專利名稱：聚合物驅(qū)油劑及其制備方法和油藏驅(qū)油方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種聚合物驅(qū)油劑及其制備方法和油藏驅(qū)油方法。
背景技術(shù)：
以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)為代表的聚合物驅(qū)油劑在三次采油過程中的應用極為廣泛。部分水解聚丙烯酰胺水溶液的表觀粘度高且在井下的粘彈性能好，能夠有效地提升采油波及系數(shù)和驅(qū)油效率，進而提高原油采收率。油田使用的HPAM通常為陰離子型聚丙烯酰胺，陰離子度通常為5-40摩爾％，粘均分子量一般處于數(shù)百萬至數(shù)千萬之間，基本結(jié)構(gòu)如下
4CH2-CH}-m-[ CH2-CH]-n
II
CONH2COONa
ο陰離子型聚丙烯酰胺在溶解過程中，羧酸鈉基團上的鈉離子極易解離形成羧基基團，分子鏈的相鄰基團由于均呈負電性而互相排斥，促使陰離子型聚丙烯酰胺的主鏈伸展， 增大了分子鏈的內(nèi)摩擦，進而使得陰離子型聚丙烯酰胺的水溶液的表觀粘度升高。陰離子型聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺基在一定條件下也能水解生成羧基基團，但是，酰胺基的水解速率相對慢得多。油田常利用陰離子型聚丙烯酰胺的上述特性，通過調(diào)控其水解度來實現(xiàn)含有陰離子型聚丙烯酰胺的聚合物驅(qū)油劑在井下的長效增粘或深度調(diào)剖效果。含有陰離子型聚丙烯酰胺的驅(qū)油劑的粘度是影響這類驅(qū)油劑驅(qū)采能力的關(guān)鍵因素，而其粘度又受到聚合物分子量、水解度及配水水質(zhì)等諸多因素的影響。其中配水水質(zhì)的影響尤為顯著，因為在配水中的K+、Na+、Ca2+和Mg2+等金屬離子的含量較高時，上述金屬離子具有顯著的壓縮雙電層和去水化作用，能夠屏蔽聚合物負電荷，使陰離子型聚丙烯酰胺分子鏈卷曲成團，導致含有陰離子型聚丙烯酰胺的驅(qū)油劑的表觀粘度急劇下降。我國大部分油田處于高含水期，會產(chǎn)生大量油田采出水。將油田采出水用于配制陰離子型驅(qū)油劑一方面可以節(jié)省清水資源，另一方面還可以減輕油田對采出水進行處理的壓力。但是油田采出水的礦化度極高，并且油田采出水含有大量能夠屏蔽聚合物負電荷的 K+、Na+、Ca2+和Mg2+等金屬離子，這些金屬離子的存在直接導致含有陰離子型聚丙烯酰胺的驅(qū)油劑的表觀粘度急劇下降。盡管采用礦化度較低的清水能夠避免驅(qū)油劑的表觀粘度急劇下降，但是我國油田普遍清水水源不足，并且采用清水來配制驅(qū)油劑必然加重油田的經(jīng)濟負擔。因此，目前多采用礦化度較低的清水配制聚合物驅(qū)油劑母液，然后用高礦化度的油田采出水稀釋聚合物驅(qū)油劑母液的方法來減少陰離子型聚丙烯酰胺與礦物離子的接觸時間，從而減少驅(qū)油劑的粘度損失，但是這種方法的增粘效果并不明顯，不得不加大聚丙烯酰胺的使用量，以使驅(qū)油劑的表觀粘度滿足使用要求，這顯然又提高了驅(qū)油劑的成本。綜上，如何低成本地制備高表觀粘度的含有陰離子型聚丙烯酰胺的驅(qū)油劑仍然是
4一個亟待解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前油田即使先采用清水配制陰離子型聚丙烯酰胺母液， 再用油田采出水進行稀釋，也很難獲得高粘度的聚合物驅(qū)油劑的問題，提供一種能夠低成本地制備高粘度的聚合物驅(qū)油劑的方法。本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)盡管采用礦化度較低的清水來配制陰離子型聚丙烯酰胺母液，再用高礦化度的油田采出水來稀釋所述陰離子型聚丙烯酰胺母液，能夠縮短陰離子型聚丙烯酰胺與油田采出水中大量存在的金屬陽離子的接觸時間，但是這樣的操作過程實際上并不能避免油田采出水中的金屬陽離子對于羧基陰離子的屏蔽作用，進而很難獲得高粘度的驅(qū)油劑；但是，如果用陰離子度為5-35摩爾％的陰離子型聚丙烯酰胺來制備聚合物驅(qū)油劑，并將所述聚合物驅(qū)油劑在注入油井之前，用微波進行輻照，則可以在短時間內(nèi)獲得高粘度的聚合物驅(qū)油劑。其原因可能是用微波進行輻照能夠催化陰離子型聚丙烯酰胺中的酰胺鍵的水解反應，在注井前快速在所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈上形成大量帶有負電荷的羧基基團，從而增大聚合物分子鏈內(nèi)和分子鏈之間的相互排斥作用，迫使卷曲的分子鏈重新伸展開來，從而獲得高粘度的驅(qū)油劑，并且上述微波輻照還不會對驅(qū)油劑在井下的長效驅(qū)油效果產(chǎn)生不利影響。由此完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種聚合物驅(qū)油劑的制備方法，該方法包括提供第一溶液，所述第一溶液含有陰離子型聚丙烯酰胺，其中，所述第一溶液的溶劑為礦化度為3000-20000毫克 /升的水，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為5-35摩爾％，該方法還包括將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解。本發(fā)明還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的方法制得的聚合物驅(qū)油劑。本發(fā)明進一步提供了一種油藏驅(qū)油方法，該方法包括采用根據(jù)本發(fā)明的方法制備聚合物驅(qū)油劑，并將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法包括將含有陰離子型聚丙烯酰胺的水溶液用微波進行輻照，以催化酰胺鍵的水解反應，這樣可以在短時間內(nèi)在陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈上形成羧基，迫使卷曲的分子鏈伸展開來，從而得到高表觀粘度的聚合物驅(qū)油齊U。因此，根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法能夠獲得粘度顯著提高的聚合物驅(qū)油劑， 并且根據(jù)本發(fā)明的制備方法制備的聚合物驅(qū)油劑具有高的表觀粘度保持率，在井下仍然具有良好的長效驅(qū)油效果。另外，本發(fā)明的方法簡便易行，易于推廣應用。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑具有高的表觀粘度和高的表觀粘度保持率，并具有優(yōu)異的驅(qū)油效果。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的油藏驅(qū)油方法的一種優(yōu)選地實施方式。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種聚合物驅(qū)油劑的制備方法，該方法包括提供第一溶液，所述第一溶液含有陰離子型聚丙烯酰胺，其中，所述第一溶液的溶劑為礦化度為3000-20000毫克/升的水，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為5-35摩爾％，該方法還包括將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解。本發(fā)明中，所述礦化度是指水中的鹽的總含量，所述鹽例如鈣、鎂、鐵、鋁和錳等金屬的碳酸鹽、重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽；以及各種鈉鹽。本發(fā)明中的礦化度是根據(jù)中國行業(yè)標準SL79-1994中規(guī)定的重量法測定的。根據(jù)本發(fā)明，所述第一溶液的溶劑可以為礦化度為3000-20000毫克/升的水， 優(yōu)選為礦化度為5000-15000毫克/升的水，更優(yōu)選為礦化度為6000-14000毫克/升的水。礦化度滿足上述要求的水可以為各種來源的水，例如礦化度滿足上述要求的油田采出水、通過將清水(例如礦化度為100-400毫克/升的水)與油田采出水(礦化度一般為 3000-20000毫克/升)混合而獲得的礦化度滿足上述要求的水。本發(fā)明中，所述油田采出水在使用前可以采用本領域技術(shù)人員公知的方法(例如GB50428-2007中規(guī)定的方法)來對油田采出水進行處理。根據(jù)本發(fā)明，所述陰離子型聚丙烯酰胺是指含有丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元以及、丙烯酸結(jié)構(gòu)單元和/或丙烯酸鹽結(jié)構(gòu)單元的聚丙烯酰胺，可以通過將聚丙烯酰胺在堿性條件下進行部分水解而獲得。根據(jù)本發(fā)明，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度可以為5-35摩爾％。優(yōu)選地， 所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為10-30摩爾％。更優(yōu)選地，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為10-20摩爾％。在所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為10-20摩爾％時， 不僅能夠確保所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈在高礦化度的水中成為卷曲狀態(tài)，而且能夠確保水解反應新生成的羧基的量足以使卷曲的分子鏈重新伸展開來，還不會對聚丙烯酰胺在井下的長效增粘作用產(chǎn)生不利影響。最優(yōu)選地，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為15-20摩爾％。本發(fā)明中，所述陰離子度(即，水解度)是指聚丙烯酰胺分子中，酰胺基團轉(zhuǎn)化為羧基的百分數(shù)。本發(fā)明中，所述陰離子度是采用GB12005.6-89中規(guī)定的方法確定的。根據(jù)本發(fā)明的方法是通過將溶解于高礦化度的水中的聚丙烯酰胺在微波輻射下催化水解來使處于卷曲狀態(tài)的分子鏈伸展，進而提高聚合物驅(qū)油劑的粘度的，因此本發(fā)明對于所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子量沒有特別限定，所述陰離子型聚丙烯酰胺可以具有本領域技術(shù)人員公知的分子量。優(yōu)選地，所述陰離子型聚丙烯酰胺的粘均分子量為500 萬-3500萬；更優(yōu)選地，所述陰離子型聚丙烯酰胺的粘均分子量為1500萬-2500萬。本發(fā)明中，所述陰離子型聚丙烯酰胺的粘均分子量是根據(jù)GB/T 12005. 10-92中公開的方法測定的。在聚合物的種類和分子量相同的條件下，配水的礦化度越高，陰離子型聚丙烯酰胺分子鏈的卷曲程度就越高，要使聚合物溶液具有相同或基本相同的表觀粘度，則所需的聚合物濃度就越大。根據(jù)本發(fā)明的方法包括將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解，從而能夠快速在卷曲的分子鏈上形成大量帶有同種電荷的羧基基團，顯著增大聚合物分子鏈內(nèi)和分子鏈間的相互排斥作用，促使卷曲的分子鏈伸展，從而能夠有效地提高所述第一溶液的粘度。因此，根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，所述第一溶液中，陰離子型聚丙烯酰胺的濃度可以為本領域的常規(guī)濃度甚至為低于本領域的常規(guī)粘度，例如可以為 800-3000毫克/升。在確保最終得到的驅(qū)油劑的表觀粘度滿足使用要求的條件下，從進一步降低本發(fā)明的方法的成本的角度出發(fā)，所述第一溶液中，所述陰離子型聚丙烯酰胺的濃度優(yōu)選為1000-2000毫克/升。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，可以通過各種方法獲得所述第一溶液。例如可以通過將所述陰離子型聚丙烯酰胺溶解于礦化度較低的水(例如礦化度為 100-400毫克/升的水)中，然后再與礦化度為3000-20000毫克/升、優(yōu)選為5000-15000 毫克/升、更優(yōu)選為6000-14000毫克/升的水混合，從而得到所述第一溶液。本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中驚訝地發(fā)現(xiàn)，在陰離子型聚丙烯酰胺的分子量、陰離子度和濃度均相同的條件下，根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法即使將陰離子型聚丙烯酰胺溶解于礦化度較高的油田采出水中，也能夠獲得高表觀粘度的聚合物驅(qū)油劑。 艮口，可以通過將所述陰離子型聚丙烯酰胺溶解于礦化度為3000-20000毫克/升、優(yōu)選為 5000-15000毫克/升、更優(yōu)選為6000-14000毫克/升的水中，從而得到所述第一溶液。采用該方法來制備第一溶液一方面能夠進一步降低清水的用量，另一方面還能夠進一步降低油田的污水處理負擔。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，即使將陰離子型聚丙烯酰胺直接溶解于高礦化度的水仍然能夠獲得高表觀粘度的聚合物驅(qū)油劑的原因可能是陰離子型聚丙烯酰胺是一種假塑性流體，剪切作用不僅會改變?nèi)芤褐嘘庪x子型聚丙烯酰胺分子的分布形式， 還會對陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)生強烈的機械降解作用，使陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈斷裂，表觀粘度大幅下降；然而，在對陰離子型聚丙烯酰胺母液進行稀釋以及將含有陰離子型聚丙烯酰胺的溶液用泵進行輸送時，無論是稀釋過程中的攪拌還是泵送過程中泵的槳葉均會對陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)生強烈的機械降解，導致陰離子型聚丙烯酰胺驅(qū)油劑的表觀粘度大幅下降；盡管油田采出水中的大量存在的金屬離子能夠屏蔽分子鏈上的羧基，使得聚丙烯酰胺分子鏈卷曲在一起，降低陰離子型聚丙烯酰胺的水溶液的粘度，但是使陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈卷曲在一起卻可以顯著地降低攪拌以及泵送過程中的機械降解，從而避免由于攪拌和泵送而引起的粘度損失。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，所述第一溶液優(yōu)選還含有堿。堿一方面可以在原油開采過程中起到與原油中的酸性物質(zhì)反應產(chǎn)生表面活性劑來提高原油采收率的作用，另一方面，所述堿還可以用作水解反應的催化劑。所述堿可以為能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的各種堿性物質(zhì)。優(yōu)選地，所述堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、原硅酸鈉、硅酸鈉和氨中的一種或多種。所述第一溶液中的堿可以為驅(qū)油劑領域的常規(guī)用量。優(yōu)選地，堿在所述第一溶液中的濃度使得所述第一溶液的PH值為9-12。更優(yōu)選地，堿在所述第一溶液中的濃度使得所述第一溶液的PH值為10-11。在所述第一溶液還含有堿時，所述第一溶液的制備方法優(yōu)選為在攪拌下，將第二溶液與第三溶液混合，所述第二溶液含有所述陰離子型聚丙烯酰胺且不含有所述堿，所述第三溶液含有所述堿且不含有所述陰離子型聚丙烯酰胺，所述第三溶液的溶劑可以為礦化度為3000-20000毫克/升的水，優(yōu)選為礦化度為5000-15000毫克/升的水，更優(yōu)選為礦化度為6000-14000毫克/升的水。所述第二溶液的溶劑為水，本發(fā)明對于作為所述第二溶液的溶劑的水的礦化度沒有特別限定，只要能夠確保最終的第一溶液的溶劑為礦化度滿足前文所述的要求的水即可。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述第二溶液的溶劑為礦化度為100-400毫克/升的水。在所述第二溶液的溶劑為礦化度為100-400毫克/升的水時，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠獲得表觀粘度更高的聚合物驅(qū)油劑。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方式中，所述第二溶液的溶劑為礦化度為 3000-20000毫克/升的水。在所述第二溶液的溶劑為礦化度為3000-20000毫克/升的水時，根據(jù)本發(fā)明的方法仍然能夠獲得具有高表觀粘度的聚合物驅(qū)油劑，并能夠進一步降低油田在配制聚合物驅(qū)油劑時的清水使用量。進一步優(yōu)選地，所述第二溶液的溶劑為礦化度為5000-15000毫克/升的水。更優(yōu)選地，所述第二溶液的溶劑為礦化度為6000-14000毫克/升的水。根據(jù)本發(fā)明，所述陰離子型聚丙烯酰胺在所述第二溶液中的濃度可以根據(jù)期望的第一溶液的濃度進行適當?shù)倪x擇。一般地，所述第二溶液中，所述陰離子型聚丙烯酰胺的濃度可以為4000-6000毫克/升，優(yōu)選為4500-5500毫克/升。根據(jù)本發(fā)明，所述第二溶液和所述第三溶液的用量以使最終得到的第一溶液中， 所述陰離子型聚丙烯酰胺的濃度、所述第一溶液中的水的礦化度以及第一溶液的PH值分別滿足前文所述的要求即可。根據(jù)本發(fā)明，所述第一溶液還可以含有表面活性劑。所述表面活性劑可以為原油開采領域常用的各種用于驅(qū)油的表面活性劑。能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的表面活性劑的實例包括陰離子型表面活性劑，如石油羧酸鹽、石油磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽等；非離子型表面活性劑，如烷醇酰胺等；以及兩性離子表面活性劑，如甜菜堿型兩性離子表面活性劑、氨基酸型兩性離子表面活性劑及咪唑啉型兩性表面活性劑。上述表面活性劑可以單獨使用，也可以組合使用。所述表面活性劑在所述第一溶液中的濃度可以為本領域的常規(guī)用量，一般地，表面活性劑在所述第一溶液中的濃度可以為1000-4000毫克/升，優(yōu)選為 1400-2000 毫克 / 升。在所述第一溶液還含有表面活性劑時，所述表面活性劑可以與所述第三溶液一起或者單獨以水溶液的形式與所述第二溶液混合。根據(jù)本發(fā)明的方法還包括將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解。一般情況下，驅(qū)油劑的使用方法為將陰離子型聚丙烯酰胺與水混合，得到陰離子型聚丙烯酰胺母液，然后將水與所述陰離子型聚丙烯酰胺母液在配備有管道混合器的管道中混合均勻后直接作為驅(qū)油劑注入井下。因此，盡管理論上在堿的存在下、在常規(guī)的加熱條件下也能夠使聚丙烯酰胺中的酰胺鍵水解生成羧基，但是采用這種方式獲得的含有陰離子型聚丙烯酰胺的驅(qū)油劑的表觀粘度并不高。這可能是因為在常規(guī)的加熱條件下進行水解，速度較慢，極易造成陰離子型聚丙烯酰胺尚未進行水解或水解程度尚不滿足要求，從而使聚合物驅(qū)油劑的表觀粘度還未足夠高就被注入井下。盡管通過延長管道的長度或降低驅(qū)油劑在管道中的流速在理論上能夠獲得相同的水解程度，但是管道的延長必然導致羧基與水中的金屬離子的接觸時間延長，因而不能實現(xiàn)通過水解來提高聚合物驅(qū)油劑的表觀粘度的目的。而用微波進行輻照來催化水解，則能夠?qū)崿F(xiàn)提高聚合物驅(qū)油劑的表觀粘度的目的， 這可能是由于微波輻射能夠獲得更高的水解反應速率，進而能夠在不延長陰離子型聚丙烯酰胺中羧基與聚合物驅(qū)油劑中的金屬離子的接觸時間的條件下，在注井之前快速提高驅(qū)油劑的表觀粘度。
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在具體實踐中，可以在輸送所述第一溶液的管道四周安裝一個微波發(fā)生裝置，也可以在所述管道四周間隔安裝多級微波發(fā)生裝置。由于金屬對于微波具有阻擋作用，因此安裝有微波發(fā)生裝置的相應管路段的材質(zhì)應當為能夠確保微波穿透管壁的材料，例如所述管壁的材料可以為本領域技術(shù)人員公知的聚合物材料，如聚酰亞胺及其改性物、聚醚醚酮及其改性物、聚四氟乙烯及其改性物、聚乙烯及其改性物、聚丙烯及其改性物、聚苯乙烯及其改性物、石英或玻璃。本發(fā)明對于所述微波發(fā)生裝置沒有特別限定，可以為各種公知的能夠產(chǎn)生微波的裝置，本文不再贅述。本發(fā)明對于將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解的條件沒有特別限定，只要所述輻照足以使聚丙烯酰胺以較快的速度進行水解，同時不會使所述聚丙烯酰胺的分子鏈發(fā)生降解即可。本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，在所述微波的頻率為 1500-3500MHZ，功率為3000-5000瓦時，不僅能夠使聚丙烯酰胺的水解反應快速進行，而且不會導致聚丙烯酰胺的分子鏈發(fā)生降解，從而導致聚丙烯酰胺的分子量降低。在確保水解速度的條件下，從進一步降低聚合物鏈降解的風險的角度出發(fā)，所述微波的頻率更優(yōu)選為 1500-2800MHzo根據(jù)本發(fā)明，所述輻照的時間以使所述水解反應的程度滿足使用要求為準。優(yōu)選地，所述輻照的時間為10-35秒。在所述輻照的時間為10-35秒時，所述輻照能夠催化所述陰離子型聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺鍵的水解反應，進而快速在所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈上形成大量羧基。更優(yōu)選地，所述輻照的時間為15-25秒。在所述輻照的時間為 15-25秒時，所述輻照不僅能夠催化所述陰離子型聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺鍵的水解反應，進而快速在所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈上形成大量羧基，而且還能夠確保所述陰離子型聚丙烯酰胺在井下具有良好的長效驅(qū)油效果。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，所述輻照可以進行一次，也可以進行多次。在進行多次輻照時，所述輻照的時間是指第一溶液被微波輻照的時間的總和。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，用微波對所述第一溶液進行輻照的時間可以通過控制第一溶液在管道內(nèi)的流速、或者改變管道的管徑來進行控制。例如在所述第一溶液在管道內(nèi)的輸送速度較快時，可以通過擴大配備有微波發(fā)生裝置的管路段的管道的管徑的方法來確保微波輻照的時間滿足前文所述的要求。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法優(yōu)選還包括將輻照后的產(chǎn)物送入電場中， 以進行極化。將所述第一溶液用微波進行輻照之后，所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子鏈上能夠在短時間內(nèi)形成大量帶有同種電荷的羧基基團，上述羧基基團之間的相互排斥作用能夠促使卷曲的分子鏈重新伸展。將所述水解后的產(chǎn)物在電場作用下進行極化(即，聚合物分子鏈沿電場定向排列)，一方面可以使處于卷曲狀態(tài)的分子鏈以更快的速度伸展開來，另一方面則可以進一步提高聚合物分子量的伸展程度。特別地，在所述第二溶液的溶劑和第三溶液的溶劑均為高礦化度的油田采出水，并且所述第三溶液還含有堿時，將輻照后的產(chǎn)物送入電場中進行極化可以顯著提高得到的聚合物驅(qū)油劑的表觀粘度。在具體實踐中，可以通過在輸送所述第一溶液的管路上設置一個或多個直流電場發(fā)生裝置而使輻照后的產(chǎn)物在電場中進行極化。所述直流電場發(fā)生裝置一般安裝在管路外圍。從進一步提高極化效率的角度出發(fā)，安裝有直流電場發(fā)生裝置的相應管路段的材質(zhì)優(yōu)選為非金屬材料，例如所述管路段的材質(zhì)可以為聚合物材料，例如聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚氯乙烯。本發(fā)明對于所述直流電場發(fā)生裝置沒有特別限定，可以為公知的各種能夠產(chǎn)生直流電場的裝置，本文不再贅述。本發(fā)明對于將所述水解后的產(chǎn)物在電場下進行極化的條件沒有特別限定，可以根據(jù)所述陰離子型聚丙烯酰胺的分子量以及陰離子度進行適當?shù)倪x擇。一般地，所述電場的強度可以為500-2000千伏/米，優(yōu)選為1500-2000千伏/米；所述輻照后的產(chǎn)物在電場中極化的時間可以為10-50秒，優(yōu)選為20-35秒，更優(yōu)選為25-30秒。在所述直流電場發(fā)生裝置為多個時，所述輻照后的產(chǎn)物在電場中極化的時間是指所述輻照后的產(chǎn)物在電場中極化的時間的總和。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，所述輻照后的產(chǎn)物在電場中極化的時間可以通過控制輻照后的產(chǎn)物在管道內(nèi)的流速、或者改變管道的管徑來進行控制。例如在所述輻照后的產(chǎn)物在管道內(nèi)的輸送速度較快時，可以通過擴大配備有直流電場發(fā)生裝置的管路段的管道的管徑的方法來確保所述輻照后的產(chǎn)物在電場極化的時間滿足前文所述的要求。根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑的制備方法，可以在所述輻照后的10-170秒將所述輻照后的產(chǎn)物送入電場中；優(yōu)選在所述輻照后的25-100秒將所述輻照后的產(chǎn)物送入電場中；更優(yōu)選在所述輻照后的30-60秒將所述輻照后的產(chǎn)物送入電場中。本發(fā)明還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的方法制得的聚合物驅(qū)油劑。在聚合物的種類和分子量，并且聚合物的濃度相同的條件下，根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑具有更高的表觀粘度和表觀粘度保持率，并且在井下也具有良好的長效驅(qū)油效果，因而能夠獲得更高的驅(qū)油效率和原油采收率。本發(fā)明還進一步提供了一種油藏驅(qū)油方法，該方法包括采用本發(fā)明提供的方法來制備的聚合物驅(qū)油劑，并將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的油藏驅(qū)油方法是通過采用根據(jù)本發(fā)明的方法制備的聚合物驅(qū)油劑來提高驅(qū)油效率的，因此，本發(fā)明對于所述油藏驅(qū)油的其它條件沒有特別限定，可以采用本領域技術(shù)人員公知的方法將根據(jù)本發(fā)明的聚合物驅(qū)油劑單獨或與其它驅(qū)油劑一起注入井下進行驅(qū)油。根據(jù)本發(fā)明的油藏驅(qū)油方法優(yōu)選在所述輻照后1-4分鐘內(nèi)將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井。這樣不會由于陰離子型聚丙烯酰胺與金屬離子的接觸時間過長而對聚合物驅(qū)油劑的表觀粘度產(chǎn)生不利影響。在所述輻照為多次時，在進行最后一次微照后的1-4分鐘內(nèi)將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井內(nèi)。優(yōu)選地，在所述輻照后的1-3分鐘內(nèi)將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井。更優(yōu)選地，在所述輻照后的1-2分鐘內(nèi)將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井。圖1示出了本發(fā)明提供的油藏驅(qū)油方法的一種優(yōu)選的實施方式，在該實施方式中，采用GB50428-2007中規(guī)定的方法對油田采出水進行處理，并使用該采用GB50428-2007 中規(guī)定的方法處理后的水配制第二溶液以及第三溶液，將所述第二溶液和第三溶液分別用原料泵輸送至配備有管道混合器的管道中混合均勻得到第一溶液，并將該第一溶液輸送至配備有微波發(fā)生裝置的管道，從而將第一溶液用微波進行輻照，以催化水解反應，接著將輻照后的產(chǎn)物輸送至配備有直流電場發(fā)生裝置的管道中，以進行極化，從而得到聚合物驅(qū)油齊U，并將得到的聚合物驅(qū)油劑注入油井中，進行驅(qū)油。以下結(jié)合實施例更詳細地說明本發(fā)明。以下實施例中，聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度和在25°C下、空氣條件下靜置1小時后的表觀粘度是根據(jù)GB 12005. 1-89中規(guī)定的方法測定的，用以下公式計算表觀粘度保
持率表觀粘度保持率(％ )=(初始表觀粘度一靜置1小時后的表觀粘度)/初始表觀粘度X 100%。實施例1本實施例用來說明根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)油劑及其制備方法。以5000毫克/升的濃度將粘均分子量為1600萬的陰離子型聚丙烯酰胺(陰離子度為15摩爾％，商購自廣州興徠環(huán)保設備有限公司)溶解于礦化度為193毫克/升的清水中，得到第二溶液。將十二烷基苯磺酸鈉以2500毫克/升的濃度溶解于礦化度為7874毫克/升的經(jīng) GB50428-2007中規(guī)定的方法進行除菌和除雜處理的油田采出水(來自勝利油田孤東采油廠污水處理站)中，并向上述混合物中加入氫氧化鈉，將溶液PH值調(diào)至11，得到第三溶液。按照圖1的流程，將上述第二溶液和第三溶液分別泵送至裝備有管道混合器(商購自啟東雙杰石化設備有限公司)的管道中以不同的比例混合均勻，得到兩種第一溶液， 所述第二溶液以及第三溶液的相對用量使得得到的第一溶液中，第一溶液的溶劑分別為礦化度為6263毫克/升的水和M40毫克/升的水；聚丙烯酰胺的濃度分別為1000毫克/升和1500毫克/升；十二烷基苯磺酸鈉的濃度分別為1984毫克/升和1709毫克/升，溶液 PH值分別為10. 82和10. 76。接著，將上述第一溶液送入設置有微波發(fā)生裝置的管道(其中，設置有微波發(fā)生裝置的這段管道的材質(zhì)為聚丙烯)內(nèi)，用微波進行輻照，以催化水解。其中，管道上共設置一個微波發(fā)生裝置，微波的頻率為1750MHz 士50MHz，微波的功率為3800瓦，第一溶液在管道內(nèi)的流速使得第一溶液受到微波輻照的時間為22秒。在用微波進行輻照后的1分鐘內(nèi)將輻照后的產(chǎn)物送入設置有直流電場發(fā)生裝置的管道(其中，設置有直流電場發(fā)生裝置的這段管道的材質(zhì)為聚丙烯)內(nèi)，在直流電場作用下進行極化，從而得到聚合物驅(qū)油劑。其中，管道上設置一個直流電場發(fā)生裝置，電場場強為1800千伏/米。輻照后的產(chǎn)物在管道內(nèi)的流速使得所述輻照后的產(chǎn)物在直流電場中的停留時間為30秒。得到的聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度(即，極化結(jié)束時測定的表觀粘度) 以及靜置1小時后的表觀粘度保持率如表1所示。實施例2本實施例用來說明根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)油劑及其制備方法。采用與實施例1相同的方法制備驅(qū)油劑，不同的是，不將輻照后的產(chǎn)物送入直流電場中進行極化。得到的聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度(即，輻照結(jié)束時測定的表觀粘度) 以及靜置1小時后的表觀粘度保持率如表1所示。實施例3本實施例用來說明根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)油劑及其制備方法。
采用與實施例1相同的方法來制備驅(qū)油劑，不同的是，用礦化度為7874毫克/升的經(jīng)GB50428-2007中規(guī)定的方法進行處理的油田采出水(來源同實施例1)來配制第二溶液。得到的聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度以及靜置1小時后的表觀粘度保持率如表1所示。實施例4本實施例用來說明根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)油劑及其制備方法。采用與實施例3相同的方法來制備驅(qū)油劑，不同的是，水解后的產(chǎn)物不在直流電場下進行極化。得到的聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度以及靜置1小時后的表觀粘度保持率如表1所示。實施例5本實施例用來說明根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)油劑及其制備方法。采用與實施例1相同的方法來制備驅(qū)油劑，不同的是，第三溶液不含有氫氧化鈉， 且不在直流電場下進行極化。得到的聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度以及靜置1小時后的表觀粘度保持率如表1所示。對比例1采用與實施例3相同的方法來制備驅(qū)油劑，不同的是，不進行微波輻照，也不在電場中進行極化。得到的聚合物驅(qū)油劑的初始表觀粘度以及靜置1小時后的表觀粘度保持率。表 權(quán)利要求
1.一種聚合物驅(qū)油劑的制備方法，該方法包括提供第一溶液，所述第一溶液含有陰離子型聚丙烯酰胺，其特征在于，所述第一溶液的溶劑為礦化度為3000-20000毫克/升的水， 所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為5-35摩爾％，該方法還包括將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溶液的溶劑為礦化度為5000-15000毫克/升的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溶液中，所述陰離子型聚丙烯酰胺的濃度為800-3000毫克/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為 10-20 摩爾 ％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述第一溶液還含有堿，堿在所述第一溶液中的濃度使得所述第一溶液的PH值9-12。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、原硅酸鈉、硅酸鈉和氨中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一溶液的制備方法包括在攪拌下，將第二溶液與第三溶液混合，所述第二溶液含有所述陰離子型聚丙烯酰胺且不含所述堿，所述第三溶液含有所述堿且不含所述陰離子型聚丙烯酰胺，所述第三溶液的溶劑為礦化度為 3000-20000毫克/升的水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第二溶液的溶劑為礦化度為3000-20000毫克/升的水。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第二溶液的溶劑為礦化度為5000-15000毫克/升的水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第二溶液的溶劑為礦化度為100-400毫克/升的水。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第三溶液還含有表面活性劑，所述表面活性劑的濃度為1000-4000毫克/升。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、3和7中任意一項所述的方法，其中，所述陰離子型聚丙烯酰胺在 GB/T 12005. 10-92規(guī)定的條件下測定的粘均分子量為500萬-3500萬。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述微波的頻率為1500-3500MHZ，功率為 3000-5000 瓦。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的方法，其中，所述輻照的時間為10-35秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述輻照的時間為15-25秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括將輻照后的產(chǎn)物送入直流電場中，以進行極化，所述直流電場的強度為500-2000千伏/米。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述直流電場的強度為1500-2000千伏/米。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，所述輻照后的產(chǎn)物在直流電場中極化的時間為10-50秒。
19.權(quán)利要求1-18中任意一項所述的方法制得的聚合物驅(qū)油劑。
20.一種油藏驅(qū)油方法，其特征在于，該方法包括采用權(quán)利要求1-18中任意一項所述的方法制備聚合物驅(qū)油劑，并將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在所述輻照后1-4分鐘內(nèi)將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚合物驅(qū)油劑的制備方法，該方法包括提供第一溶液，所述第一溶液含有陰離子型聚丙烯酰胺，所述第一溶液的溶劑為礦化度為3000-20000毫克/升的水，所述陰離子型聚丙烯酰胺的陰離子度為5-35摩爾％，該方法還包括將所述第一溶液用微波進行輻照，以催化水解。本發(fā)明還提供了一種由本發(fā)明的方法制備的聚合物驅(qū)油劑。本發(fā)明還提供了一種油藏驅(qū)油方法，該方法包括采用本發(fā)明提供的方法制備的聚合物驅(qū)油劑，并將所述聚合物驅(qū)油劑注入油井內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的方法制得的聚合物驅(qū)油劑具有高的表觀粘度。
文檔編號E21B43/22GK102453167SQ20101051800
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者張莉, 楊青, 高峰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院