专利名称：油藏深部调驱用微乳聚合物及制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子聚合的石油开采化工材料及制备方法，具体是一种适合油藏的 油藏深部调驱用微乳聚合物及制备方法。
背景技术：
在油田开发过程中，注水开发是补充地层能量，提高原油采收率最经济和有效的 方法。由于我国油藏大部分属于陆相沉积，含油饱和度相对较低，储层分散，油藏非均质性 严重，因此，注水开发过程中往往会形成高渗条带，注入水不能在油藏中有效地驱动原油， 而很快地从油井流出，形成无效循环，致使油井含水上升快，造成水淹。现有的调剖(调驱) 材料和技术要么不能进入地层深部，只是在近井地带形成封堵，要么存在稳定性和可靠性 差，成本高等问题。微乳聚合物用于注水开发油藏逐级深部调驱材料，其使用原理是利用微乳聚合物 良好的分散性，可随注入水顺利的进入地层深部，在地层中不断向前运移，在交联剂作用下 逐渐形成冻胶，在渗水通道孔喉处形成封堵，造成液流改向，实现扩大水波及体积，提高原 油采收率的目的。该思想的实现基于以下两个关键问题的解决大量廉价稳定生产微乳聚 合物的技术；微乳聚合物与交联剂形成冻胶时间和强度可控制技术。通过本发明研制的微 乳聚合物逐级深部调驱材料完全满足了上述两方面的要求。
发明内容
本发明通过分析注水开发过程中影响水驱开发效果的各种矛盾，借鉴现有调剖技 术的合理部分，根据基础的化学反应，微乳聚合基本原理，一种高效、安全、稳定的油藏深部 调驱用微乳聚合物及制备方法。该发明的技术方案包括油藏深部调驱用微乳聚合物，包括丙烯酰胺单体、水溶性阴离子单体、分散剂、表 面活性剂、溶剂、去离子水和光引发剂在可控温条件下通过光聚合反应方式，形成微乳聚合 物，各成分的用量的质量百分比为丙烯酰胺15 35%，水溶性阴离子单体5 30%，分 散剂1 15%，表面活性剂10 40%，溶剂20 60%，去离子水10 20%，光引发剂 0. 1 3. 0% ；其中水溶性阴离子单体为丙烯酸、丙烯酸羟丁酯、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种或几种的混合物；表面活性剂为司盘、土 温、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种的混合物；分散剂为N-乙烯 基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的混合物；溶剂为溶剂油、脂肪烃或芳烃中的 一种或几种的混合物；光引发剂为安息香醚类衍生物、羟基或胺基取代的苯乙酮衍生物、双 偶氮引发剂中的一种或几种的混合物。所述的司盘(Span)为Span_60、Span_65、Span_80、Span-85 中的一种或几种的混 合物；所述的吐温为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-65、吐温-85中的一种或 几种的混合物。
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所述的脂肪烃为辛烷、环己烷中的一种或两种的混合物；所述的溶剂油为煤油、白 油、柴油、汽油中的一种或几种的混合物；所述的芳烃为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的 混合物。所述的安息香醚类衍生物为安息香甲醚、安息香乙醚、安息香双甲醚中的一种或 几种的混合物；所述的羟基或胺基取代的苯乙酮衍生物为1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲 基-1- [4-(甲基硫代苯基)-2-吗啉代丙酮、4- (2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙 基)酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或几种的混合物；所述的双偶氮引发剂为 偶氮二异丁腈或偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种或两种的混合物。本发明油藏深部调驱用微乳聚合物的制备方法之一，包括(1)水溶液配制将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入分散剂搅拌，再加入 丙烯酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶物，再用碱(NaOH)水溶液将溶液调整至pH =7后，加入交联剂，搅拌1 2个小时；(2)乳液体系配制将表面活性剂溶入溶剂中，待充分溶解均勻后，将步骤(1)的 水溶液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将光引发剂用溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液体系中，搅拌 均勻后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于脱氧条件下， 再用紫外光照射，使之通过光聚合反应完成。本发明油藏深部调驱用微乳聚合物的制备方法之二，包括(1)水溶液配制将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入分散剂搅拌，再加入 丙烯酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶物，再用碱水溶液将溶液调整至PH = 7后， 搅拌1 2个小时；(2)乳液体系配制将部分表面活性剂溶入部分溶剂中，待充分溶解均勻后，将步 骤(1)的水溶液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将光引发剂用溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液体系中，搅拌 均勻后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于脱氧条件下， 再用紫外光照射，使之通过光聚合反应完成；(4)在从光照反应器中流出的乳液中，加入2 6%的溶剂和3 8%的表面活性 剂后充分搅拌后即可完成全过程，此微乳聚合物体系呈透明乳液状态，滴入水中可直接快 速分散。所述的惰性气体是氦气、氩气或氮气。本发明采用光聚合反应制备微乳聚合物的方法，通过采用水溶性阴离子单体和丙 烯酰胺单体水溶液，添加分散剂和交联剂，在表面活性剂和溶剂混合介质中形成油水混合 乳液，在可控温条件下通过光聚合反应方式，引发剂被紫外光分解后引发乳液聚合，形成外 观呈透明或半透明乳液状态的微乳聚合物。本发明制备的微乳聚合物材料适合在多种环境条件下反应，具有反应体系安全稳 定、操作简易便捷、反应过程和时间可灵活调整，生产效率高、低能耗无污染等特点，本发明 利用微乳聚合物可以任意浓度的分散在注入水中并能够进入地层深部后在逐渐形成冻胶 对孔喉形成封堵的能力、有效的封堵地层的高渗透条带，扩大水的波及体积，显著提高水驱 开发油藏的原油采收率。
具体实施例方式实施例1(1)水溶液配制将18%的水溶性阴离子单体溶入10%的去离子水中，加入3%的 分散剂搅拌，再加入20%的丙烯酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶物，再用NaOH水 溶液将溶液调整至PH = 7后，搅拌1 2个小时；(2)乳液体系配制将15%的表面活性剂溶入20%的溶剂中，待充分溶解均勻后， 将步骤(1)的水溶液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将1. 5%的光引发剂用5%溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液 体系中，搅拌均勻后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于 脱氧条件下，再用计量泵将乳液勻速导入有紫外光照装置的管线中，使之通过反应器中光 聚合充分反应；(4)在从光照反应器中流出的乳液中，加入占反应体系2%的溶剂和占3%的表面 活性剂后充分搅拌后即可完成全过程，此微乳聚合物体系呈透明乳液状态，滴入水中可直 接快速分散。实施例2(1)水溶液配制将10%的水溶性阴离子单体溶入12%的去离子水中，加入2. 5% 的分散剂搅拌，再加入占反应体系31 %的丙烯酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶 物，再用NaOH水溶液将溶液调整至pH = 7后，搅拌1 2个小时；(2)乳液体系配制将10%的表面活性剂溶入22%的溶剂中，待充分溶解均勻后， 将步骤(1)的水溶液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将的光引发剂用1. 75%溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液 体系中，搅拌均勻后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于 脱氧条件下，再用计量泵将乳液勻速导入有紫外光照装置的管线中，使之通过反应器中光 聚合充分反应；(4)在从光照反应器中流出的乳液中，加入2. 5%的溶剂和7%的表面活性剂后充 分搅拌后即可完成全过程，此微乳聚合物体系呈透明乳液状态，滴入水中可直接快速分散。实施例3(1)水溶液配制将15%的水溶性阴离子单体溶入9%的去离子水中，加入的 分散剂搅拌，再加入27%的丙烯酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶物，再用NaOH水 溶液将溶液调整至PH = 7后，搅拌1 2个小时；(2)乳液体系配制将20%的表面活性剂溶入22%的溶剂中，待充分溶解均勻后， 将步骤(1)的水溶液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将的光引发剂用3%溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液体 系中，搅拌均勻后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于脱 氧条件下，再用计量泵将乳液勻速导入有紫外光照装置的管线中，使之通过反应器中光聚 合充分反应。上述列举了几个产品与方法相结合的典型实施例，针对产品的技术方案采用现有 的制备方法同样可以获得本发明的产品，但是现有方法制备的产品效果不如本发明的制备方法更好。本发明列举了诸多的替代品，对于本专业技术人员来讲，按照本发明的提示，均能 得以实施，不再做一一说明和列举。通过大量的室内封堵和调驱实验证明，该类材料可以有效的改善地层非均质性， 扩大水相波及体积，在不同的地质条件下，提高石油采收率10 15%。其特点是注入水和 地层水的温度和矿化度对其的影响较小，适用于各类注水开发油藏；地层非均质性越严重， 调驱效果越明显；由于封堵的是地层孔喉，用量少，成本低；进入地层深部可控，可以有效 的提高动用储量，有效期长；注入设备简单，方便。我国现有注水开发的石油储量有80亿吨 以上，本技术适合90%的水驱开发油藏使用，其现实意义和社会效益显而易见。
权利要求
一种油藏深部调驱用微乳聚合物，其特征是将丙烯酰胺单体、水溶性阴离子单体、分散剂、表面活性剂、溶剂、去离子水和光引发剂在可控温条件下通过光聚合反应方式，形成微乳聚合物，各成分用量的质量百分比丙烯酰胺15～35％，水溶性阴离子单体5～30％，分散剂1～15％，表面活性剂10～40％，溶剂20～60％，去离子水10～20％，光引发剂0.1～3.0％；其中水溶性阴离子单体为丙烯酸、丙烯酸羟丁酯、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种或几种的混合物；表面活性剂为司盘、土温、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种的混合物；分散剂为N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的混合物；溶剂为溶剂油、脂肪烃或芳烃中的一种或几种的混合物；光引发剂为安息香醚类衍生物、羟基或胺基取代的苯乙酮衍生物、双偶氮引发剂中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的油藏深部调驱用微乳聚合物，其特征是，所述的司盘为司 盘-60、司盘-65、司盘-80、司盘-85中的一种或几种的混合物；所述的吐温为吐温_20、吐 温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-65、吐温-85中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的油藏深部调驱用微乳聚合物，其特征是，所述的脂肪烃为辛 烷、环己烷中的一种或两种的混合物；所述的溶剂油为煤油、白油、柴油、汽油中的一种或几 种的混合物；所述的芳烃为苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的油藏深部调驱用微乳聚合物，其特征是，所述的安息香醚 类衍生物为安息香甲醚、安息香乙醚、安息香双甲醚中的一种或几种的混合物；所述的羟 基或胺基取代的苯乙酮衍生物为1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基_1-[4-(甲基硫代苯 基)-2-吗啉代丙酮、4- (2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙基)酮、2-羟基-2-甲 基-1-苯基丙酮中的一种或几种的混合物；所述的双偶氮引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二 异丁脒盐酸盐中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1 4任一项所述的油藏深部调驱用微乳聚合物的制备方法，其特征 是包括(1)水溶液配制将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入分散剂搅拌，再加入丙烯 酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶物，再用碱水溶液将溶液调整至PH = 7后，搅拌 1 2个小时；(2)乳液体系配制将表面活性剂溶入溶剂中，待充分溶解均勻后，将步骤(1)的水溶 液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将光引发剂用溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液体系中，搅拌均勻 后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于脱氧条件下，再用 紫外光照射，使之通过光聚合反应完成。
6.根据权利要求1 4任一项所述的油藏深部调驱用微乳聚合物的制备方法，其特征 是包括(1)水溶液配制将水溶性阴离子单体溶入去离子水中，加入分散剂搅拌，再加入丙烯 酰胺单体充分搅拌至溶液澄清无固体不溶物，再用碱水溶液将溶液调整至pH = 7后，搅拌1 2个小时；(2)乳液体系配制将部分表面活性剂溶入部分溶剂中，待充分溶解均勻后，将步骤 (1)的水溶液逐步加入，充分搅拌，即得到透明或半透明的乳液聚合反应体系；(3)光聚合反应将光引发剂用溶剂溶解后，加入到步骤(2)的乳液体系中，搅拌均勻 后，在反应釜中通入惰性气体，以置换反应体系的氧气，使乳液体系处于脱氧条件下，再用 紫外光照射，使之通过光聚合反应完成；(4)在从光照反应器中流出的乳液中，加入2 6%的溶剂和3 8%的表面活性剂后 充分搅拌后即可完成全过程，此微乳聚合物体系呈透明乳液状态，滴入水中可直接快速分 散。
7.根据权利要求5或6所述的油藏深部调驱用微乳聚合物的制备方法，其特征是所述 的惰性气体是氦气、氩气或氮气。
全文摘要
本发明涉及一种油藏深部调驱用微乳聚合物及制备方法。它是在采用光聚合反应制备聚合物的方法基础上，通过采用水溶性阴离子单体，加入含丙烯酰胺单体水溶液，添加分散剂和交联剂，在表面活性剂和溶剂混合介质中形成油水混合乳液，在可控温条件下通过光聚合反应方式，引发剂被紫外光分解后引发乳液聚合，形成微乳聚合物。本发明制备的微乳聚合物材料适合在多种环境条件下反应，具有反应体系安全稳定、操作简易便捷、反应过程和时间可灵活调整，生产效率高、低能耗无污染等特点，本发明利用微乳聚合物可以任意浓度的分散在注入水中并能够进入地层深部后在交联剂作用下形成冻胶，逐渐对孔喉形成封堵的能力、有效的封堵地层的高渗透条带，扩大水的波及体积，显著提高水驱开发油藏的原油采收率。
文档编号C09K8/42GK101857661SQ201010181918
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者叶勇保, 叶卫保, 朱超世, 温鸿滨, 马中跃 申请人:中国石油大学(华东);东营市芳华石化科技有限责任公司;东营市石大宇光科技有限责任公司