CN116693749A - 一种驱油聚合物黏度改善剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驱油聚合物黏度改善剂及其制备方法，具体涉及油气田开发技术领域。驱油聚合物黏度改善剂为丙烯酰胺、十六烷基二甲基‑5‑烯己基溴化铵、十二烷基硫酸钠、去离子水在引发剂过硫酸钾作用下形成的共聚物。该稳定剂加入疏水缔合聚合物AP‑P4溶液中后，会与聚合物AP‑P4的疏水基团发生自组装，形成胶束、囊泡等结构，达到增黏稳黏的目的，且这些结构不会限制分子链的移动，错位后还能形成新的连接点，使黏度保持稳定，保证聚合物驱油效果，提高原油采收率。本发明提供的黏度改善剂加入工艺简单，可现场进行直接配制，直接加入疏水缔合聚合物溶液中，且用量少，成本低。

Description

一种驱油聚合物黏度改善剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种驱油聚合物黏度改善剂及其制备方法。

背景技术

聚合物驱作为三次采油领域中提高原油采收率的重要技术手段，其基本原理是通过注入黏度较高的聚合物溶液，改善驱替相与被驱替相的流度比，提高驱替相波及效率，进而达到提高原油采收率的目的。由于在三次采油中聚合物驱技术的油藏温度高以及矿化度高等特点，驱油剂要达到理想的效果，必须具有很好的增粘能力。而在这一技术中，驱油聚合物溶液的黏度及长期稳定性是衡量聚合物驱油效果的重要指标之一，也是影响聚合物驱油效率的关键因素。

但目前聚合物驱油技术面临的挑战是聚合物溶液在注入地层的过程中会发生严重的机械剪切降解、热降解、微生物降解等，导致聚合物溶液黏度损失超过70％，进而严重影响聚合物驱油效果，致使原油采收率远低于预期。因此，有必要建立一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种驱油聚合物黏度改善剂及其制备方法，该驱油聚合物黏度改善剂的作用机理为该稳定剂加入疏水缔合聚合物AP-P4溶液中后，会与聚合物AP-P4的疏水基团发生自组装，形成胶束、囊泡等结构，达到增黏稳黏的目的。

本发明采用下述的技术方案：

本发明提供了一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：催化反应：取十六烷基胺和6-溴-1-已烯于容器中，加入催化剂，形成单体1；

步骤2：共聚反应：取丙烯酰胺、单体1、十二烷基硫酸钠、去离子水，放入反应器中；将反应器加热，并在通氮条件下进行搅拌；加入引发剂，继续在通氮条件下反应1.5～7h，得到乳白色胶状产物。

步骤3：将得到的乳白色胶状产物干燥后，得到驱油聚合物黏度改善剂。

进一步的，所述十六烷基胺、6-溴-1-已烯、催化剂的摩尔比为1:1.1:3.15。

进一步的，所述催化剂为丁酮；所述单体1为十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵；所述引发剂为过硫酸钾。

进一步的，所述丙烯酰胺用量为3.998～4.084g；单体1用量为0.499～0.982g；十二烷基硫酸钠用量为2.084～2.245g；去离子水用量为50～70mL；所述引发剂用量为0.007～0.009g。

进一步的，所述步骤2中反应器加热温度为65～85℃，搅拌转速为100～150rpm。

本发明还提供了一种驱油聚合物黏度改善剂，所述驱油聚合物黏度改善剂用量为15～50mg/L。

本发明还提供了一种驱油聚合物黏度改善剂在驱油聚合物中的应用。

本发明的有益效果是：

本发明提供的黏度改善剂，在加入疏水缔合聚合物溶液中，会在聚合物的不同分子链间形成连接点，形成胶束、囊泡的等球形自组装结构实现增黏稳黏的目的，且这些结构不会限制分子链的移动，错位后还能形成新的连接点，使黏度保持稳定，保证聚合物驱油效果，提高原油采收率。该黏度改善剂加入工艺简单，可现场进行直接配制，直接加入疏水缔合聚合物溶液中。且该黏度改善剂用量少，成本低，对聚合物溶液性能影响小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵疏水单体合成路线图；

图2为驱油聚合物黏度改善剂效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

驱油聚合物黏度改善剂为丙烯酰胺、十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵、十二烷基硫酸钠、去离子水在引发剂过硫酸钾作用下形成的共聚物。图1所示，十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵为十六烷基胺和6-溴-1-已烯在丁酮为催化剂条件下回流形成的疏水单体。其中，十六烷基胺、6-溴-1-已烯、丁酮的摩尔比为n(a):n(b):n(c)＝1:1.10:3.15；所述丙烯酰胺用量为3.998～4.084g、十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵用量为0.499～0.982g、十二烷基硫酸钠用量为2.084～2.245g、去离子水用量为50～70mL、过硫酸钾用量为0.007～0.009g。该发明的驱油聚合物黏度改善剂用量为15～50mg/L，直接在配制聚合物溶液时加入即可。

实施例1一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法：

步骤(1)：取24.15g十六烷基胺和17.94g 6-溴-1-已烯于烧瓶中，加入22.72g丁酮作为催化剂，回流形成十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵疏水单体。

步骤(2)：分别称取4.048g丙烯酰胺、0.982g十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵、2.245g十二烷基硫酸钠，放入反应器中，再加入70mL去离子水。

步骤(3)：将反应器置于65～80℃的恒温水浴锅中加热，在通氮条件下进行搅拌，搅拌器转速为100～150rpm。

步骤(4)：加入0.007g过硫酸钾作为引发剂，继续在通氮条件下反应1.5～7h，最终得到乳白色胶状产物。

步骤(5)：将得到的乳白色胶状产物置于真空干燥箱中干燥，得到驱油聚合物黏度改善剂丙烯酰胺/十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵共聚物。

用相对分子质量13×10⁶，固含量为90.0％，水中不溶物含量为0.154％，水解度为18.1％，疏水基团的摩尔分数为2.0％～5.0％之间。实验用水为油田模拟地层水，矿化度9374.12mg/L。实验用黏度改善剂为本发明实例中得到的黏度改善剂。实验仪器，BrookfieldDV-Ⅲ黏度计、恒温烘箱、电子天平(0.001g)。

模拟地层水配制：取991mL去离子水并均分于2个容量为1L烧杯中；再分别称取NaCl7.296g、KCl 0.104g、NaHCO₃0.429g、Na₂CO₃0.025g、Na₂O₄0.126g倒于其中一个烧杯中，并用玻璃棒手动搅拌直至所用药剂完全溶解；再称取CaCl₂0.776g、MgCl₂0.628g倒于另一烧杯中，搅拌至完全溶解；最后将两烧杯中的液体混和，用玻璃棒快速搅拌形成透明无沉淀，若有沉淀产生，则需重新配制。

配制浓度为5000mg/L的聚合物AP-P4母液，并稀释至1750mg/L，将稀释好的聚合物AP-P4溶液分成两份，一份不加黏度改善剂，作为空白组；一份加入浓度为25mg/L的黏度改善剂并进行搅拌使两者混和均匀，作为对照组。最后将两者放入65℃的恒温箱中进行老化降解实验，在1、5、11、17、24、33、46d对样品黏度进行测定。

聚合物AP-P4母液配制：取497.5mL的模拟地层水于容量为1L烧杯中，置于45℃恒温水浴中，开启搅拌器，搅拌器转速为200rpm，称取2.5g聚合物AP-P4干粉，在30s内均匀的撒于在搅拌器作用下形成的模拟地层水旋涡之中，在搅拌器作用下搅拌2h，直至聚合物AP-P4完全溶解。配制过程应注意无团块形成，如有，需重新配制。

浓度为1750mg/L的稀释液配制：称两份质量为87.5g的聚合物AP-P4母液于容量为300mL的量杯中，其中在第一份中加入162.5mL的模拟地层水，在搅拌器转速为150rpm条件下搅拌1.5h，作为空白组；第二份中加入6.25g黏度改善剂及156.25g模拟地层水，在搅拌器转速为150rpm条件下搅拌1.5h，作为对照组。

聚合物溶液老化稳定性实验：将配制好的空白组和对照组溶液密封置于温度为65℃的恒温箱中，老化时间依次为1、5、11、17、24、33、46d，到设定的老化时间后进行溶液黏度测定。

聚合物溶液黏度的测定：待两份溶液到设定的老化时间后，利用BrookfieldDV-Ⅲ型黏度计对溶液进行黏度测定，黏度计剪切速率为7.34s^-1，测试温度为65℃，每个样品均测3次，最终取平均值为测试最终数据。

结果分析：由图2可知，浓度为1750mg/L的聚合物AP-P4溶液黏度为17.8mPa·s，加入黏度改善剂后溶液黏度为19.5mPa·s，黏度增幅不超过0.1％，可见黏度改善剂本身对聚合物AP-P4溶液黏度影响不大。随着老化时间的增长，加黏度改善剂的聚合物AP-P4溶液黏度整体要比未加黏度改善剂的高得多，且加入黏度改善剂后随着老化时间的增长黏度下降速度相较未加黏度改善剂的AP-P4溶液缓慢的多。

2、加入黏度改善剂聚合物溶液流变性的测定

由表1可知加入改善剂前后，聚合物AP-P4溶液储能模量、黏性模量均随老化时间的延长而降低，同一老化时间下，加入黏度改善剂后聚合物AP-P4溶液储能模量、黏性模量与未加黏度改善剂的基本一致，说明黏度改善剂对聚合物AP-P4溶液性能的影响不大。

表1加入改善剂前后聚合物溶液黏弹性比较

3、加入黏度改善剂聚合物溶液阻力系数与残余阻力系数测定

由表2可知在同一老化时间内，加入黏度改善剂和不加的聚合物AP-P4溶液，阻力系数和残余阻力系数相差不大，说明黏度改善剂对聚合物AP-P4溶液性能的影响不大。

表2加入改善剂前后聚合物溶液阻力系数和残余阻力系数比较

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：催化反应：取十六烷基胺和6-溴-1-已烯于容器中，加入催化剂，形成单体1；

步骤2：共聚反应：取丙烯酰胺、单体1、十二烷基硫酸钠、去离子水，放入反应器中；将反应器加热，并在通氮条件下进行搅拌；加入引发剂，继续在通氮条件下反应1.5～7h，得到乳白色胶状产物。

步骤3：将得到的乳白色胶状产物干燥后，得到驱油聚合物黏度改善剂。

2.根据权利要求1所述的一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法，其特征在于，所述十六烷基胺、6-溴-1-已烯、催化剂的摩尔比为1:1.1:3.15。

3.根据权利要求1所述的一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为丁酮；所述单体1为十六烷基二甲基-5-烯己基溴化铵；所述引发剂为过硫酸钾。

4.根据权利要求1所述的一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺用量为3.998～4.084g；单体1用量为0.499～0.982g；十二烷基硫酸钠用量为2.084～2.245g；去离子水用量为50～70mL；所述引发剂用量为0.007～0.009g。

5.根据权利要求1所述的一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中反应器加热温度为65～85℃，搅拌转速为100～150rpm。

6.权利要求1-5任意一项所述的一种驱油聚合物黏度改善剂的制备方法制备得到的驱油聚合物黏度改善剂，其特征在于，所述驱油聚合物黏度改善剂用量为15～50mg/L。

7.权利要求6所述的一种驱油聚合物黏度改善剂在驱油聚合物中的应用。