專利名稱：疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田化學(xué)處理劑，特別涉及一種注水井用的調(diào)驅(qū)劑。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)陸地上的大多數(shù)油田進(jìn)入注水開發(fā)階段。即從一口或多口井向地層注水，從另一口或多口井采油，用水驅(qū)趕油向采油井流動，這種過程叫驅(qū)油。人們設(shè)想注入的水能均勻地向四周流動，進(jìn)可能多地將地層中的油驅(qū)趕到采油井。而實(shí)際上由于各種原因，注入水在地層中經(jīng)常沿某一方向流動，而其它方向波及不到，導(dǎo)致水驅(qū)效果不好。如果向注水井中注入某種物質(zhì)，這種物質(zhì)能夠改變地層中注入水原來的水流方向，那么就可以提高水驅(qū)效果。這種做法叫調(diào)剖，相應(yīng)的注入的物質(zhì)叫調(diào)剖劑。同時具有調(diào)剖和驅(qū)油作用的物質(zhì)叫調(diào)驅(qū)劑。
水膨體是目前常用的調(diào)驅(qū)劑?，F(xiàn)有水膨體在注入到井底之前為干燥、硬而脆的不規(guī)則顆粒，顆粒大小在2mm到5mm之間。放入水中后能吸水膨脹。在使用中存在以下問題(1)由于現(xiàn)有水膨體是硬而脆的顆粒，容易堵塞調(diào)剖作業(yè)用的調(diào)剖泵的凡爾，導(dǎo)致施工中經(jīng)常停工修泵。
(2)現(xiàn)有水膨體吸水膨脹時間太短。在45℃蒸餾水中24小時之內(nèi)就能達(dá)到最大吸水膨脹倍數(shù)。而調(diào)剖作業(yè)希望最好在48小時或更長時間以后達(dá)到最大吸水膨脹倍數(shù)。
(3)現(xiàn)有水膨體吸水膨脹后強(qiáng)度小。吸水膨脹后抗剪切強(qiáng)度大多小于1.0KPa。
本文涉及的水膨體性能參數(shù)“最大吸水膨脹倍數(shù)”、“水膨體強(qiáng)度”、“吸水膨脹時間”這三個參數(shù)的含義是同行業(yè)公知的，雖然目前沒有一個國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對這四個參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確嚴(yán)格的定義，但不同廠家的標(biāo)準(zhǔn)對這四個參數(shù)的定義和測量方法基本相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑及其制備方法，解決現(xiàn)有水膨體在使用中存在的以下問題(1)由于現(xiàn)有水膨體是硬而脆的顆粒，容易堵塞調(diào)剖作業(yè)用的調(diào)剖泵的凡爾，導(dǎo)致施工中經(jīng)常停工修泵。
(2)現(xiàn)有水膨體吸水膨脹時間太短。在45℃蒸餾水中吸水膨脹時間小于24小時。
(3)現(xiàn)有水膨體吸水膨脹后抗剪切強(qiáng)度低，由1.0KPa提高到10.0KPa。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的疏水型水膨體和現(xiàn)有水膨體相比，不同之處是原料不同，制備方法不同，也就是申請專利保護(hù)之處。
(1)原料疏水型水膨體加工原料中比現(xiàn)有水膨體多了疏水型單體。采用的疏水型單體為丙烯酸烷基酯。具體原料組成包括蒸餾水在內(nèi)的所有原料總質(zhì)量為100％，原料組成質(zhì)量配方如下①去離子水40～70％；常溫常壓下為液態(tài)，其作用是溶解其它原料，提供聚合所用溶劑。
②丙烯酰胺20～50％；常溫常壓下為固體粉沫；聚合的主要單體；加量太少難以聚合；加量太多容易暴聚。此組分不可用其它類似原料替代。
③鈣基膨潤土4～15％；常溫常壓下為土黃色固體粉沫；適當(dāng)加入能降低產(chǎn)品成本并提高產(chǎn)品吸水后凝膠強(qiáng)度，加量太多后增加產(chǎn)品密度。本發(fā)明采用鈣基膨潤土為產(chǎn)自山東安丘的鈣基膨潤土，為顆粒直徑在100微米以下的細(xì)粉，主要成分為蒙脫石。此組分可用其它產(chǎn)地的鈣基膨潤土替代，但各地的鈣基膨潤土對產(chǎn)品性能的影響程度目前不完全清楚。
④丙烯酸烷基酯5～10％；常溫常壓下為無色液體；調(diào)節(jié)產(chǎn)品吸水膨脹時間的聚合單體；加量太少作用不明顯；加量太多成本上升。此組分可用其丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯等類似物質(zhì)替代；烷基鏈越長聚合越困難。烷基鏈越短對產(chǎn)品性能的調(diào)節(jié)作用越小。最佳選擇為丙烯酸十二烷基酯。
⑤過硫酸鈉0.1～0.5％；常溫常壓下為白色固體粉沫；聚合反應(yīng)的引發(fā)劑，加量太少難以聚合；加量太多容易暴聚?？梢杂眠^硫酸鉀取代。取代后對產(chǎn)品性能影響不明顯。
⑥N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.1～0.5％；常溫常壓下為白色固體粉沫；產(chǎn)品的交聯(lián)劑；加量太少難形成交聯(lián)體；加量太多產(chǎn)品變脆強(qiáng)度降低。
以上原料中去離子水用高純水裝置制備(此類設(shè)備市場上很容易購得)，其余都可以在市場上購買到。各原料的具體分子式等詳細(xì)情況可見化工詞典等常見工具書。
現(xiàn)有的水膨體除了沒有丙烯酸基酯以外，其余組分和疏水型水膨體基本相同。個別廠家可能在個別原料上有所差別，如用過硫酸鉀取代過硫酸鈉等。但這些改變對產(chǎn)品性能影響不明顯。
(2)制備方法疏水型水膨體比現(xiàn)有水膨體強(qiáng)度高、顆粒之間不容易粘連，因此可以省去加工過程中的干燥環(huán)節(jié)。現(xiàn)有水膨體由于強(qiáng)度低、親水性強(qiáng)、顆粒在未干燥前容易粘連，不便于省去加工過程中的干燥環(huán)節(jié)。除了干燥環(huán)節(jié)外，疏水型水膨體其余加工過程和現(xiàn)有水膨體相同。現(xiàn)有水膨體的加工過程依次為混拌、聚合、粉碎、干燥、篩分包裝。
疏水型水膨體加工過程依次為①原料混拌，在常見敞口混拌罐中將所有原料混拌到一起；在加入所有原料后，混拌時間不應(yīng)少于30分鐘以確?；彀杈鶆颉；彀钑r溫度應(yīng)當(dāng)?shù)子?5℃，以防止混拌時突然聚合。
②聚合，在聚合反應(yīng)釜中進(jìn)行，聚合反應(yīng)釜為市場上常見的不銹鋼聚合反應(yīng)釜。將混拌好的原料混合物泵送到聚合反應(yīng)釜中后，加溫到70～80℃，同時抽真空20分鐘，然后通氮?dú)?小時；物料開始聚合，聚合后在70～80℃下保溫12到18小時。
③粉碎，用空氣壓縮機(jī)從反應(yīng)釜頂部注入壓縮空氣，將聚合好的大塊水膨體擠出反應(yīng)釜，然后用橡膠粉碎機(jī)粉碎到需要的顆粒大小；④篩分包裝，按照用戶需要將粉碎的顆粒篩分包裝，即成成品。
加工所用的所有設(shè)備都可在市場上購得。此加工過程省去了現(xiàn)有水膨體中的干燥環(huán)節(jié)可保證產(chǎn)品含水在40％～70％之間(現(xiàn)有水膨體的含水在20％以下)，這樣不僅能夠省去干燥的費(fèi)用而且使用性能更好。此制備方法申請保護(hù)。
現(xiàn)有的水膨體是鈣基膨潤土和聚丙烯酰胺交聯(lián)體的組合物。本發(fā)明的疏水型水膨體是鈣基膨潤土和丙烯酰胺與丙烯酸十二烷基酯共聚物交聯(lián)體的組合物，產(chǎn)品準(zhǔn)確的分子結(jié)構(gòu)式目前還難以確定。
本發(fā)明的效果疏水型水膨體與現(xiàn)有水膨體相比，具有以下特征(1)加入疏水基團(tuán)，通過和親水單體共聚，形成疏水型水膨體。降低了水膨體的親水性。延長了吸水膨脹時間。在45℃蒸餾水中達(dá)到最大吸水膨脹倍數(shù)的時間大于48小時。同時可以提高水膨體凝膠強(qiáng)度。
(2)研制的疏水型水膨體產(chǎn)品是一種柔軟、具有高彈性、類似橡膠的，0.5mm到8mm之間的不規(guī)則顆粒。由于其柔軟，可以完全避免堵塞調(diào)剖泵的凡爾。
(3)疏水型水膨體含水在40％到70％之間，其真實(shí)密度在1.1g/cm3到1.3g/cm3之間，不容易發(fā)生現(xiàn)有水膨體在使用時發(fā)生的沉降問題。
嚴(yán)格按照制備方法進(jìn)行。①在敞口混拌罐中將上述所有原料混拌到一起；混拌時間40分鐘，混拌溫度30℃；②將混拌好的原料混合物泵送到聚合反應(yīng)釜中，加溫到75℃，同時抽真空20分鐘，然后通氮?dú)?小時；物料聚合后在75℃下保溫15小時；③用空氣壓縮機(jī)從反應(yīng)釜頂部注入壓縮空氣，將聚合好的大塊水膨體擠出反應(yīng)釜，然后用橡膠粉碎機(jī)粉碎到需要的顆粒大??；④按照用戶需要將粉碎的顆粒篩分包裝。
經(jīng)檢測得到疏水型水膨體的吸水膨脹的時間大于48小時、密度較現(xiàn)有水膨體小、高彈性的疏水型水膨體顆粒。
實(shí)施例2原料去離子水600Kg，丙烯酰胺400Kg，產(chǎn)自山東安丘的鈣基膨潤土50Kg，丙烯酸十四烷基酯100Kg，過硫酸鈉1Kg，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺1Kg。
嚴(yán)格按照制備方法進(jìn)行，①在常見敞口混拌罐中將上述所有原料按比例混拌到一起；混拌時間40分鐘，混拌溫度應(yīng)當(dāng)?shù)子?2℃；②將混拌好的原料混合物泵送到聚合反應(yīng)釜中，加溫到78℃，同時抽真空20分鐘，然后通氮?dú)?小時；物料聚合后在78℃下保溫14小時；③用空氣壓縮機(jī)從反應(yīng)釜頂部注入壓縮空氣，將聚合好的大塊水膨體擠出反應(yīng)釜，然后用橡膠粉碎機(jī)粉碎到需要的顆粒大??；④按照用戶需要將粉碎的顆粒篩分包裝。
經(jīng)檢測得到的疏水型水膨體吸水膨脹的時間大于96小時、密度較現(xiàn)有水膨體小、高彈性的疏水型水膨體顆粒。
本發(fā)明的疏水型水膨體，經(jīng)過在本油田8口井的現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)(1)疏水型水膨體在使用時沒有發(fā)生現(xiàn)有水膨體堵塞調(diào)剖泵凡爾，導(dǎo)致施工中停工修泵的問題。
(2)疏水型水膨體在使用時沒有發(fā)生現(xiàn)有水膨體使用時出現(xiàn)的沉降問題。
(3)疏水型水膨體的吸水膨脹時間明顯比現(xiàn)有水膨體長，完全可以達(dá)到48小時。
由于疏水型水膨體比現(xiàn)有水膨體吸水時間長、凝膠強(qiáng)度高，在大港油田作業(yè)一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)后，取得了良好驅(qū)油效果。
權(quán)利要求
1.一種疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于包括蒸餾水在內(nèi)的所有原料總質(zhì)量為100％，原料組成質(zhì)量比是①去離子水為40～70％；②丙烯酰胺為20～50％；③鈣基膨潤土為4～15％；④丙烯酸烷基酯為5～10％；⑤過硫酸鈉為0.1～0.5％；⑥N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為0.1～0.5％。
2.如權(quán)利要求1所述的疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于鈣基膨潤土為產(chǎn)自山東安丘的鈣基膨潤土。
3.如權(quán)利要求1所述的疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于以過硫酸鉀取代過硫酸鈉。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于丙烯酸基酯是丙烯酸十二烷基酯。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于丙烯酸基酯是丙烯酸十四烷基酯。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于丙烯酸基酯是丙烯酸十六烷基酯。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑，其特征在于丙烯酸基酯是丙烯酸十八烷基酯。
8.一種疏水型水膨體調(diào)驅(qū)劑的制備方法，其特征在于①原料混拌在常見敞口混拌罐中將上述所有原料按比例混拌到一起；混拌時間不應(yīng)少于30分鐘，混拌溫度應(yīng)當(dāng)?shù)子?5℃；②聚合將混拌好的原料混合物泵送到聚合反應(yīng)釜中后，加溫到70～80℃，同時抽真空20分鐘，然后通氮?dú)?小時；物料聚合后在70～80℃下保溫12到18小時；③粉碎用空氣壓縮機(jī)從反應(yīng)釜頂部注入壓縮空氣，將聚合好的大塊水膨體擠出反應(yīng)釜，然后用橡膠粉碎機(jī)粉碎到需要的顆粒大小；④篩分包裝按照用戶需要將粉碎的顆粒篩分包裝，即成成品。
全文摘要
一種注水井用的調(diào)驅(qū)劑，可以提高水驅(qū)效果。特征是原料組成質(zhì)量比是①去離子水為40～70％；②丙烯酰胺為20～50％；③鈣基膨潤土為4～15％；④丙烯酸烷基酯為5～10％；⑤過硫酸鈉為0.1～0.5％；⑥N，N－亞甲基雙丙烯酰胺為0.1～0.5％。制備方法是①原料混拌混拌時間不少于30分鐘，混拌溫度底于35℃；②聚合在反應(yīng)釜中，加溫到70～80℃，抽真空20分鐘，通氮?dú)?小時；物料聚合后在70～80℃下保溫12到18小時；③將水膨體擠出反應(yīng)釜并粉碎；④篩分包裝。效果降低了水膨體的親水性；避免堵塞調(diào)剖泵的凡爾；不容易發(fā)生現(xiàn)有水膨體沉降問題。
文檔編號C09K8/02GK1743405SQ20051011299
公開日2006年3月8日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者葛洪江, 劉希君, 雷齊玲, 胡成亮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司