專利名稱：一種天然羧酸鹽-聚合物微球二元復合調(diào)驅(qū)體系及其制備與應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種聚驅(qū)后提高原油采收率的二元復合調(diào)驅(qū)體系，特別涉及天然混合羧酸鹽與聚合物微球組成的二元復合調(diào)驅(qū)體系，適用于油田三次采油技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
石油被稱為工業(yè)“血脈”，是一種重要的戰(zhàn)略物資。原油的開采可分為三個階段 第一階段是指原油靠地層的壓力自噴出來，稱為一次采油，采收率約為15wt% ；在自噴的后期，可以將水由水井注入來維持地層壓力，稱為二次采油，采收率約為15-20wt% ；水驅(qū)后在地層的殘余油仍然占60-70wt%，需要用物理和化學方法驅(qū)出，稱為三次采油。隨著石油開采的不斷進行，世界上許多地域的油田都已經(jīng)進入開發(fā)后期的高含水階段，開展三次采油已經(jīng)迫在眉睫。原油采收率=驅(qū)油體系洗油效率X驅(qū)油體系波及系數(shù)當前原油開采中應用的驅(qū)油方法較多，常用的有堿水驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、聚合物驅(qū)和三元復合驅(qū)。其中三元復合驅(qū)是在堿水驅(qū)和聚合物驅(qū)的基礎上開發(fā)出來的，可以在水驅(qū)采收率的基礎上再提高20%以上。但是，三元復合體系中存在的堿會減弱聚合物的粘彈性， 從而降低了波及效率和驅(qū)油效率，同時還會引起設備結(jié)垢和采出液處理困難等問題，不利于油田的可持續(xù)發(fā)展。為了解決上述問題，從保護油氣層的角度出發(fā)，無堿聚合物/表面活性劑二元復合驅(qū)具有良好的應用前景。大量的注入水無功循環(huán)，而油藏中的低滲層、同一層的低滲區(qū)還未被波及，仍存在大量剩余油，所以，改變注入水滲流方向，提高注入水波及體積是提高油藏采收率的重要方法。調(diào)剖是目前應用較多的一種方法，主要有無機顆粒堵劑調(diào)剖、預交聯(lián)體彭堵劑調(diào)剖、交聯(lián)聚合物凝膠調(diào)剖等。這些調(diào)剖方法，主要是改善了注水井附近滲流狀況，提高了注水井附近的波及體積，而注水井附近剩余油飽和度小，因此提高采收率程度不大。所以急需研制開發(fā)高效廉價、無環(huán)境污染、能抗高礦化度的新型調(diào)驅(qū)體系。這樣使得聚合物驅(qū)后進一步大幅度提高采收率成為可能。聚合物微球技術(shù)是近幾年在交聯(lián)聚合物溶液調(diào)剖技術(shù)基礎上，發(fā)展起來的一項新型深部調(diào)剖技術(shù)。聚合物微球深部調(diào)驅(qū)體系是由尺寸可調(diào)的納米/微米球構(gòu)成。根據(jù)地層孔喉調(diào)整微球尺寸大小，微球經(jīng)過水化、溶脹后達到設計尺寸，有一定的強度。當微球尺寸大于地層孔喉尺寸或架橋封堵時，可滿足“堵得住”的要求；微球具有彈性，在一定突變壓力下變形而向前移動，實現(xiàn)逐級逐步液流改向，可滿足“能移動”的要求，即聚合物微球可實現(xiàn)逐級深部調(diào)剖堵水的效果，可在油田中后期開發(fā)中使用。CN101619118A(CN200910015903. 6)公開了一種水驅(qū)開發(fā)油藏深部調(diào)驅(qū)用聚合物微球，其特征是將丙烯酰胺單體、水溶性陰離子單體、分散劑、表面活性劑、溶劑、去離子水、 交聯(lián)劑和光引發(fā)劑在可控溫條件下通過光聚合反應方式，形成尺寸在50-500納米范圍的微球，各成分用量的質(zhì)量百分比丙烯酰胺15 35%，水溶性陰離子單體5 30%，分散劑1 15 %，表面活性劑10 40 %，溶劑20 60 %，去離子水10 20 %，交聯(lián)劑0. 05 5%，光引發(fā)劑0. 1 3.0%。其中水溶性陰離子單體為丙烯酸、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸等；本申請引用該專利文件全文作為背景技術(shù)。由山東大學李干佐教授領導的科研小組由油脂下腳料成功研制天然混合羧酸鹽驅(qū)油劑，參見CN1069913A(CN96109015. 4)，具有原料可再生、成本低、生產(chǎn)過程無污染、表面活性較高等特點。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種由天然混合羧酸鹽與聚合物微球組成的二元復合調(diào)驅(qū)體系及其應用。本發(fā)明的復合調(diào)驅(qū)體系既可實現(xiàn)逐級深部調(diào)剖的效果， 降低無效水循環(huán)，又可達到超低界面張力，具有較強的洗油效率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種二元復合調(diào)驅(qū)體系，原料質(zhì)量百分比組成如下
聚合物微球0.1-0.5%
天然混合羧酸鹽0.05-0.5%
懸浮劑聚丙烯酰胺(HPAM) 0.05 %
水余量。所述的天然混合羧酸鹽質(zhì)量百分比組成如下動物油皂2 8%，花生油皂2 10%，大豆油皂2 10%，棉籽油皂75 90%，茶皂素1 5%，各組分之和為100%。制備方法參見CN1069913A(CN96109015. 4)中天然混合羧酸鹽的制備。優(yōu)選的，所述的天然混合羧酸鹽質(zhì)量百分比組成為動物油皂2%、花生油皂4%、大豆油皂2%、棉籽油皂90%和茶皂素2%。所述的聚合物微球的制備方法參見CN101619118A(CN200910015903. 6)說明書中的實施例2。本發(fā)明以本申請說明書具體實施方式
中實施例2的方法作為具體優(yōu)選方案。所述的懸浮劑聚丙烯酰胺是部分水解的聚丙烯酰胺，分子量1800萬，水解度 25-30% ο可購得。所述的水可以是采油廠污水。所述污水是從地層采出原油后，進行油水分離得到的，再將污水回收使用。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，一種二元復合調(diào)驅(qū)體系，原料質(zhì)量百分比組成如下聚合物微球0. 25-0. 35 %，天然混合羧酸鹽0. 2-0. 35 %，懸浮劑聚丙烯酰胺 0. 05%，水余量。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，一種二元復合調(diào)驅(qū)體系，原料質(zhì)量百分比組成如下聚合物微球0.3%，天然混合羧酸鹽0.3%，懸浮劑聚丙烯酰胺0.05%，水余量。本發(fā)明二元復合調(diào)驅(qū)體系的制備方法，步驟如下將聚合物微球加入水中，制得濃度為1-1. 5wt%聚合物微球母液，在70°C下溶脹 14-30天，再與天然混合羧酸鹽、懸浮劑聚丙烯酰胺和水按配比加入到帶攪拌裝置的混合器中，室溫下攪拌3-4小時，即得。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，二元復合調(diào)驅(qū)體系的制備方法中，將聚合物微球加入水中， 制得濃度為聚合物微球母液，在70°C下溶脹15 20天。進一步優(yōu)選聚合物微球的溶脹時間為15天。本發(fā)明的二元復合調(diào)驅(qū)體系的應用，用于三次采油中，在聚合物驅(qū)后的注入段塞為0. 2-0. 4PV，優(yōu)選0. 3PV。既能降低油水界面張力、提高洗油效率，又能起到封堵孔喉、擴大波及系數(shù)的作用，可大幅度提高原油采收率。本發(fā)明的二元復合調(diào)驅(qū)體系既經(jīng)濟有效，又避免了堿對地層和采油設備的損害，在維修維護上可節(jié)省大量資金，是極具應用價值的調(diào)驅(qū)體系。本發(fā)明針對孤島采油廠東區(qū)稠油，以油水間界面張力為判據(jù)，測定天然混合羧酸鹽的界面活性。以封堵性能為判據(jù)，通過單管巖心封堵實驗，優(yōu)選聚合物微球的最佳使用條件。以配伍實驗得到的最佳配比進行室內(nèi)模擬驅(qū)油實驗，驗證驅(qū)油體系的應用效果。以下是天然混合羧酸鹽在三次采油中應用的實驗情況。1、孤島采油廠的東區(qū)稠油，取自GDD-N015油井，其水質(zhì)和原油性質(zhì)如下地層溫度70°C；污水礦化度組成=NaHCO3 型，5018mg/L, NaCl = 3818mg/L,Na2SO4 = 1000mg/L, NaHCO3 = 200mg/L ；原油密度0.9758g/cm3 ；原油粘度地面(50°C )動力粘度2594mPa · S。2、油水界面張力的測定實驗條件70°C ；界面張力儀轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分鐘。將動物脂肪和植物脂肪(包括花生油、大豆油、棉籽油、茶油等)的下角料分別水解，然后在上述天然混合羧酸鹽的組成范圍內(nèi)，按照不同比例搭配得到天然混合羧酸鹽樣品1、樣品2和樣品3，其組成參見下表。
權(quán)利要求
1.一種二元復合調(diào)驅(qū)體系，其特征在于原料質(zhì)量百分比組成如下聚合物微球0. 1-0. 5 %，天然混合羧酸鹽0. 05-0. 5 %，懸浮劑聚丙烯酰胺0.05%，水余量；所述的天然混合羧酸鹽質(zhì)量百分比組成如下動物油皂2 8%，花生油皂2 10%， 大豆油皂2 10%，棉籽油皂75 90%，茶皂素1 5% ； 所述的聚合物微球的制備按CN101619118A的方法；所述的懸浮劑聚丙烯酰胺是部分水解的聚丙烯酰胺，分子量1800萬，水解度25-30%。
2.如權(quán)利要求1所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系，其特征在于原料質(zhì)量百分比組成如下 聚合物微球0. 25-0. 35 %，天然混合羧酸鹽0. 2-0. 35 %，懸浮劑聚丙烯酰胺0.05%，水余里ο
3.如權(quán)利要求1所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系，其特征在于原料質(zhì)量百分比組成如下 聚合物微球0.3%，天然混合羧酸鹽0.3%，懸浮劑聚丙烯酰胺0.05%，水余量。
4.如權(quán)利要求1 3任一項所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系的制備方法，步驟如下將聚合物微球加入水中，制得濃度為1-1. 5wt%聚合物微球母液，在70°C下溶脹14-30 天，再與天然混合羧酸鹽、懸浮劑聚丙烯酰胺和水按配比加入到帶攪拌裝置的混合器中，室溫下攪拌3-4小時，即得。
5.如權(quán)利要求4所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系的制備方法，其特征在于將聚合物微球加入水中，制得濃度為聚合物微球母液，在70°C下溶脹15 20天；優(yōu)選在70°C下溶脹15 天。
6.如權(quán)利要求4所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系的制備方法，其特征在于聚合物微球的制備如下(1)水溶性單體溶液配制將IOg水溶性陰離子單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解在12g去離子水中，加入2. 5g分散劑聚乙烯吡咯烷酮，攪拌，再加入31g的丙烯酰胺單體充分攪拌至溶液澄清，再用NaOH溶液調(diào)整pH = 7，加入0. 25g交聯(lián)劑聚乙二醇雙丙烯酸酯， 攪拌1 2個小時；(2)乳液體系配制取IOg司盤-80溶入22g甲苯中，待充分溶解后，將步驟(1)的水溶性單體溶液逐漸加入，并充分攪拌，得到透明的乳液聚合反應體系；(3)光聚合反應將Ig光引發(fā)劑安息香甲醚用1.75g甲苯溶解，加入到步驟O)的乳液體系中，攪拌均勻后，在反應釜中通入惰性氣體，以置換反應體系的氧氣，使乳液體系處于脫氧條件下，再將乳液勻速導入有紫外光照裝置的管線中，使之通過反應器中光聚合充分反應；(4)在從光照反應器中流出的乳液中，加入2.5g白油和7g吐溫-60充分攪拌，即得。
7.權(quán)利要求1 3任一項所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系的應用，用于三次采油中，在聚合物驅(qū)后的注入段塞為0. 2-0. 4PV。
8.權(quán)利要求7所述的二元復合調(diào)驅(qū)體系的應用，其特征在于在聚合物驅(qū)后的注入段塞為 0. 3PV。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然羧酸鹽-聚合物微球二元復合調(diào)驅(qū)體系及其制備與應用。二元復合調(diào)驅(qū)體系原料質(zhì)量百分比組成如下聚合物微球0.1-0.5％，天然混合羧酸鹽0.05-0.5％，懸浮劑聚丙烯酰胺0.05％，水余量。本發(fā)明的二元復合調(diào)驅(qū)體系具有調(diào)剖封堵作用，且洗油能力強，能較有效地解決聚合物驅(qū)后進一步提高原油采收率的問題，同時還避免了堿對地層和采油設備的損傷。
文檔編號C09K8/588GK102295918SQ201110130518
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者于麗, 宋岱鋒, 焦靜靜, 王曉晴, 肖建洪, 趙英淵, 陳輝 申請人:山東大學