专利名称：一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂的制作方法
技术领域：
本发明属于化工合成技术领域，尤其涉及一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂。
背景技术：
聚合物驱始于20世纪50年代，提 高采收率的幅度可达10%左右，是一项发展较为成熟的技术。80年代初，碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合体系的研究迅速兴起，它是继聚合物后又一项提高采收率的新技术。与聚合物相比，由于表面活性剂加量很少，大大降低了化学驱的成本。我国已经在大庆油田、胜利油田等开展了三元复合驱的先导性矿场试验。Clark、Pitts、Smith (Clark, S. R. et al. Design and application ofan alkaline-surfactant-polymer recovery system to the west Kiehl Field. PaperSPE 17538 presented at the 1988 SPE Rocky Mountain Regional Meeting， Casper，WY，May 11-23.)等人早期发表文章阐述了三元复合驱技术，后来Song Wanchao (Song,W. et al.Alkaline/surfactant/polymer combination flooding for improvingrecovery of the oil with High Acid Value. Paper SPE 29905 presented at the 1995International Meeting on Petroleum Engineering，Beijing，PR China Nov. 14-17·)、Wang(Wang,D. et al. An Alkaline/surfactant/polymer field test in a reservoir witha long-term 100% water cut. Paper SPE 49018 presented at the 1998 SPE AnnualTechnical Conference and Exhibition, New Orleans，LA，Sep. 27-30.) ； (Wang, D. etal. Summary of ASP pilots in Daqing Oil Field. Paper SPE 57288 presented at the1999 SPE Asia Pacific Improved Oil Recovery Conference，Kuala Lumpur，Malaysia，Oct. 25-28.)和French(French，T. R. et al. Design and operation of the sho-vel-tumalkaline-surfactant-polymer project. Harts Pet. Eng. International, (Dec.1998)35.)等人撰文描述了一些油田相继开展三元复合驱矿场试验研究，结果表明即使在低酸值油田也取得较好的效果，可比水驱提高釆收率20%以上，该项技术也逐渐成为油田可持续发展的关键技术之一(程杰成，廖广志，杨振宇等.大庆油田三元复合驱矿场试验综述.大庆石油地质与开发，2001，20 (2) :45-49.)。但是，ASP三元复合驱在应用中，也存在一些问题。强碱的使用引起地层粘土分散、运移，形成碱垢，导致地层渗透率下降；同时，碱大幅度降低了聚合物粘度，更主要的是大大减小了聚合物的粘弹性，尤其是弹性，降低波及效率；另外，由于碱的存在使得采出液为粘度较高的w/ο型乳化液，在影响油井产能的同时，还大大增加了破乳的难度。因此有必要加强弱碱、低碱、甚至无碱表面活性剂及驱油体系的研究，因此，聚合物/表面活性剂二元复合驱有很好研究前景。聚合物表面活性剂二元复合驱油剂就是充分发挥聚合物和表面活性剂的协同作用来提高采收率的方法。驱油机理一般是聚合物与表面活性剂各种机理同时发挥作用，使残余油启动而被采出。聚合物表面活性剂二元复合驱油剂可以最大限度地发挥聚合物的粘度和弹性，减少乳化液处理带来的负面影响，彻底消除由于碱的存在引起的地层及井筒结垢现象。并且该体系还具有较低的界面张力，在很大程度上可以达到与ASP三元体系相同的驱油效果。大量文献表明，最初聚合物表面活性剂二元复合驱油剂是指注入一段活性水段塞，降低油水间的界面张力，然后注入聚合物段塞，控制流度(周润才编译.表面活性剂/聚合物驱油的基本原理·国外油气井工程，1995. 3) ； (R. A. Bradford, J. D. Cpmpton，P. R. Hollis, Operational Problems in North Burbank Unit Surfactant PolymerProject, SPE7799.) ；(C. Z. Yang, Adjustment of Surfactant/Polymer InteractionSurfactant/Polymer Flooding With Polyelectrolytes, SPE14931.) ； (S. M. Holley,J. L. Caylas,Design,operation,and evaluation of a surfactant/polymer field pilottest, SPE20232) ； (C.S. Chiou, G.E.Kellerhals, Poltmer/surfactant transport inMicellar flooding, SPE9354)。后来提出把高浓度的表面活性剂加入聚合物溶液中，形成混合溶液，来提高采收率。其中以表面活性剂胶束微乳液/聚合物混相驱的驱油效率最高 (朱友益.沈平平编著.三次采油复合驱用表面活性剂合成性能及应用[M].北京石油工业出版社，2002)，所以在表面活性剂胶束微乳液波及到的油层，大部分的原油可以被有效的驱替出来。该法在国外(以美国最多)和国内(如大庆油田)进行过多次矿场试验，在技术上获得成功，但因表面活性剂和聚合物等化学剂成本过高而不能进行大规模的应用。国内的学者对聚合物表面活性剂二元复合驱油剂体系溶液的性质，界面的流变性，界面粘度等进行了研究(郭拥军等.聚合物表面活性剂混合溶液粘度特性[J].石油钻采工艺，1999,21(4).);(叶仲斌等.聚合物与表面活性剂二元驱油体系界面性质研究[J].油气地质与采收率，2002，9 (3).);(叶仲斌等.聚表二元驱油体系界面流变性研究[J].西南石油学院学报.2002，24 (6).)，但是应用于矿场实验的报道仍然比较少，尤其是针对高温高矿化度油藏的报道就更少了。美国Oryx能源公司在德克萨斯州Eastland郡Ranger油田Mccleskey砂层中进行的低界面张力聚合物表面活性剂二元复合驱油剂先导实验(SorbieK S.Polymer-improved oil recovery. Boca Ration, Florida CRC Press Inc. 1991·),大大降低了残余油饱和度，所增加的油量为水驱后残余油量的25%。水淹带中的残余油是进行提高采收率的目标之一，此时，残余油是以静止的球状分布于油藏岩石的孔隙中，作用于这些静止的球珠上的两种主要力是毛细管力和粘滞力。实验研究证明，如果粘滞力与捕集相作用力超过毛管束缚力，残余油就可以流动。毛管数是粘滞力和毛管力的比值，毛管数增大，即粘滞力增大或毛管力(界面张力)减小，都可以提高驱油能力。因此，毛管数反映了通过降低毛管力来进一步采出残余油的机理。由于条件的限制，粘滞力的提高很有限，因此可行的办法就是降低界面张力。聚合物表面活性剂二元复合驱油剂体系作为一种新的驱油方法，可以最大限度地发挥聚合物的粘度和弹性，体系的粘度和弹性比ASP三元体系高很多，因此驱油效率和波及体积有可能更高，即采收率更高。通过选择合适的表面活性剂和聚合物，获得无碱型粘弹性低界面张力的二元体系，从而减少碱乳化对产能和乳化液的处理带来的负面影响，消除了三元复合体系碱引起的结垢现象，最终代替三元复合驱油技术，从而获得可观的经济效益。同时，对二元体系的界面张力、吸附性能及用量进行优化研究，从而确定最佳二元体系配方和用量，达到增加采收率的目的。
发明内容
本发明提供了一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂及其合成方法，该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂具有良好耐温抗盐性和较低的界面张力，其原理可靠，制备方法简单可行，条件温和，收率高。本发明的目的在于提供一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂由以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体合成的聚合物与由石油羧酸盐和羧基甜菜碱复配所得的表面活性剂制备所得。进一步，在该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂中，聚合物浓度为1000-2500mg/L，表面活性剂的质量百分比为O. 025-0. 08%。进一步，以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体合
成聚合物的结构如下
权利要求
1.一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，其特征在于，该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂由以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体合成的聚合物与由石油羧酸盐和羧基甜菜碱复配所得的表面活性剂制备所得。
2.如权利要求I所述的聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，其特征在于，在该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂中，聚合物浓度为1000-2500mg/L，表面活性剂的质量百分比为O. 025-0. 08%。
3.如权利要求2所述的聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，其特征在于，以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体合成聚合物的结构如下-f- CH2- CH^j-(- CH2- CH 4(- CH2- CH 4-、I A-x-y、II h C = O/nN. nCH2I^ >°INH2\ /SO3Na 摩尔百分比X为4-15%, y为O. 1-5%。
4.如权利要求2所述的聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，其特征在于，表面活性剂由石油羧酸盐和羧基甜菜碱复配所得，石油羧酸盐与羧基甜菜碱的比例为3 1-5 I。
5.如权利要求I所述的聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，其特征在于，该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂中，聚合物为1500mg/L、表面活性剂为O. 05%、剪切速率7.34s—1时，总矿化度为10000mg/L，实验温度80°C，粘度保留率为64%，且界面张力达到10_3-10_2mN/m 数量级； 用该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂作为一个体系进行驱油，总矿化度为IOOOOmg/L,实验温度为65°C，实验用油的粘度为70. 34mPa · s，温度65°C，剪切速率7. 34s—1，所用岩心为人造岩心，长度25. Ocm,直径2. 5cm,孔隙度22. 5%,渗透率846. I X 1(Γ3 μ m2 ;将岩心建立束缚水饱和度后用注入水驱油，驱替流速为O. 50mL/min，至含水率达98%，接着以O. 25mL/min的速度注入O. 3PV (孔隙体积)聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，最后再以O.50mL/min的驱替流速后续水驱至含水率达98%，结果显示，聚合物表面活性剂二元复合驱油剂模拟提高原油采收率较聚合物体系可提高15%以上。
6.一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂的合成方法，其特征在于，该合成方法包括以下步骤 步骤一，以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体，在氧化还原引发体系的引发下，以自由基聚合法合成具有耐温抗盐性能的聚合物； 步骤二，石油羧酸盐和羧基甜菜碱按一定比例复配后构成表面活性剂体系； 步骤三，将复配的表面活性剂与一定浓度的上述共聚物构成聚合物表面活性剂二元复合驱油剂。
7.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，步骤一中，以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体，在氧化还原引发体系引发下，以自由基聚合法合成具有耐温抗盐性能聚合物的具体步骤如下 按烯丙基磺酸钠O. 1-5. O摩尔％、N-乙烯基吡咯烷酮4-15摩尔％的投料比，计算各物质的质量，加入到广口瓶中，配成总浓度为15-30%的水溶液，加入单体总量I. 0-2. Owt%0的EDTA，用Na2CO3调节溶液pH值至7左右； 将配好的溶液置于25-45°C恒温水浴中，氮气保护10-20min的条件下，升温至所需温度，在搅拌条件下按单体总量O. 5-1. 5%的比例加入氧化-还原引发剂，继续通氮气lOmin，其中此处的氧化剂为水溶性偶氮化合物，还原剂是亚硫酸钠或亚硫酸氢钠； 在25-45°C恒温水浴中放置6-8小时后终止聚合反应，得AM/NVP/AS三元共聚物； 将AM/NVP/AS三元共聚物过滤、烘干，得到聚合物驱油剂。
8.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，步骤三，将表面活性剂与一定浓度的上述共聚物构成聚合物表面活性剂二元复合驱油剂的具体步骤为 将制备的聚合物配制成5000mg/L的母液,备用； 将1000-2000mg/L聚合物与质量百分比O. 025-0. 08%表面活性剂混合均匀，调节pH值为7，放置20-40min，得到聚合物表面活性剂二元复合驱油剂，其中石油羧酸盐与羧基甜菜碱的比例为3-5。
全文摘要
本发明公开了一种聚合物表面活性剂二元复合驱油剂及其合成方法，以丙烯酰胺AM、N-乙烯基吡咯烷酮NVP、烯丙基磺酸钠AS为反应单体，在氧化还原引发体系的引发下，以自由基聚合法合成具有耐温抗盐性能的聚合物，石油羧酸盐和羧基甜菜碱按一定比例复配后，与一定浓度的上述共聚物构成聚合物表面活性剂二元复合驱油剂；该聚合物表面活性剂二元复合驱油剂在高温、高矿化度条件下表现出较低的界面张力、良好的粘度保留率及良好的耐温抗盐性，可用于高温高矿化度油藏，对残余油具有良好的洗油效率，能有效提高原油采收率，制备方法简单可行，条件温和，收率高，具有较强的推广与应用价值。
文档编号C08F226/10GK102838979SQ20121034745
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者赖南君, 叶仲斌, 董军, 张雪, 苟绍华, 舒政, 陈洪, 覃孝平 申请人:西南石油大学