一種多功能驅(qū)油聚合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多功能驅(qū)油聚合物及其制備方法；加入水300份、聚丙烯酰胺為20份；然后在抽真空除氧的狀態(tài)下將16份甲醛和20份二甲胺混合配制的甲醛-二甲胺溶液加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為25～35℃，恒溫反應(yīng)時間100～120分鐘；然后投入10份的甲醛溶液及18份的亞硫酸氫鈉，用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至11.0～13.0，迅速升溫至65～85℃恒溫反應(yīng)時間80～90分鐘；降溫至常溫，加入16份的硫酸甲酯反應(yīng)40～60分鐘，獲得本聚合物；本方法制備的驅(qū)油聚合物具有很強的增粘、乳化能力及較高的原油采收能力。
【專利說明】一種多功能驅(qū)油聚合物及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種驅(qū)油聚合物，具體說是一種在聚丙烯酰胺分子骨架上，依次引入 磺甲基、羧基及季銨鹽功能性結(jié)構(gòu)單元的一種多功能驅(qū)油聚合物及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，油田常用的三次采油的方法主要有聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)等。 聚合物驅(qū)油技術(shù)采用的聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺，其通過增加注入流體的粘度， 減少水油的流度比，減少水的指進，擴大波及系數(shù)，同時聚合物具有粘彈性，可以提高驅(qū)油 效率，從而提高油層的采收率，但是聚合物與原油之間的界面張力很高，對原油沒有增溶和 乳化能力，因而該技術(shù)提高原油采收率的程度受到限制，一般只有1〇%_15%。聚/表/堿三 元復(fù)合驅(qū)在保持注入流體粘度的同時，實現(xiàn)油水之間達到超低界面張力，原油采收率可在 水驅(qū)的基礎(chǔ)上提高20%以上。但由于三元體系中強堿的加入，能引起地層粘土的分散、轉(zhuǎn) 移，導致地層滲透率下降，堿與油層流體及巖石礦物反應(yīng)，可形成堿垢，對地層造成傷害，會 引起油井、地面采出液處理用儀表設(shè)備和管線等的結(jié)垢，嚴重影響正常生產(chǎn)。聚/表二元復(fù) 合驅(qū)充分發(fā)揮了聚合物和表面活性劑的協(xié)同作用來提高采收率的方法，最大限度發(fā)揮聚合 物的粘彈性，降低油水界面張力，減少了乳化液處理帶來的負面影響，減弱由于三元中堿的 存在引起地層及井的結(jié)垢現(xiàn)象。多元復(fù)合驅(qū)化學劑的生產(chǎn)成本都較高，另外由于不同化學 劑的混合物在油藏多孔介質(zhì)中的吸附、擴散和運移等性能特征差異較大，還會導致在油藏 孔隙中驅(qū)油時的"色譜效應(yīng)"。基于以上原因，我們需要一種綜合聚合物和表面活性劑二者 的優(yōu)勢，在不用堿的條件下，把增粘、降低流度比、擴大波及系數(shù)、提高對原油的增溶和乳化 能力等優(yōu)勢集為一身，實現(xiàn)更經(jīng)濟、環(huán)保的高效率一元化學驅(qū)油產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種多功能驅(qū)油聚合物及其 制備方法，該種多功能驅(qū)油聚合物，綜合了聚合物和表面活性劑二者的優(yōu)勢，在不用堿的條 件下，把增粘、降低流度比、擴大波及系數(shù)、提高對原油的增溶和乳化能力等優(yōu)勢集于一身。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計一種多功能驅(qū)油聚合物，其特征是： 它是以聚丙烯酰胺為初始原料，通過胺甲基化、磺甲基化、部分酰胺基水解合成含有磺甲 基、羧基及季銨鹽功能性結(jié)構(gòu)單元的驅(qū)油用聚合物。
[0005] 所述的驅(qū)油用聚合物是由以下原料按下述重量配比組成：
[0006] 聚丙烯酰胺為20份、水為320份、甲醛為26份、二甲胺為20份、亞硫酸氫鈉為18 份、堿金屬氫氧化物為5份、硫酸甲酯為16份。
[0007] 所述的一種多功能驅(qū)油聚合物的制備方法是：
[0008] 1)取聚丙烯酰胺為20份、水為320份、甲醛為26份、二甲胺為20份、亞硫酸氫鈉 為18份、堿金屬氫氧化物為5份、硫酸甲酯為16份，備用；
[0009] 2)先開動反應(yīng)釜的攪拌楽，加入濃度為6%的聚丙烯酰胺水溶液，其中所述濃度為 6%的聚丙烯酰胺水溶液中水為300份、聚丙烯酰胺為20份；然后在抽真空除氧的狀態(tài)下將 事先混合并反應(yīng)生成的甲醛-二甲胺溶液加入到反應(yīng)釜中，其中所述甲醛-二甲胺溶液是 由16份甲醛和20份二甲胺混合配制，控制反應(yīng)溫度為25?35°C，恒溫反應(yīng)時間100?120 分鐘；第一步反應(yīng)結(jié)束后，投入10份的甲醛溶液及18份的亞硫酸氫鈉，用濃度為20%的堿 溶液調(diào)節(jié)pH值至11. 0?13. 0,均勻迅速升溫至65?85°C進行第二步反應(yīng)，其中所述濃度 為20%的堿溶液中堿金屬氫氧化物5份，水20份；恒溫反應(yīng)時間80?90分鐘，然后降溫至 常溫，加入16份的硫酸甲酯反應(yīng)40?60分鐘，最終獲得本產(chǎn)品的聚合物。
[0010] 所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇中的其中一種。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明的驅(qū)油聚合物中的甲醛分兩次按比例加入而不 是一次過量加入，有利于第一步胺甲基化反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定和第二步磺甲基化、部分酰胺基 水解化程度的合理控制。本發(fā)明的驅(qū)油聚合物具有很強的增粘、乳化能力及較高的原油采 收能力。

【具體實施方式】
[0012] 實施例1
[0013] 1)取聚丙烯酰胺為20Kg、水為320Kg、甲醒為26Kg、二甲胺為20Kg、亞硫酸氫鈉為 18Kg、堿金屬氫氧化物為5Kg、硫酸甲酯為16Kg，備用；所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉。
[0014] 2)先開動反應(yīng)釜的攪拌漿，加入濃度為6%的聚丙烯酰胺水溶液，其中所述濃度為 6%的聚丙烯酰胺水溶液中水為300Kg、聚丙烯酰胺為20Kg ;然后在抽真空除氧的狀態(tài)下將 事先混合并反應(yīng)生成的甲醛-二甲胺溶液加入到反應(yīng)釜中，其中所述甲醛-二甲胺溶液是 由16Kg甲醛和20Kg二甲胺混合配制，控制反應(yīng)溫度為35°C，恒溫反應(yīng)時間100分鐘；第一 步反應(yīng)結(jié)束后，投入l〇Kg份的甲醛溶液及18Kg的亞硫酸氫鈉，用濃度為20%的堿溶液調(diào)節(jié) PH值至13. 0,均勻迅速升溫至70°C進行第二步反應(yīng)，其中所述濃度為20%的堿溶液中氫氧 化鈉 5Kg，水20Kg ;恒溫反應(yīng)時間90分鐘，然后降溫至常溫，加入16Kg的硫酸甲酯反應(yīng)40 分鐘，最終獲得本產(chǎn)品的聚合物。
[0015] 實施例2
[0016] 先開動反應(yīng)釜的攪拌漿，加入濃度為6%的聚丙烯酰胺水溶液，其中所述濃度為6% 的聚丙烯酰胺水溶液中水為300Kg、聚丙烯酰胺為20Kg ;然后在抽真空除氧的狀態(tài)下將事 先混合并反應(yīng)生成的甲醛-二甲胺溶液加入到反應(yīng)釜中，其中所述甲醛-二甲胺溶液是由 16Kg甲醛和20Kg二甲胺混合配制，控制反應(yīng)溫度為25°C，恒溫反應(yīng)時間110分鐘；第一步 反應(yīng)結(jié)束后，投入l〇Kg份的甲醛溶液及18Kg的亞硫酸氫鈉，用濃度為20%的堿溶液調(diào)節(jié)PH 值至12. 0,均勻迅速升溫至85°C進行第二步反應(yīng)，其中所述濃度為20%的堿溶液中氫氧化 鉀5Kg，水20Kg ;恒溫反應(yīng)時間85分鐘，然后降溫至常溫，加入16Kg的硫酸甲酯反應(yīng)50分 鐘，最終獲得本產(chǎn)品的聚合物。
[0017] 實施例3
[0018] 先開動反應(yīng)釜的攪拌漿，加入濃度為6%的聚丙烯酰胺水溶液，其中所述濃度為6% 的聚丙烯酰胺水溶液中水為300Kg、聚丙烯酰胺為20Kg ;然后在抽真空除氧的狀態(tài)下將事 先混合并反應(yīng)生成的甲醛-二甲胺溶液加入到反應(yīng)釜中，其中所述甲醛-二甲胺溶液是由 16Kg甲醛和20Kg二甲胺混合配制，控制反應(yīng)溫度為30°C，恒溫反應(yīng)時間120分鐘；第一步 反應(yīng)結(jié)束后，投入lOKg份的甲醛溶液及18Kg的亞硫酸氫鈉，用濃度為20%的堿溶液調(diào)節(jié)PH 值至11. 0,均勻迅速升溫至65°C進行第二步反應(yīng)，其中所述濃度為20%的堿溶液中氫氧化 鈉5Kg，水20Kg ;恒溫反應(yīng)時間80分鐘，然后降溫至常溫，加入16Kg的硫酸甲酯反應(yīng)60分 鐘，最終獲得本產(chǎn)品的聚合物。
[0019] 實施例4
[0020] 實施例4同實施例1基本相同，不同之處是：所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鈣。
[0021] 實施例5
[0022] 實施例5同實施例1基本相同，不同之處是：所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鋇。
[0023] 本發(fā)明的驅(qū)油聚合物不僅僅限于上述實施例中的制備方法，它的制備方法只要是 以聚丙烯酰胺為初始原料，通過胺甲基化、磺甲基化、部分酰胺基水解合成含有磺甲基、羧 基及季銨鹽功能性結(jié)構(gòu)單元的驅(qū)油用聚合物均可。
[0024] 檢驗結(jié)果
[0025] 實驗方案1 :多功能驅(qū)油聚合物的增粘性
[0026] 取實施例1制得的多功能驅(qū)油聚合物，用清水和污水分別配置500mg/L的多功能 驅(qū)油聚合物和普通M6000聚合物溶液。用微量注射器移取2 u L試樣溶液至承載物上，迅速 移至液氮之上預(yù)冷凍30s，然后將容器浸入液氮冷凍2-3min，在迅速轉(zhuǎn)移至-30°C真空冷凍 干燥機，冷凍抽真空干燥48h，取出噴金鍍膜。將樣品移入SEM掃描電子顯微鏡，進行觀測多 功能驅(qū)油聚合物和普通M6000聚合物水分子線團的形貌，選取圖片，進行分析。
[0027] 實驗結(jié)果及分析1 :
[0028] 普通M6000聚合物分子在清水溶液中形成了局部、單層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔較大，并 較為稀疏，網(wǎng)格骨架較粗。在污水溶液中，由范德華交聯(lián)點形成的不均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔之 間沒有很好的聯(lián)結(jié)在一起，出現(xiàn)很多斷點，網(wǎng)格出現(xiàn)缺陷，骨架稀疏，能吸附和包裹水分子 數(shù)量大幅減少，增粘能力變差。
[0029] 多功能驅(qū)油聚合物在清水中，由于功能基的存在，分子內(nèi)、分子間相互聯(lián)結(jié)，形成 致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔不明顯。在污水溶液中，多功能驅(qū)油聚合物分子間、分子內(nèi)彼此聯(lián)結(jié)， 形成多層立體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，力求以污水接觸的體積最小。網(wǎng)孔與網(wǎng)孔之間存在節(jié)點、鏈 束，鏈束、網(wǎng)孔、節(jié)點聯(lián)合構(gòu)成立體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)既有支撐作用，又吸附和 包裹大量水分子產(chǎn)生形變阻力，大幅度提高溶液粘度。
[0030] 從上述分析可得出：由于功能基的存在，多功能驅(qū)油聚合物在溶液中，分子內(nèi)、分 子間適當結(jié)合，形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此具有很強的增粘性。
[0031] 實驗方案2 :多功能驅(qū)油聚合物的乳化性能
[0032] (1)將實施例1制得的多功能驅(qū)油聚合物溶液和普通M6000聚合物溶液和原油按 不同比例加入比色管中。
[0033] (2)將比色管內(nèi)溶液搖晃3?5分鐘后，靜置觀察。
[0034] 實驗結(jié)果及分析2 :
[0035] 多功能驅(qū)油聚合物溶液與原油按不同比例混合后搖晃均勻，無論多功能驅(qū)油聚合 物濃度為低濃度600mg/L，還是1000mg/L，搖晃后都不會立刻分層；而普通M6000聚合物溶 液與油按油液比1 :5混合，搖晃后不乳化，靜止放置后，立刻分層，表明多功能驅(qū)油聚合物 有很好的乳化能力。
[0036] 實驗方案3 :多功能驅(qū)油聚合物的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)
[0037] 取實施例1制得的多功能驅(qū)油聚合物，用污水配制濃度為1000mg/L的多功能驅(qū)油 聚合物溶液(剪切后)，M6000聚合物濃度為1000mg/L (剪切后)。實驗用的巖心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 見表1。
[0038] 表1 :實驗巖心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種多功能驅(qū)油聚合物的制備方法，其特征在于： (1) 開動反應(yīng)釜的攪拌漿，加入水300份、聚丙烯酰胺為20份； (2) 然后在抽真空除氧的狀態(tài)下將16份甲醛和20份二甲胺混合配制的甲醛-二甲胺 溶液加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為25?35°C，恒溫反應(yīng)時間100?120分鐘； (3) 第一步反應(yīng)結(jié)束后，投入10份的甲醛溶液及18份的亞硫酸氫鈉，用濃度為20%的 堿溶液調(diào)節(jié)pH值至11. 0?13. 0,均勻迅速升溫至65?85°C進行第二步反應(yīng)，其中濃度為 20%的堿溶液中堿金屬氫氧化物5份，水20份；恒溫反應(yīng)時間80?90分鐘； (4) 然后降溫至常溫，加入16份的硫酸甲酯反應(yīng)40?60分鐘，最終獲得本產(chǎn)品的聚合 物。 所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇中的其中一種。
2. -種多功能驅(qū)油聚合物，其特征在于：由以下原料按下述重量配比根據(jù)權(quán)利要求1 所述的制備方法制備； 聚丙烯酰胺為20份、水為320份、甲醛為26份、二甲胺為20份、亞硫酸氫鈉為18份、 堿金屬氫氧化物為5份、硫酸甲酯為16份。
【文檔編號】C08F20/56GK104231132SQ201310248395
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】杜彪, 郭方元, 楊海恩, 黎曉茸, 王興宏, 巨亞鋒, 萬華, 任永宏, 王婉, 徐春梅, 胡鵬飛, 金龍, 朱趁安, 陳彥云, 豆亞娟 申請人:中國石油天然氣股份有限公司