專利名稱：油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子聚合的石油開采化工材料及制備方法，具體是一種適合油藏的 油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物及制備方法。
背景技術(shù)：
在油田開發(fā)過程中，注水開發(fā)是補(bǔ)充地層能量，提高原油采收率最經(jīng)濟(jì)和有效的 方法。由于我國(guó)油藏大部分屬于陸相沉積，含油飽和度相對(duì)較低，儲(chǔ)層分散，油藏非均質(zhì)性 嚴(yán)重，因此，注水開發(fā)過程中往往會(huì)形成高滲條帶，注入水不能在油藏中有效地驅(qū)動(dòng)原油， 而很快地從油井流出，形成無效循環(huán)，致使油井含水上升快，造成水淹?，F(xiàn)有的調(diào)剖(調(diào)驅(qū)) 材料和技術(shù)要么不能進(jìn)入地層深部，只是在近井地帶形成封堵，要么存在穩(wěn)定性和可靠性 差，成本高等問題。微乳聚合物用于注水開發(fā)油藏逐級(jí)深部調(diào)驅(qū)材料，其使用原理是利用微乳聚合物 良好的分散性，可隨注入水順利的進(jìn)入地層深部，在地層中不斷向前運(yùn)移，在交聯(lián)劑作用下 逐漸形成凍膠，在滲水通道孔喉處形成封堵，造成液流改向，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大水波及體積，提高原 油采收率的目的。該思想的實(shí)現(xiàn)基于以下兩個(gè)關(guān)鍵問題的解決大量廉價(jià)穩(wěn)定生產(chǎn)微乳聚 合物的技術(shù)；微乳聚合物與交聯(lián)劑形成凍膠時(shí)間和強(qiáng)度可控制技術(shù)。通過本發(fā)明研制的微 乳聚合物逐級(jí)深部調(diào)驅(qū)材料完全滿足了上述兩方面的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過分析注水開發(fā)過程中影響水驅(qū)開發(fā)效果的各種矛盾，借鑒現(xiàn)有調(diào)剖技 術(shù)的合理部分，根據(jù)基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)，微乳聚合基本原理，一種高效、安全、穩(wěn)定的油藏深部 調(diào)驅(qū)用微乳聚合物及制備方法。該發(fā)明的技術(shù)方案包括油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物，包括丙烯酰胺單體、水溶性陰離子單體、分散劑、表 面活性劑、溶劑、去離子水和光引發(fā)劑在可控溫條件下通過光聚合反應(yīng)方式，形成微乳聚合 物，各成分的用量的質(zhì)量百分比為丙烯酰胺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%，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、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸甲氧基乙酯中的一種或幾種的混合物；表面活性劑為司盤、土 溫、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種的混合物；分散劑為N-乙烯 基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種的混合物；溶劑為溶劑油、脂肪烴或芳烴中的 一種或幾種的混合物；光引發(fā)劑為安息香醚類衍生物、羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物、雙 偶氮引發(fā)劑中的一種或幾種的混合物。所述的司盤(Span)為Span_60、Span_65、Span_80、Span-85 中的一種或幾種的混 合物；所述的吐溫為吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-80、吐溫-65、吐溫-85中的一種或 幾種的混合物。
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所述的脂肪烴為辛烷、環(huán)己烷中的一種或兩種的混合物；所述的溶劑油為煤油、白 油、柴油、汽油中的一種或幾種的混合物；所述的芳烴為苯、甲苯、二甲苯中的一種或幾種的 混合物。所述的安息香醚類衍生物為安息香甲醚、安息香乙醚、安息香雙甲醚中的一種或 幾種的混合物；所述的羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲 基-1- [4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮、4- (2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙 基)酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一種或幾種的混合物；所述的雙偶氮引發(fā)劑為 偶氮二異丁腈或偶氮二異丁脒鹽酸鹽中的一種或兩種的混合物。本發(fā)明油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物的制備方法之一，包括(1)水溶液配制將水溶性陰離子單體溶入去離子水中，加入分散劑攪拌，再加入 丙烯酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，再用堿(NaOH)水溶液將溶液調(diào)整至pH =7后，加入交聯(lián)劑，攪拌1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將表面活性劑溶入溶劑中，待充分溶解均勻后，將步驟(1)的 水溶液逐步加入，充分?jǐn)嚢?，即得到透明或半透明的乳液聚合反?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將光引發(fā)劑用溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液體系中，攪拌 均勻后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于脫氧條件下， 再用紫外光照射，使之通過光聚合反應(yīng)完成。本發(fā)明油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物的制備方法之二，包括(1)水溶液配制將水溶性陰離子單體溶入去離子水中，加入分散劑攪拌，再加入 丙烯酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，再用堿水溶液將溶液調(diào)整至PH = 7后， 攪拌1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將部分表面活性劑溶入部分溶劑中，待充分溶解均勻后，將步 驟(1)的水溶液逐步加入，充分?jǐn)嚢?，即得到透明或半透明的乳液聚合反?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將光引發(fā)劑用溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液體系中，攪拌 均勻后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于脫氧條件下， 再用紫外光照射，使之通過光聚合反應(yīng)完成；(4)在從光照反應(yīng)器中流出的乳液中，加入2 6%的溶劑和3 8%的表面活性 劑后充分?jǐn)嚢韬蠹纯赏瓿扇^程，此微乳聚合物體系呈透明乳液狀態(tài)，滴入水中可直接快 速分散。所述的惰性氣體是氦氣、氬氣或氮?dú)?。本發(fā)明采用光聚合反應(yīng)制備微乳聚合物的方法，通過采用水溶性陰離子單體和丙 烯酰胺單體水溶液，添加分散劑和交聯(lián)劑，在表面活性劑和溶劑混合介質(zhì)中形成油水混合 乳液，在可控溫條件下通過光聚合反應(yīng)方式，引發(fā)劑被紫外光分解后引發(fā)乳液聚合，形成外 觀呈透明或半透明乳液狀態(tài)的微乳聚合物。本發(fā)明制備的微乳聚合物材料適合在多種環(huán)境條件下反應(yīng)，具有反應(yīng)體系安全穩(wěn) 定、操作簡(jiǎn)易便捷、反應(yīng)過程和時(shí)間可靈活調(diào)整，生產(chǎn)效率高、低能耗無污染等特點(diǎn)，本發(fā)明 利用微乳聚合物可以任意濃度的分散在注入水中并能夠進(jìn)入地層深部后在逐漸形成凍膠 對(duì)孔喉形成封堵的能力、有效的封堵地層的高滲透條帶，擴(kuò)大水的波及體積，顯著提高水驅(qū) 開發(fā)油藏的原油采收率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)水溶液配制將18%的水溶性陰離子單體溶入10%的去離子水中，加入3%的 分散劑攪拌，再加入20%的丙烯酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，再用NaOH水 溶液將溶液調(diào)整至PH = 7后，攪拌1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將15%的表面活性劑溶入20%的溶劑中，待充分溶解均勻后， 將步驟(1)的水溶液逐步加入，充分?jǐn)嚢?，即得到透明或半透明的乳液聚合反?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將1. 5%的光引發(fā)劑用5%溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液 體系中，攪拌均勻后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于 脫氧條件下，再用計(jì)量泵將乳液勻速導(dǎo)入有紫外光照裝置的管線中，使之通過反應(yīng)器中光 聚合充分反應(yīng)；(4)在從光照反應(yīng)器中流出的乳液中，加入占反應(yīng)體系2%的溶劑和占3%的表面 活性劑后充分?jǐn)嚢韬蠹纯赏瓿扇^程，此微乳聚合物體系呈透明乳液狀態(tài)，滴入水中可直 接快速分散。實(shí)施例2(1)水溶液配制將10%的水溶性陰離子單體溶入12%的去離子水中，加入2. 5% 的分散劑攪拌，再加入占反應(yīng)體系31 %的丙烯酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶 物，再用NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH = 7后，攪拌1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將10%的表面活性劑溶入22%的溶劑中，待充分溶解均勻后， 將步驟(1)的水溶液逐步加入，充分?jǐn)嚢?，即得到透明或半透明的乳液聚合反?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將的光引發(fā)劑用1. 75%溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液 體系中，攪拌均勻后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于 脫氧條件下，再用計(jì)量泵將乳液勻速導(dǎo)入有紫外光照裝置的管線中，使之通過反應(yīng)器中光 聚合充分反應(yīng)；(4)在從光照反應(yīng)器中流出的乳液中，加入2. 5%的溶劑和7%的表面活性劑后充 分?jǐn)嚢韬蠹纯赏瓿扇^程，此微乳聚合物體系呈透明乳液狀態(tài)，滴入水中可直接快速分散。實(shí)施例3(1)水溶液配制將15%的水溶性陰離子單體溶入9%的去離子水中，加入的 分散劑攪拌，再加入27%的丙烯酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，再用NaOH水 溶液將溶液調(diào)整至PH = 7后，攪拌1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將20%的表面活性劑溶入22%的溶劑中，待充分溶解均勻后， 將步驟(1)的水溶液逐步加入，充分?jǐn)嚢?，即得到透明或半透明的乳液聚合反?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將的光引發(fā)劑用3%溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液體 系中，攪拌均勻后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于脫 氧條件下，再用計(jì)量泵將乳液勻速導(dǎo)入有紫外光照裝置的管線中，使之通過反應(yīng)器中光聚 合充分反應(yīng)。上述列舉了幾個(gè)產(chǎn)品與方法相結(jié)合的典型實(shí)施例，針對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)方案采用現(xiàn)有 的制備方法同樣可以獲得本發(fā)明的產(chǎn)品，但是現(xiàn)有方法制備的產(chǎn)品效果不如本發(fā)明的制備方法更好。本發(fā)明列舉了諸多的替代品，對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員來講，按照本發(fā)明的提示，均能 得以實(shí)施，不再做一一說明和列舉。通過大量的室內(nèi)封堵和調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)證明，該類材料可以有效的改善地層非均質(zhì)性， 擴(kuò)大水相波及體積，在不同的地質(zhì)條件下，提高石油采收率10 15%。其特點(diǎn)是注入水和 地層水的溫度和礦化度對(duì)其的影響較小，適用于各類注水開發(fā)油藏；地層非均質(zhì)性越嚴(yán)重， 調(diào)驅(qū)效果越明顯；由于封堵的是地層孔喉，用量少，成本低；進(jìn)入地層深部可控，可以有效 的提高動(dòng)用儲(chǔ)量，有效期長(zhǎng)；注入設(shè)備簡(jiǎn)單，方便。我國(guó)現(xiàn)有注水開發(fā)的石油儲(chǔ)量有80億噸 以上，本技術(shù)適合90%的水驅(qū)開發(fā)油藏使用，其現(xiàn)實(shí)意義和社會(huì)效益顯而易見。
權(quán)利要求
一種油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物，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、去離子水和光引發(fā)劑在可控溫條件下通過光聚合反應(yīng)方式，形成微乳聚合物，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％，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、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸甲氧基乙酯中的一種或幾種的混合物；表面活性劑為司盤、土溫、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種的混合物；分散劑為N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種的混合物；溶劑為溶劑油、脂肪烴或芳烴中的一種或幾種的混合物；光引發(fā)劑為安息香醚類衍生物、羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物、雙偶氮引發(fā)劑中的一種或幾種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物，其特征是，所述的司盤為司 盤-60、司盤-65、司盤-80、司盤-85中的一種或幾種的混合物；所述的吐溫為吐溫_20、吐 溫-40、吐溫-60、吐溫-80、吐溫-65、吐溫-85中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物，其特征是，所述的脂肪烴為辛 烷、環(huán)己烷中的一種或兩種的混合物；所述的溶劑油為煤油、白油、柴油、汽油中的一種或幾 種的混合物；所述的芳烴為苯、甲苯、二甲苯中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物，其特征是，所述的安息香醚 類衍生物為安息香甲醚、安息香乙醚、安息香雙甲醚中的一種或幾種的混合物；所述的羥 基或胺基取代的苯乙酮衍生物為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基_1-[4-(甲基硫代苯 基)-2-嗎啉代丙酮、4- (2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮、2-羥基-2-甲 基-1-苯基丙酮中的一種或幾種的混合物；所述的雙偶氮引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二 異丁脒鹽酸鹽中的一種或兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物的制備方法，其特征 是包括(1)水溶液配制將水溶性陰離子單體溶入去離子水中，加入分散劑攪拌，再加入丙烯 酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，再用堿水溶液將溶液調(diào)整至PH = 7后，攪拌 1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將表面活性劑溶入溶劑中，待充分溶解均勻后，將步驟(1)的水溶 液逐步加入，充分?jǐn)嚢瑁吹玫酵该骰虬胪该鞯娜橐壕酆戏磻?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將光引發(fā)劑用溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液體系中，攪拌均勻 后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于脫氧條件下，再用 紫外光照射，使之通過光聚合反應(yīng)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物的制備方法，其特征 是包括(1)水溶液配制將水溶性陰離子單體溶入去離子水中，加入分散劑攪拌，再加入丙烯 酰胺單體充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，再用堿水溶液將溶液調(diào)整至pH = 7后，攪拌1 2個(gè)小時(shí)；(2)乳液體系配制將部分表面活性劑溶入部分溶劑中，待充分溶解均勻后，將步驟 (1)的水溶液逐步加入，充分?jǐn)嚢瑁吹玫酵该骰虬胪该鞯娜橐壕酆戏磻?yīng)體系；(3)光聚合反應(yīng)將光引發(fā)劑用溶劑溶解后，加入到步驟(2)的乳液體系中，攪拌均勻 后，在反應(yīng)釜中通入惰性氣體，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使乳液體系處于脫氧條件下，再用 紫外光照射，使之通過光聚合反應(yīng)完成；(4)在從光照反應(yīng)器中流出的乳液中，加入2 6%的溶劑和3 8%的表面活性劑后 充分?jǐn)嚢韬蠹纯赏瓿扇^程，此微乳聚合物體系呈透明乳液狀態(tài)，滴入水中可直接快速分 散。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物的制備方法，其特征是所述 的惰性氣體是氦氣、氬氣或氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種油藏深部調(diào)驅(qū)用微乳聚合物及制備方法。它是在采用光聚合反應(yīng)制備聚合物的方法基礎(chǔ)上，通過采用水溶性陰離子單體，加入含丙烯酰胺單體水溶液，添加分散劑和交聯(lián)劑，在表面活性劑和溶劑混合介質(zhì)中形成油水混合乳液，在可控溫條件下通過光聚合反應(yīng)方式，引發(fā)劑被紫外光分解后引發(fā)乳液聚合，形成微乳聚合物。本發(fā)明制備的微乳聚合物材料適合在多種環(huán)境條件下反應(yīng)，具有反應(yīng)體系安全穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)易便捷、反應(yīng)過程和時(shí)間可靈活調(diào)整，生產(chǎn)效率高、低能耗無污染等特點(diǎn)，本發(fā)明利用微乳聚合物可以任意濃度的分散在注入水中并能夠進(jìn)入地層深部后在交聯(lián)劑作用下形成凍膠，逐漸對(duì)孔喉形成封堵的能力、有效的封堵地層的高滲透條帶，擴(kuò)大水的波及體積，顯著提高水驅(qū)開發(fā)油藏的原油采收率。
文檔編號(hào)C09K8/42GK101857661SQ201010181918
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者葉勇保, 葉衛(wèi)保, 朱超世, 溫鴻濱, 馬中躍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東);東營(yíng)市芳華石化科技有限責(zé)任公司;東營(yíng)市石大宇光科技有限責(zé)任公司