耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球及其制备方法，包括以下组分：丙烯酰胺单体、阴离子亲水性单体、阳离子亲水性单体、非离子水溶性单体、耐温抗盐单体、疏水性单体、去离子水、交联剂、溶剂、表面活性剂、引发剂、转相剂。本发明专利技术制得耐温抗盐纳米微球粒径可控，既可以用于大孔喉的地层，又可以用于小孔喉的地层，能在高矿化度和高温的条件下有良好的稳定性且能长时间、有效封堵孔喉，从而达到增油和提高采收的目的。本发明专利技术技术方案可在三次采油深度调剖、堵水、驱油中应用，工艺简单，便于工业大规模生产。大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及的是一种耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球及其制备方法，属于化工合成


技术介绍

[0002]石油资源属于非常宝贵的关键性战略资源，对国家经济发展与人们生产生活产生重要影响和作用。不过，石油属于非可再生资源，并非可以源源不断的开采，随着勘探开采深度的增加，开采难度也随之提高。所以，高石油采收率也成为石油行业，乃至工业行业非常关注与重视的问题。三次采油技术属于近些年快速发展兴起的全新采油技术，三次采油技术的广泛推广与重点应用，使原油采收率以及原油总产量得到显著提高，对石油行业的稳定发展产生重要的推动作用。
[0003]位于20世纪中期之前，油田开发以油层原始能量为主进行自喷开采，原油采收率效率较低，仅仅介于5%～10%之间，所以也被称作一次采油（POR）。这也属于油田开发早期阶段的低技术水平，一次采油的应用，使超过90%的探明石油储量无法得到有效开采，多留于地下。随着渗流理论的进一步发展，达西定律也被应用到流体在多空介质中的渗透，证实油井产量同压力梯度存在正相关关系。所以，这也让人们了解到一次采油采收率过低的关键因素在于，油层能量烧结，所以，人工注水（气）方法也随之出现，用于增补油层能量，提高油层压力，此种方法也被称作二次采油（SOR）。这也属于油田应用较为广泛地开发方法，原油采收率得到显著增加，介于30
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40之间，采收技术水平得到较大提升。不过，二次采油依然存在60%
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70%的探明石油出量没有得到有效开采。所以，国内外石油行业从业人员也不断进行深入研究，了解掌握对二次采油采收率产生影响的因素，并提出全新的三次采油技术（EOR）。三次采油，即油藏采取一次、二次采油之后，通过物理、化学方法，对流体性质与相态做出改变，对气
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液、液
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液和液
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固相之间界面作用做出改变，扩大注入水的影响范围，提高驱油效率，以此使原油采收率得到明显提高。
[0004]目前，世界上已形成三次采油的四大技术系列，即化学驱、气驱、热力驱和微生物驱。其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及其复配的二元、三元复合驱、泡沫驱等；气驱包括CO2混相/非混相驱、氮气驱、烃类气驱和烟道气驱等；热力驱包括蒸汽吞吐、热水驱、蒸汽驱和火烧油层等；微生物驱包括微生物调剖或微生物驱油等。四大三次采油技术中，有的已形成工业化应用，有的正在开展先导性矿场试验，还有的还处于理论研究之中。
[0005]聚合物驱技术由于其机理比较清楚、技术相对简单，世界各国开展研究比较早，美国于五十年代末、六十年代初开展了室内研究，1964年进行了矿场试验。1970年以来，苏联、加拿大、英国、法国、罗马尼亚和德国等国家都迅速开展了聚合物驱矿场试验。从20世纪60年代至今，全世界有200多个油田或区块进行了聚合物驱试验。聚合物驱是在注入水中加入少量水溶性高分子聚合物，通过增加水相粘度和降低水相渗透率来改善流度比、提高波及系数，从而提高原油采油率。
[0006]近年来，研制出具有耐温、耐盐、抗剪切的新型疏水缔合水溶性聚合物。它是聚合
物亲水性大分子链上带少量疏水基团的一类水溶性聚合物。由于疏水基团的疏水作用以及静电、氢键或范德华力的作用而在分子间自动产生具有一定强度但又可逆的物理缔合，从而形成巨大的三维立体网状空间结构。其独特的性能越来越受到人们的关注。
[0007]我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大，大面积增产效果最好的国家，聚合物驱技术成为我国石油持续高产稳产的重要技术措施。聚合物微球是利用反相乳液或分散聚合方法合成的颗粒分散体系，微球在水中分散性好、粒径小。在储层水驱油过程中，当水驱压力提高时，它很容易随注入水进入地层更深部位，实现深度封堵。当到达一定的地层深度，水流速度减慢，大量的小球不断聚集、滞留，在运移过程中对孔喉形成堵塞，最终形成大的封堵段塞，达到控水稳油的目的。聚合物微球特点：（1）粒径小，悬浮性好，可进入储层深部；（2）滞留能力强，能大幅增加内比表面积；（3）引入耐温抗盐AMPS基团，耐盐性好；（4）单相体系，可实现区块在线整体注入。
[0008]国内外水凝胶微球应用采油来提高采收率的研究不足四十年，但已取得了相当可观的成果。文献（James P, Frampton H, Brinkman J, etal. Field application of a newin
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depth waterflood conformance improvement tool. SPE84897, 2003）中报道的现场先导试验表明凝胶微球具有良好的近井增注和深度调驱的性能，增油效果明显。聚丙烯酰胺纳米微球是以微乳为分散体系，以丙烯酰胺为主要单体，在加有适量交联剂的条件下制备的空间网状聚丙烯酰胺颗粒。将这些颗粒注到地层以后，由于其吸水膨胀，体积增大，因而能堵塞地层中的水流优势通道，提高注入水的波及系数。由于刚配制的聚丙烯酰胺纳米微球粒径小、水溶液粘度低，使得聚丙烯酰胺纳米微球容易进入地层深部实现深部调驱，因此对于老油藏的控水稳油和提高海上油田、低渗油藏以及高矿化度油藏的注水开发效果意义非凡。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题之一是现有聚丙烯酰胺类的纳米微球技术存在生产成本较高、驱油效果差、且与驱油用表面活性剂的复配性差等问题。造成产物不够稳定，强度较差，封堵效果有待提高，吸水膨胀效果差。还存在耐温抗盐性能不好，在实际操作中容易变形，产生沉淀，封堵效果较差，从而影响原油的采收率。提供一种耐温抗盐纳米微球，通过采用反相微乳液聚合的方法，减少对驱油无效的普通乳化剂的用量、降低成本，由于驱油用表活剂作为乳化剂排布在纳米微球的油水界面上、以微乳液的形式作用于油水界面，不仅提高了驱油用表活剂的洗油效率，而且还有一定的调驱作用。另外，通过引入耐温抗盐共聚单体、增强了聚合物微球的耐温抗盐性能。
[0010]本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种解决技术问题之一中的耐温抗盐纳米微球的制备方法，筛选了具有较好乳化、增容、稳定效果及降低油水界面张力的乳化剂体系，制得稳定性好的聚合物微乳液。制得的耐温抗盐低纳米微球可直接或与其他油田化学品复配后用于高温高盐三次采油用深部调剖、堵水、驱油等提高采收率的现场应用。
[0011]为了解决上述技术问题之一，本专利技术采用以下技术方案如下：一种耐温抗盐纳米微球调驱剂，以质量百分比计算，由包含以下组分的反应体系：丙烯酰胺单体20%~30%、阴离子亲水性单体1%~3%、阳离子亲水性单体1%~3%、非离子水溶性单体0.1%~0.5%、耐温抗盐单体3%~8%、疏水性单体0.1%~0.5%、交联剂0.01%~0.05%、溶剂40%
~48%、表面活性剂10%~16%、引发剂0.01%~0.05%、转相剂2%~6%、其余为去离子水。
[0012]所述阴离子亲水性单体优先为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基苯磺酸中的至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于，以质量百分比计算，其组分包括：丙烯酰胺单体20%~30%、阴离子亲水性单体1%~3%、阳离子亲水性单体1%~3%、非离子水溶性单体0.1%~0.5%、耐温抗盐单体3%~8%、疏水性单体0.1%~0.5%、交联剂0.01%~0.05%、溶剂40%~48%、表面活性剂10%~16%、引发剂0.01%~0.05%、转相剂2%~6%、其余为去离子水。2.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述阴离子亲水性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基苯磺酸中的至少一种；所述阳离子亲水性单体为二甲基乙基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基乙基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙基三甲基氯化铵中的至少一种。3.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述非离子水溶性单体为甲基丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰胺、N，N
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二甲基丙烯酰胺、N，N
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二乙基丙烯酰胺和N
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羟甲基丙烯酰胺、N
‑
乙烯基甲酰胺、N
‑
乙烯基乙酰胺、N
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乙烯基吡啶及N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。4.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述耐温抗盐单体为3
‑
丙烯酰胺基
‑3‑
甲基丁酸钠、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、烯酰胺单体中的至少一种。5.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述疏水性单体为环状结构的疏水单体，包括苯乙烯及其衍生物、马来酸酐、N
‑
苯基马来酰亚胺；或长链结构的疏水单体，包括N
‑
烷基丙烯酸酯，或乙烯基碳链数为8～18的丙烯酰胺氮烷基磺酸钠阴离子性表面活性单体，或乙烯基碳链数为12～22的烯丙基烷基氯化铵阳离子性表面活性单体。6.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述交联剂为N，N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、N，N
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亚甲基双甲基丙烯酰胺、三烯丙基胺、环氧氯丙烷、聚乙二醇双丙烯酸酯、二乙烯基苯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二烯丙基二甲基氯化铵、乙二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、N，N'—间苯撑双马来酰亚胺中的至少一种。7.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述溶剂为溶剂油、脂肪烃、芳烃或脂环族化合物中的至少一种；所述溶剂油为煤油、白油中的至少一种；所述脂肪烃为丁烷、戊烷、辛烷、庚烷、已烷中的中的至少一种；所述芳烃为苯、甲苯.乙苯、二甲苯、异丙苯中的至少一种；所述脂环族化合物为环戊烷、环已烷、甲基环已烷、环辛烷中的至少一种，或为植物油，花生油、大豆油、葵花籽油和蓖麻油中的至少一种。8.根据权利要求1所述的耐温抗盐聚丙烯酰胺类纳米微球，其特征在于：所述表面活...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈谦谦，赵维才，谢丹丹，
申请(专利权)人：江苏恒峰精细化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：