高温高盐中低渗油藏提高采收率的驱油组合物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高温高盐中低渗油藏提高采收率的驱油组合物及其制备方法和 应用。
【背景技术】
[0002] 国内各大油田经过一次、二次采油，原油含水率不断增加，部分大油田先后进入三 次采油阶段。聚合物驱是三次采油的主要技术方法，驱油机理清楚，工艺相对简单，技术日 趋成熟，是一项有效的提高采收率技术措施。聚合物的驱油机理主要是利用水溶性聚丙烯 酰胺分子链的粘度，改善驱替液的流度比，提高驱替效率和波及体积，从而达到提高采收率 的目的。由于三次采油周期长，深层油井温度高，因此，三次采油用聚合物必须有良好的增 粘、耐温、抗盐、抗剪切性，并且性能长期稳定。
[0003] 早期常用于强化石油开采（E0R)的聚合物驱的工业产品仅有部分水解聚丙烯酰 胺（PAM)，它依赖于高分子量和聚合物分子链上的离子和强极性侧基的排斥作用而达到增 粘效果。但是，高分子量聚合物当受到较大的拉伸和剪切应力时，易于发生机械降解而丧失 粘度，在低渗透率岩层中注入聚合物时尤为明显。水溶液中的阳离子，尤其是二价离子，会 屏蔽聚合物中的离子基团，使聚合物分子链卷曲，流体力学体积减小甚至沉淀，从而使增粘 性大大降低。当地层深度达20000英尺时，油层温度较高（约KKTC)，聚丙烯酰胺（PAM)中 的酰胺基在高温水溶液中易水解，使聚合物溶液的抗盐性急剧下降。近年来，有关耐温抗盐 型聚丙烯酰胺的研究主要通过在聚合物主链上引入大侧基或刚性侧基提高聚合物的热稳 定性、引入抑制水解的单体或对盐不敏感的单体进行共聚来提高聚合物的耐水解及抗盐性 能，或通过疏水基团的疏水缔合作用来改善聚合物的耐温抗盐性能。但由于共聚单体的质 量或价格使得聚合物难以达到高分子量或产品具有较高的成本，在工业生产或在三次采油 实际应用上会受到一些限制。目前三次采油中，能满足耐温抗盐要求的聚合物很少，不是价 格太高就是性能不稳定，特别是不能满足矿化度l〇〇〇〇〇mg/L以上，85°C以上高温的要求。
[0004] 疏水缔合水溶性聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的一 类水溶性聚合物。由于其独特的增粘、抗盐、抗剪切等溶液性质，作为新型聚合物驱油剂应 用于高盐、高剪切油藏开发具有良好的应用前景。因为在聚合物分子中引入疏水基团而生 成的疏水缔合型共聚物，在水介质中它的疏水链节以类似于表面活性剂方式聚集并缔合， 大分子线团的有效流体力学体积增大，水介质粘度提高，较大的侧基对聚合物分子主链起 到屏蔽作用，减弱盐离子对-c〇(T基团的影响；并且较大的侧基还具有一定的空间位阻效 应，增强链的刚性。
[0005] 但是现有研究表明该类聚合物的缔合能力和水溶性之间相互矛盾，水溶性好的聚 合物往往疏水单体的碳链较短或含量较低，缔合效应不明显，需在较高的聚合物浓度下才 表现出一定的缔合效果满足抗温抗盐性能；而含有长链或高含量的疏水单体的聚合物缔合 能力很强，抗温抗盐性能好，但水溶性差，往往需要很长的时间才能完全溶解，失去了工业 化应用的价值。如何能在二者之间找到理想的平衡点，是该类聚合物能否广泛应用于三次 采油过程的关键。
[0006] 国内在疏水缔合聚合物方面开展了大量研究，其中西南石油学院、成都科技大学、 中石油勘探开发研究院、石油大学、中北大学等均取得了较好的进展和成果。
[0007] 冯茹森等（CN1793189A)采用胶束共聚法合成了含丙烯酰胺、丙烯酸钠和烯丙 基-烷基苯基醚三种结构单元的疏水缔合聚合物，虽然有较好的增粘效果，但烯丙基-烷基 苯基醚单体的合成较为复杂；钟传蓉等（CN101293944A、CN 101148582A)合成了含乙烯基 稠环芳烃作为疏水单体的疏水缔合聚合物，聚合过程时间较长，只评价了 45°C下聚合物在 淡水及盐水中的增粘效果，抗盐效果评价了 NaCl浓度〈100000mg/L、CaCl2浓度〈lOOOmg/ L的情况；欧阳坚等（CN1317501)高分子量疏水缔合聚合物，在75°C总矿化度12000mg/L， 其中Ca2+和Mg 2+为300mg/L，样品浓度为1500mg/L，采用布氏粘度计，剪切速率为36. 7s 1 粘度为15. 6~12. 4mPa. s ;孔瑛等（CN1528734、CN1528797)合成了含氟碳基团的超高 分子量水溶性疏水缔合型聚合物，评价了其在胜利盐水（总矿化度6000mg/L，钙镁离子 500mg/L)7(TC条件下的增粘性，其中含氟丙烯酸酯疏水单体的价格昂贵；江立鼎（新一 族疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及其水溶液的流变性能，2007年硕士论文）采用表面活性 单体NaAMC 14S与AM水溶液均相共聚合的方法成功的制备了具有疏水嵌段结构的共聚物 NaAMC14S/AM，克服了胶束共聚合使用普通表面活性剂所带来的若干缺点，共聚物NaAMC14S/ AM的疏水微嵌段的长度可以通过调节外加电解质的用量来控制，但研究工作偏重于理论， 没有在实际油田矿藏条件下的评价结果。
[0008] 纵观上述研究，目前合成疏水缔合聚合物最常用的方法是自由基胶束聚合法，采 用此种方法聚合时需要加入大量的表面活性剂（如SDS)使疏水单体增溶在胶束内，但在 聚合过程中加入大量的表面活性剂对聚合物的缔合行为有显著的影响，这些表面活性剂 在聚合产物中与疏水链段相互作用，劣化了疏水缔合水溶性聚合物的性能。如果要除去 这些表面活性剂，会增加分离及纯化等后处理过程的复杂性。为了简化后处理过程并增 强聚合物的溶解性，可采用本身就具有表面活性的疏水性单体。这类单体同时含有疏水 基团和亲水基团，在共聚合时不需要另外加入表面活性剂，可直接采用传统的自由基水溶 液聚合，并且可使疏水单体高度无序无规则地引入共聚物中。但国外有研究（Ezzell，S. A.，McCormick, C. L.，Macromoleculesl992, 25 (7)，1881 ~1886)发现，这类离子型疏水单 体的共聚物在水溶液中的临界缔合浓度是胶束共聚物相同疏水链长度的2倍以上，这点对 疏水缔合聚合物在工业上的应用极为不利。由此可见，国内外研究人员对疏水缔合水溶性 聚合物的结构、性质、增粘机理及应用做了大量研究、探索工作，但聚合物的评价基本根据 大庆或胜利油田某些矿藏条件，温度和矿化度都不属于高温高盐型，对于矿化度l〇〇〇〇〇mg/ L以上，85°C以上高温的条件几乎没有涉及。
[0009] 本发明在对离子型、两性疏水缔合水溶性聚合物及疏水改性聚电解质的合成、结 构表征及溶液性质方面进行广泛、深入的研究基础上，利用具有表面活性的单体与其相反 电荷的离子型单体之间的相互作用，一是离子型单体对表面活性单体有增溶作用，不需在 聚合时另加表面活性剂，二是可以形成两性疏水缔合聚合物，即使在疏水单体较低含量下 聚合物也具有高效增粘及优良的耐温、抗盐和长期稳定性，并且不需后水解过程，不但有助 于长期老化性能，还降低了生产能耗，又不影响产品的溶解性；在干燥过程中加入一定量的 粘稳剂和表面活性剂，不但有助于聚合物的溶解并发挥协同增粘作用，还进一步增强了抗 老化性能。本发明所述的适用于高温高盐苛刻油藏的聚合物流度控制剂具有高增粘性、正 盐敏性（遇盐变稠）、一定范围的正温敏性（升温变稠）和较低的临界胶束浓度，以及优良 的长期老化性，适合于总矿化度超过10万mg/L、温度大于85°C的苛刻油藏驱油的要求，在 三次采油工程中具有良好的应用前景。
[0010] 但是在进行疏水缔合聚合物与驱油用表面活性剂复配研究时发现发现，二者混溶 性不好，溶液出现较多絮状物，粘度比纯聚合物下降明显；在以二元驱形式进行填砂管驱油 提高采收率研究时发现，二元驱提高采收率幅度很小，可能是疏水缔合聚合物与驱油用表 面活性剂产生了较为严重的色谱分离。
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的由于疏水缔合聚合物在近 井地带注入性差、只能用于中高渗油藏，以及疏水缔合聚合物容易与驱油用表面活性剂产 生色谱分离的问题，提供一种高温高盐中低渗油藏提高采收率的驱油组合物，可以很好地 改进驱油用疏水缔合聚合物现场注入性，而且大为改善了疏水缔合聚合物与驱油用表面活 性剂的复配性能。
[0012] 本发明所要解决的技术问题之二是提供一种解决技术问题之一的高温高盐中低 渗油藏提高采收率的驱油组合物的制备方法。
[0013] 本发明所要解决的技术问题之三是提供一种解决技术问题之一的高温高盐中低 渗油藏提高采收率的驱油组合物在油田采油中的应用。
[0014] 为了解决上述技术问题一，本发明采用以下技术方案如下：一种高温高盐中低渗 油藏提高采收率的驱油组合物，以重量份数计，包含以下组分：
[0015] a) 0· 01~1份抗吸附剂；
[0016] b) 0· 05~3份疏水缔合聚合物；
[0017] c) 0· 2~5份驱油用表面活性剂；
[0018] d) 91 ~99. 8 份的水；
[0019] 其中，所述的抗吸附剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂中的一种 或两种以上。
[0020] 上述技术方案中，所述非离子型表面活性剂优选自烷基酚与环氧乙烷加成物、月旨 肪醇与环氧乙烷加成物、聚乙二醇中的至少一种或两种以上的混合物，其中，所述烷基酚与 环氧乙烷加成物、脂肪醇与环氧乙烷加成物中环氧乙烷加成数优选为4~30 ;所述阴离子 型表面活性剂优选自CS_C16烷基硫酸钠、CS_C 16烷基苯磺酸钠中的至少一种或两种以上的混 合物；聚乙二醇优选自分子量4000~20000。
[0021] 上述技术方案中，所述驱油用表面活性剂不是本发明的关键，可以是本领域常用 的各种适合于油田采油的表面活性剂，例如但不限定优选为烷醇酰胺型非离子表面活性 剂、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐阴离子型表面活性剂、甜菜碱型两性离子表面活性剂等中的 至少一种。所述水也不是本发明的关键，可以是本领域常用的各种类型的水，例如但不限定 为去离子水、矿物质水、自来水、河水、油田采出水/注入水等等。
[0022] 上述技术方案中，所述疏水缔合聚合物的分子量在200万~2000万之间，由包括 的以下组分在复合引发剂的存在下反应制得，以重量份数计：
[0023] a) 5~99. 9份的非离子水溶性单体；
[0024] b)0~50份阴离子单体或/和阳离子单体；