一种耐温抗盐高效凝胶及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开一种耐温抗盐高效凝胶及其制备方法和用途，其特点是将含有大单体和功能疏水单体的梳型缔合共聚物ＰＡＨ配成浓度为０．１～４ｇ／Ｌ，交联剂浓度为０．０１～１．０ｇ／Ｌ，表面活性剂浓度为０．０１～８ｍｍｏｌ／Ｌ，热稳定剂亚硫酸钠浓度为０．００５～１．０ｇ／Ｌ的水溶液，加入带有搅拌装置的混合容器中，在室温下搅拌均匀，调节溶液ｐＨ＝４～１１，获得用作三次采油驱油、调驱、调剖或堵水的耐温抗盐高效凝胶的聚合物溶液体系。该聚合物溶液体系在油层内流动过程中发生微交联形成凝胶，该凝胶的弹性好，不容易脱水，凝胶性能稳定，具有优异的增粘、耐温、抗盐、抗剪切和抗老化的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐温抗盐高效凝胶及其制备方法和用途，属于高分子材料和油田化学领域。二
技术介绍
弱凝胶调剖技术用于注水井调整吸水剖面，提高波及效率，从而提高原油采收率。而弱凝 胶调驱技术是近年发展起来的用于注水井深部处理，具有调剖堵水作用和聚合物驱油效果的 提高采收率技术。该技术用接近于聚合物驱浓度的聚合物，加入少量交联剂，使之在地层内缓 慢生成弱凝胶，该技术可以大幅度提高油井产油量。采用可流动的弱凝胶代替聚合物驱油可 降低聚合物的用量，提高聚合物的耐温抗盐性能。另外，强凝胶堵水技术是用于生产井堵水， 控制产水，提高油层采收率的重要技术。目前油田现场使用的上述凝胶体系主要是部分水解聚 丙烯酰胺(HPAM)凝胶，但HPAM凝胶体系存在如下的不足耐温性较差(低于8(TC)，耐盐 性较差(低于10000mg/U，易交联过度，发生凝胶脱水，体系弹性较低，长期抗老化稳定性 较差。因此，HPAM凝胶体系在高温、高矿化度油藏中的应用受到限制。另外，聚合物HPAM 为超高分子量，分子链尺寸大，在溶解、注入过程中易发生大分子的剪切降解。因此，研制 能适用于高温(高于8(TC)、高盐、抗老化性稳定的聚合物凝胶体系，降低采油成本，是提 高石油采收率的重要研究目标。为了改善HPAM凝胶体系的耐温抗盐性能，对作为凝胶主剂的 HPAM进行了改性，在聚丙烯酰胺分子链中，引入大侧基或刚性基团合成耐温抗盐共聚物；引 入疏水基团合成疏水缔合共聚物。这些聚丙烯酰胺改性凝胶体系各有其突出的优点，但耐温、 抗盐及其它性能还有待提高，聚合物用量偏高。吕鑫等，高分子材料科学与工程，2006， 22 (3):研究比较了有机铝与酚醛交联HPAM弱凝胶体系，发现由于交联结构的存在，聚合物刚 性增强，构象改变难度增大，HPAM弱凝胶体系在高温、高矿化度下具有较高的溶液粘度，但 温度只限于(75—9(TC)，高于9(TC后，弱凝胶因过度交联而脱水，同时高温条件下聚合物还 存在热降解，这些因素都致使高温条件下弱凝胶不稳定。郭拥军等，油田化学，2007， 24(4): 343-346，研究了聚合物和交联剂用量影响疏水缔合聚合物AP-P4弱凝胶调驱剂的成胶性能， 研究所用聚合物浓度为1.5-1.8 g/L，但成胶液用的矿化度不高，只有9.34 g/L，温度也只 限于84'C。刘庆旺等，浙江大学学报(理学版)，2005， 32(3): 295-299，研究了阳离子型聚 丙烯酰胺弱凝胶调驱剂的组成与性能，结果发现，质量浓度为5 g/L的聚合物成胶后的最高 凝胶粘度为50000mPa.s，由此可见，成胶所用聚合物的用量偏高。三
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前用于驱油、调驱、调剖和堵水技术的凝胶体系性能上的不足和 较高的聚合物用量，根据耐温、抗盐对凝胶聚合物分子结构和性能的要求，提供了一种耐温 抗盐高效凝胶及其制备方法和用途，其特点是以丙烯酰胺(AM)作为主要的亲水单体，以少4量的阴离子单体或/和阳离子单体为增溶亲水单体，以4-乙烯基苄基烷基酚聚氧乙烯醚 (CH2=CH—C6H4—CH2 (OCH2 CH2) n—O—C6H4—CmH2m+1， n=l~60， m=l~20)、 4-乙烯基 苄基垸基聚氧乙烯醚(CH2=CH—C6H4—CH2(OCH2CH2)n—0—CmH2m+1， n=l 60， m=^20)、 烯丙基垸基酚聚氧乙烯醚(CH2=CH—CH2 (OCH2 CH2) n_0 — C6H4 — CmH2m+1， n=l~60， m=l~20)、烯丙基烷基聚氧乙烯醚(CH2=CH—CH2 (OCH2 CH2) n—O—CmH2m+1， n=l~60， m=l~20)、烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯(CH2=CH—CO (OCH2CH2) n—O—C6H4—CmH2m+1 ， n=l~60， m=l~20)、烷基酚聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(CH2=C (CH3) —CO (OCH2 CH2) n —O —C6H4—CmH2m+1， n=l~60， m=l~20)、垸基聚氧乙烯醚丙烯酸酯(CH2=CH—CO (OCH2 CH2) n—O—CmH2m+l， n=l~60， m=l~20)或/和烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(CH2=C (CH3) 一CO (OCH2CH2) n—O—CmH2m+l， n=l~60， m=l~20)中的至少一种大单体为共聚单体，以 苯乙烯、对CH8烷基苯乙烯、对C,-,8烷基苯苯乙烯、2-乙烯基萘、9-乙烯基蒽、2， 3， 4， 5， 6-五氟苯乙烯、2， 4， 6-三氟苯乙烯、2， 6-二氟苯乙烯、2- (二氟甲基)苯乙烯、3-(三 氟甲基)苯乙烯、4-(三氟甲基)苯乙烯、3， 5-二 (三氟甲基)苯乙烯、4-(全氟CH8烷基) 苯乙烯(分子式C8+nF2n+1H7， n=2 —18)、丙烯酸C卜2o烷基酯、甲基丙烯酸C卜加烷基酯、N-d -20烷基丙烯酰胺、N， N-二 Q—2o烷基丙烯酰胺、N-对d-2o烷苯基丙烯酰胺、C卜2o垸基二甲基烯丙基氯(溴)化铵、C卜20垸基二甲基(4-乙烯基节基)氯(溴)化铵、C卜2Q烷基二甲基(2 —丙烯酰胺基乙基)氯(溴)化铵、C卜2o垸基二甲基(2-甲基丙烯酰氧乙基)氯(溴)化 铵中的至少一种疏水单体为缔合功能单体，采用水溶液自由基共聚合方法合成了具有强烈缔 合功能的梳型共聚物PAH，然后在共聚物PAH溶液中加入交联剂氯化铝、氯化铬、重铬酸钾/ 亚硫酸钠、甲酸铬、乳酸铬、乙酸铬、丙酸铬、丁酸铬、草酸铬、丙二酸铬、柠檬酸铝、低 聚酚醛树脂、甲酸、乙二醛、戊二醛、三聚氰胺甲醛树脂、苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对 苯二酚、或/和六亚甲基四胺中的至少一种，再加入表面活性剂和热稳定剂亚硫酸钠，获得一 种形成耐温抗盐高效凝胶的聚合物溶液体系，该聚合物溶液体系在油层内流动过程中发生微 交联，根据聚合物浓度的不同，凝胶体系的表观粘度明显或急剧增加，凝胶休系用作驱油、 调驱、调剖或堵水，从而提高石油采收率。木专利技术者发现在共聚物PAH与交联剂的交联反应中，各种因素如大单体浓度、缔合功能 疏水单体浓度、大单体与疏水单体的摩尔比、共聚物浓度、交联剂浓度、地层温度、地层矿 化度、表面活性剂浓度和热稳定剂浓度对所得凝胶体系的结构和性能有很大影响。当含有适 量摩尔组成的大单体和疏水单体的梳型共聚物PAH发生微交联后，共聚物的分子量增加，本 身就含有长侧链的共聚物的刚性结构和存在的分子间缔合作用的协同增粘抗盐能力进一步明 显增强。不同的共聚物浓度能保证不同用途的凝胶体系的良好性能。在交联体系中加入少量 的交联剂，抗盐性和抗老化性就能显著提高。地层温度能明显影响交联反应的时间，因此， 不同的交联体系适用于不l司温度的油藏。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。1.梳型缔合共聚物PAH的制备将丙烯酰胺20份，阴离子单体或/和阳离了单体1 20份，大单体0.1 15份，功能疏水单体0.05 10份，表面活性剂0 50份，去离子水60 1000份加入三颈反应瓶中，调节 溶液pH-3 9，通N230 min后，于温度30 75°C K加入引发剂过硫酸盐0.002 1.0份，反 应8 36小时，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
梳型缔合共聚物ＰＡＨ的制备　一种耐温抗盐高效凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：　将丙烯酰胺２０份，阴离子单体或／和阳离子单体１～２０份，大单体０．１～１５份，功能疏水单体０．０５～１０份，表面活性剂０～５０份，去离子水６０～１ ０００份加入三颈反应瓶中，调节溶液ｐＨ＝３～９，通Ｎ↓［２］　３０ｍｉｎ后，于温度３０～７５℃下加入引发剂过硫酸盐０．００２～１．０份，反应８～３６小时，制得ＰＡＨ，再用水稀释，得到ＰＡＨ浓溶液。　其中阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、 ３－丙烯酰亚胺基－３－甲基丁酸、２－丙烯酰胺基－２－Ｃ↓［１－１８］烷基Ｃ↓［２－１８］烷基磺酸、衣康酸或／和乙烯基苯磺酸中的至少一种；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵、丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵或／和２－丙烯酰胺基－２－甲基丙基三甲基氯化铵中的至少一种；大单体为４－乙烯基苄基烷基酚聚氧乙烯醚（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ－Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－ＣＨ↓［２］（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）、４－乙烯基苄基烷基聚氧乙烯醚（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ－Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－ＣＨ↓［２］（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）、烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ－ＣＨ↓［２］（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）、烯丙基烷基聚氧乙烯醚（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ－ＣＨ↓［２］（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）、烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ－ＣＯ（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）、烷基酚聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯（ＣＨ↓［２］＝Ｃ（ＣＨ↓［３］）－ＣＯ（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）、烷基聚氧乙烯醚丙烯酸酯（ＣＨ↓［２］＝ＣＨ－ＣＯ（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）ｎ－Ｏ－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］，ｎ＝１～６０，ｍ＝１～２０）或／和烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯（ＣＨ↓［２］＝Ｃ（ＣＨ↓［３］）－Ｃ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋笙翠，彭绣花，王世高，钟传蓉，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]