一種雙重網(wǎng)絡(luò)部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料驅(qū)油劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙重網(wǎng)絡(luò)部分交聯(lián)部分支 化聚合物驅(qū)油劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)油田開發(fā)階段的不同，石油開采一般分為三個階段：利用油層能量開采石油 的一次采油，這一階段的采油效率一般只有15%左右；通過向油層注入水、氣，補充油層能 量從而到達開采目的的為二次采油，采油率在30~40% ;通過物理、化學(xué)、生物等新技術(shù)開 采原油的階段為三次采油。為了將地層中殘余油充分開采出來，亟需開發(fā)適宜于我國特殊 地質(zhì)條件的三次采油方法。發(fā)展較為成熟的三次采技術(shù)主要有四大類：化學(xué)驅(qū)、熱力驅(qū)、微 生物驅(qū)及混合相驅(qū)?；趯τ筒氐刭|(zhì)特征和殘余油認識，化學(xué)驅(qū)成為我國多數(shù)油田提高石 油采收率的重要手段。而化學(xué)驅(qū)的核心是驅(qū)油劑的設(shè)計合成及驅(qū)油體系的設(shè)計。聚合物驅(qū) 是化學(xué)驅(qū)最為重要的技術(shù)，通過在注入水中加入水溶性聚合物，增大驅(qū)替相粘度，調(diào)整油水 流度比，擴大驅(qū)替相波及體積，增強洗油效率，即可大幅提高驅(qū)油效率。聚合物驅(qū)操作簡單， 成本較低，可以與調(diào)剖堵水劑相結(jié)合使用，兼具一定的滲透率調(diào)節(jié)作用。
[0003] 作為合成類水溶性高分子，聚丙烯酰胺及其衍生物為主的合成類聚合物是目前化 學(xué)驅(qū)中應(yīng)用最廣泛，取得效果最為突出的聚合物驅(qū)油劑。按照聚丙烯酰胺的結(jié)構(gòu)劃分，又可 以分為線性聚丙烯酰胺和交聯(lián)型聚丙烯酰胺。
[0004] 線性部分水解聚丙烯酰胺（HPAM) -般由聚丙烯酰胺在堿性條件下水解或者與丙 烯酸鹽共聚得到。但油藏的高溫高鹽環(huán)境及驅(qū)替過程的高剪切使線性聚丙烯酰胺迅速降 解，同時高價鹽離子與羧基絡(luò)合的作用使同離子電荷排斥作用降低，粘度驟降，進一步使得 分子鏈收縮，甚至沉降析出。系統(tǒng)的耐老化性能研究發(fā)現(xiàn)，PH值、光照、礦化度、高溫和強機 械剪切作用對線性聚丙烯酰胺粘度影響很大。因此線性聚丙烯酰胺溶液不良的耐溫抗鹽 性能等是其在高溫油藏和聚合物驅(qū)后油藏中應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，嚴重地影響了其實際使用效 果。
[0005] 交聯(lián)型聚丙烯酰胺大多采用地下原位交聯(lián)方式，利用高價金屬、酚醛等為交聯(lián)劑 與線型PAM在地下交聯(lián)而形成。我國的油田大多屬于陸相沉積油田，非均質(zhì)性嚴重，經(jīng)過 一次和二次采油后，油層中含水量高，注入的驅(qū)替液極易從高滲層竄入生產(chǎn)井，降低驅(qū)油效 率。交聯(lián)型聚丙烯酰胺能夠有效的封堵高滲透層及大孔道，調(diào)整注入水剖面，使油藏的孔隙 介質(zhì)流動阻力均一化，擴大驅(qū)替液的波及體積，提高石油的采收率。但作為驅(qū)油劑使用時， 要求聚合物懸浮液擁有較好的運移能力，可以在孔隙中變形通過，同時具有優(yōu)異的粘彈性 能，能夠有效地增加驅(qū)替相的粘度，改善其流度比，而這正是交聯(lián)型聚丙烯酰胺所欠缺的。
[0006] 中國發(fā)明專利（201010028113. 4)公開了一種部分支化部分交聯(lián)的聚丙烯酰胺驅(qū) 油劑，該專利兼具交聯(lián)聚丙烯酰胺和線性聚丙烯酰胺的優(yōu)點。既克服了線性聚丙烯酰胺不 耐剪切和耐溫抗鹽性能差的缺點，又克服了全交聯(lián)型聚丙烯酰胺體相粘度低，沉降明顯，在 油井中難以運移的缺點。然而隨著油氣井鉆探深度的增加，地層溫度不斷提高，這就需要 該種部分支化部分交聯(lián)聚丙烯酰胺驅(qū)油劑具有更加優(yōu)異的耐老化性能。提高其交聯(lián)度有 望進一步降低其降解速度，提高其耐老化性能。但由于該部分支化部分交聯(lián)聚丙烯酰胺驅(qū) 油劑的合成反應(yīng)是一種動力學(xué)控制的反應(yīng)，采用的交聯(lián)劑甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯 (DMEM)同時也是一種還原劑，單純的增加其用量，并不能獲得更高的交聯(lián)程度，因此有必 要引入新的交聯(lián)體系，制備具有多重網(wǎng)絡(luò)的部分支化部分交聯(lián)聚丙烯酰胺驅(qū)油劑，滿足日 苛刻的尚溫尚鹽油減條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的聚合物驅(qū)油劑的現(xiàn)狀與不足，本發(fā)明的首要目的是提供一種具有 雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑，以進一步提高驅(qū)油劑降解性能和耐老化 性能，耐溫抗鹽性能；本發(fā)明的第二個目的是為制備具有雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的部分交聯(lián)部分支 化聚合物驅(qū)油劑提供一種方法。
[0008] 針對本發(fā)明的首要目的，本發(fā)明提供的具有雙重網(wǎng)絡(luò)的部分支化部分交聯(lián)結(jié)構(gòu)的 聚合物驅(qū)油劑，是以羥甲基丙烯酰胺（HAM)和多官能度單體甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯 (DMEM)為交聯(lián)體系，其原料組成組分以重量份計主要包括：
[0009]
[0010] 針對本發(fā)明的第二個目的，本發(fā)明提供一種制備具有雙重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的部分交聯(lián)部 分支化聚合物驅(qū)油劑的新方法，主要包括如下工藝步驟：
[0011] (1)溶液的配制，將原料的各組分分別溶于不少于其配方量1. 〇倍質(zhì)量份的去離 子水中，配制各組分的溶液；
[0012] (2)聚合反應(yīng)制備驅(qū)油劑，將步驟⑴配制的丙烯酰胺溶液、羥甲基丙烯酰胺溶 液、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯溶液加入反應(yīng)器中，在攪拌、0~30°C下通入氮氣充分除 去反應(yīng)器內(nèi)和溶液中的氧氣后，加入過硫酸鉀溶液和亞硫酸氫鈉溶液引發(fā)聚合反應(yīng)，待反 應(yīng)聚合至體系粘度明顯增加，停止通入氮氣與攪拌，待體系凝膠后繼續(xù)保溫2-4小時，即制 備得到凝膠狀驅(qū)油劑。
[0013] 為了方便驅(qū)油劑的使用，本發(fā)明可在上述具有雙重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的部分交聯(lián)部分支化 聚合物驅(qū)油劑的制備方法基礎(chǔ)上，將所制得的膠狀驅(qū)油劑進行切碎、烘干、粉碎、篩分，以得 到粉狀的驅(qū)油劑。
[0014] 在本發(fā)明上述雙重網(wǎng)絡(luò)部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑的制備方法中，通入氮氣 不但除去反應(yīng)器內(nèi)的氧氣，還要除去反應(yīng)液中的氧氣，因此在反應(yīng)體系開始聚合，粘度明顯 增加之前都需通入氮氣。通入氮氣排出氧氣的程度與過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉的加入量密切 相關(guān)。
[0015] 在本發(fā)明上述雙重網(wǎng)絡(luò)部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑的制備方法中，丙烯酰胺 溶液、羥甲基丙烯酰胺溶液、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯溶液最好依次加入反應(yīng)器，在 攪拌、0~30°C下通入氮氣排出反應(yīng)器內(nèi)和反應(yīng)液中的氧氣后，也再依次加入過硫酸鉀溶 液和亞硫酸氫鈉溶液。
[0016] 在本發(fā)明上述雙重網(wǎng)絡(luò)部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑的制備方法中，若聚合反 應(yīng)的溫度較低，反應(yīng)進行的速度較慢；而溫度太高，反應(yīng)進行的太快，會帶來交聯(lián)不完整。合 適的反應(yīng)溫度為0~30 °C，優(yōu)選的反應(yīng)溫度為5~20 °C。
[0017] 在本發(fā)明上述雙重網(wǎng)絡(luò)部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑的制備方法中，溶解各組 分的去離子水的總量一般為各原料組分總量的3~4倍。進一步地，最好采取將100份丙 烯酰胺溶于250~360份的去離子水中配成溶液；0. 001-0. 15份的羥甲基丙烯酰胺溶于 20-30份的去離子水中配成溶液；0. 1~0. 7份甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯溶于10~ 20份的去離子水中配成溶液；0. 015~0. 04份過硫酸鉀溶于10~20份去離子水中配成溶 液；0. 002~0. 06份亞硫酸氫鈉溶于10~20份去離子水中配成溶液。
[0018] 本發(fā)明人在部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑的研究中發(fā)現(xiàn)，通過向該聚合物驅(qū)油 劑中引入多種交聯(lián)機制，構(gòu)建多重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以有效的增加驅(qū)油劑網(wǎng)絡(luò)中的交聯(lián)密度，提 高驅(qū)油劑的彈性，改善驅(qū)油劑的耐溫耐鹽、耐老化性能?；诖?。本發(fā)明人經(jīng)反復(fù)試驗研究 開發(fā)出了一種具有雙重網(wǎng)絡(luò)的部分交聯(lián)部分支化聚合物驅(qū)油劑及其制備方法，提高了驅(qū)油 劑的使用性能和抗老化