功能型聚合物微球10
‑
30％，增稠剂0.5％
‑
3％，阳离子表面活性剂1％
‑
8％，盐0％
‑
2％，余量为水；功能型聚合物微球为交联聚合物，其结构如简式I所示：
[0004][0005]式I，x取0
‑
3的任意整数；y为0
‑
7的任意整数；m、t、r、s、p、q、w、z取0
‑
200的正整数。
[0006]本专利技术提供的聚合物微球乳液具备良好的界面参与能力和弱交联作用，本专利技术利用功能型聚合物微球结构中的阴、阳离子相互吸引、疏水链段间的疏水作用以及芳环间的
π
‑
π作用，空间形貌上呈现出致密的网状，形成具有一定力学强度的聚合物微球。聚合物结构中带有大量的磺酸基团具有很强的水化作用，丰富的磺酸基团可以吸引大量的水分子并与水分子发生氢键作用使得聚合物微球发生膨胀。且微球表面的磺酸基易失去质子而带上负电，在阳离子表面活性剂及盐的共同作用下，聚合物微球与微球间通过与阳离子表面活性剂发生电荷作用、疏水作用进行架桥，降低聚合物微球间的距离形成更为灵活可调的空间聚集态，使其能满足在地层孔喉中运移、封堵、变形通过等要求，实现逐级封堵水窜优势通道的作用。
[0007]优选地，以聚合物微球乳液的重量百分比计，上述聚合物微球乳液中的阳离子表面活性剂考来烯胺的最佳用量区间为1％
‑
8％，聚合物微球的最佳用量区间为10％
‑
30％，考来烯胺和聚合物微球的用量比即决定了各个官能团的比例，如阴、阳离子的比例则影响聚合物微球的缔合形态。过高或过低均会导致缔合形态的改变，从而影响封堵的效果。
[0008]在一些实施情况中，所述聚合物微球乳液还包括增稠剂、阳离子表面活性剂，盐和溶剂，以聚合物微球乳液的重量百分比计，所述增稠剂的用量区间优选为0.5％
‑
3％，阳离子表面活性剂的用量区间优选为1％
‑
8％，盐的用量区间优选为0
‑
2％，余量为水。所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、淀粉磷酸钠、藻蛋白酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的组合；所述阳离子表面活性剂为考来烯胺，如式II所示；所述盐包括氯化钠、氯化钾、氯化铵、季铵盐中的一种或几种的组合。
[0009][0010]式II，n取2
‑
200的任意整数。
[0011]专利技术人发现，以重量百分比计，当选用x为1、y为7和m、t、r、s、p、q、w、z为100
‑
200的任一整数，功能型聚合物微球用量为12％，增稠剂的用量为0.5％，考来烯胺用量为6％，盐的用量为2％时聚合物微球乳液外观为淡黄色透明状态，粒径在110nm左右，可分离固形物23％，粘度为320mPa.s，S元素含量为2.6％。
[0012]功能型聚合物微球由反相乳液聚合法进行合成，以制备聚合物微球的聚合乳液的重量百分比计，具体合成方法如下：
[0013](1)聚合物水相制备：称取功能单体III(1％
‑
10％)溶于去离子水中，滴加适量Na OH调节溶液呈中性，加入聚合物结构单体丙烯酰胺(AM)(10％
‑
30％)、交联剂(IV)(0.1％
‑
1％)和络合剂乙二胺四乙酸二钠(0.05％
‑
0.1％)，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到聚合物水相溶液(40％
‑
60％)。
[0014](2)聚合物油相制备：量取适量白油(30％
‑
50％)于烧杯，根据Span80(10％
‑
20％)与Tween80(1％
‑
8％)的HLB值调节加入配比，适当搅拌后呈均一稳定油相溶液(40％
‑
60％)。
[0015](3)聚合物微球制备：先将油相溶液在低速(3kr
·
min
‑1)搅拌5min，缓慢加入配好的水相聚合物溶液，再高速(12kr
·
min
‑1)剪切乳化5min，置于四口烧瓶中，搅拌(300r
·
min
‑1)下通氮气排除瓶内空气，30min后滴加引发剂过硫酸铵与亚硫酸氢钠，水浴加热(65℃)反应至溶液呈白色均一乳液，将产物用大量乙醇溶液冲洗，采用丙酮固化，置于50℃真空烘干箱中烘干至恒重，得聚合物微球。
[0016][0017]式III，x取0
‑
3的任意整数；y为0
‑
7的任意整数
[0018][0019]功能型聚合物微球的合成路径(x取0
‑
3的任意整数；y为0
‑
7的任意整数；m、
[0020]t、r、s、p、q、w、z取0
‑
200的正整数)
[0021]所述功能单体III由以下过程制得：将1
‑
羟基
‑
2,5
‑
二氧代吡咯烷
‑3‑
磺酸放置于1500ml单口烧瓶中，同时加入其质量分数4％的催化剂碘化钾，500ml乙腈溶液，温度降至5℃下，加入溴代烷的溶液，室温条件下反应24h，再将温度升至70℃反应72h，将产物旋干后
经过乙醚三次重结晶得到白色季铵盐固体粉末(式V)，待用。在1500ml单口烧瓶中加入白色季铵盐固体粉末(式V)与500ml三氯甲烷溶液，加入催化剂4
‑
二甲氨基吡啶，缚酸剂为醋酸钠溶液，冰浴条件，温度控制在5℃以下，取烯基酰氯的三氯甲烷溶液于恒压滴液漏斗缓慢滴加至烧瓶中，滴加完毕，室温反应24h，然后于40℃条件下反应48h，产物经过旋转蒸发仪旋干后，加入二氯甲烷溶液使其充分溶解，使用饱和食盐水进行水洗三次，静置分层滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调驱用聚合物微球乳液，其特征在于：按重量百分比计，该聚合物微球乳液为功能型聚合物微球10
‑
30％，增稠剂0.5％
‑
3％，阳离子表面活性剂1％
‑
8％，盐0％
‑
2％，余量为水；所述的功能型聚合物微球为交联聚合物，其结构如简式I所示：其中，x取0
‑
3的任意整数；y为0
‑
7的任意整数；m、t、r、s、p、q、w、z取0
‑
200的正整数。2.根据权利要求1所述的调驱用聚合物微球乳液，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、淀粉磷酸钠、藻蛋白酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述的调驱用聚合物微球乳液，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为考来烯胺，其结构式如下式II所示：其结构式如下式II所示：n取2
‑
200的任意整数。4.根据权利要求1所述的调驱用聚合物微球乳液，其特征在于：所述盐包括氯化钠、氯化钾、氯化铵、季铵盐中的一种或几种的组合。5.一种制备如权利要求1
‑
4任一项所述调驱用聚合物微球乳液的方法，其特征在于，包括以下步骤：将增稠剂、阳离子表面活性剂和盐混合后加入到功能型聚合物微球的水溶液中，搅拌均匀，得到聚合物微球乳液；其中，功能型聚合物微球由以下方法制得，以制备聚合物微球的聚合乳液的重量百分比计，由以下方法制得：(1)聚合物水相制备：称取功能单体式III1％
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10％溶于去离子水中，滴加适量NaOH调
节溶液呈中性，加入聚合物结构单体丙烯酰胺(AM)10％
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30％、交联剂IV0.1％
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1％和络合剂乙二胺四乙酸二钠0.05％
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0.1％，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到聚合物水相溶液40％
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60％；(2)聚合物油相制备：量取适量白油30％
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50％于烧杯，根据Span80 10％
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20％与Tween80 1％
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8％的HLB值调节加入配比，适当搅拌后呈均一稳定油相溶液40％
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60％；(3)聚合物微球制备：先将油相溶液在3kr
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‑1搅拌5min，缓慢加入配好的水相聚合物溶液，再高速12kr
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‑1剪切乳化5min，置于四口烧瓶中，搅拌300r
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‑1下通氮气排除瓶内空气，30min后滴加引发剂过硫酸铵与亚硫酸氢钠，水浴加热(65℃)反应至溶液呈白色均一乳液，将产物用乙醇溶液冲洗，采用丙酮固化，置于50℃真空烘干箱中烘干至恒重，得聚合物微球；得聚合物微球；x取0
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3的任意整...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚芊，赵丰，夏红英，虞建浔，王宗凯，
申请(专利权)人：江西炼石环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：