CN106749921A - 一种调驱用接枝高分子微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井用调剖堵水剂，特别涉及一种调驱用接枝高分子微球及其制备方法。该高分子微球的各组成成分及其质量比为：醚化淀粉：丙烯酰胺：N，N‑亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸铵＝1～2：0.5～1.5：0.04～0.2：0.1～0.5。本发明的高分子微球具有粒径可控、均一性好、耐高温耐盐性好、原料来源广泛、制造成本低的优点，在苛刻的盐环境中不会水解，且不易降解，淀粉微球在吸水溶胀后能够进一步深入油层内部，同时聚合的微球兼具淀粉大分子的刚性特征与丙烯酰胺的柔性可变特性，刚柔相继，具有较好的深入与封堵性能，对环境无污染，降低岩层非均质性，提高原油采收率。

Description

一种调驱用接枝高分子微球及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种油井用调剖堵水剂，特别涉及一种调驱用接枝高分子微球及其制备方法。

背景技术：

在油田开发的中后期，由于地层非均质性的存在，注水开发过程无论平面上还是纵向上水驱推进都不均匀，加之经过长期水流冲刷引起的粘土膨胀、微粒运移出砂等，进一步导致非均质性恶化，有的油层部位形成了大孔道甚至特大孔道，引起注采井间的高渗透层过早地形成水淹，降低了注入水向低渗透层的波及程度，导致周围油井含水上升，甚至水淹，致使一些低渗透层的油开采不出来。因此在油田注水开发中后期，能够封堵高渗透地层、提高波及面积的油井堵水与注水井调剖己经成为提高原油采收率的重要措施。此外，随着油田注水开发的不断深入，井下状况逐年变差，许多传统的的卡封作业已无法实现，在这种情况下化学调堵的优势就越来越明显。因此，近些年来调剖堵水剂的研究与应用受到了广泛的关注。

目前油田常使用的化学调堵剂主要是低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝在不同条件下交联聚合形成的可动性凝胶、弱凝胶、交联聚合物线团等，但这类调堵剂由于受聚丙烯酰胺高温降解、高盐高剪切降粘等因素的影响，在油田污水和油藏温度等条件下，现场配制或者在井下聚合生成的调堵剂性能较差，有时甚至无法形成交联聚合物。因此，急需研制出一种在高温高盐的条件下依然能保证足够的强度、不易降解、够深入油层内部的调堵剂。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种调驱用接枝高分子微球及其制备方法，该高分子微球实现了具有粒径可控、均一性好、耐高温耐盐性好、原料来源广泛、制造成本低的优点，在苛刻的盐环境中不会水解，且不易降解，淀粉微球在吸水溶胀后能够进一步深入油层内部，同时聚合的微球兼具淀粉大分子的刚性特征与丙烯酰胺的柔性可变特性，刚柔相继，具有较好的深入与封堵性能，对环境无污染，降低岩层非均质性，提高原油采收率。克服了现有调堵剂在高温高盐的条件下强度低，性能差，发生降解，不能够深入油层内部的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种调驱用接枝高分子微球，该高分子微球的各组成成分及其质量比为：醚化淀粉：丙烯酰胺：N，N-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸铵＝1～2：0.5～1.5：0.04～0.2：0.1～0.5。

一种调驱用接枝高分子微球的制备方法，该方法步骤如下：

一、水相溶液制备：取1～2质量份数的醚化淀粉，加入去离子水，调节pH值至8，在80℃恒温水浴锅中糊化0.5h，称取0.5～1.5质量份数的丙烯酰胺加入恒温水浴锅中糊化后的溶液内，调节水相溶液体积为n，使水相溶液中醚化淀粉浓度为50000～100000mg/L，水相溶液中丙烯酰胺的浓度为25000～75000mg/L；

二、油相溶液制备：在60℃恒温水浴锅中加入油相溶剂，油相溶剂由4体积份数的环己烷和1体积份数的三氯甲烷组成，在油相溶剂中加入1～2质量份数的复配乳化剂，其中复配乳化剂由9个质量份数的Span60和1个质量份数的Tween60复配而成，在恒温水浴锅上装上电动搅拌器和冷凝回流装置，在60℃恒温水浴下搅拌使复配乳化剂溶解制成油相溶液，油相溶液中复配乳化剂浓度为10000～20000mg/L；

三、合成反应：将0.04～0.2质量份数的N，N-亚甲基双丙烯酰胺加入水相溶液中，磁力搅拌使N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶解，使水相溶液中N，N-亚甲基双丙烯酰胺浓度为2000～10000mg/L，再在水相溶液中加入0.1～0.5质量份数的过硫酸铵，水相溶液中过硫酸铵浓度为5000～25000mg/L，此时水相溶液与油相溶液的体积比为1/5～1/3，过硫酸铵溶解后将水相溶液滴加入油相溶液中，5min内滴完，滴完后先保持900r/min的转速搅拌5min形成反向乳液体系，然后改为600r/min的转速搅拌恒温水浴A℃反应2～3h，50℃≦A℃≦60℃；

四、产品处理：反应结束后将产物倒入烧杯中，加入体积为1.5*n的无水乙醇，磁力搅拌0.5h，弃去上层清液，再加入体积为0.75n～n的丙酮，常温下干燥，收集白色粉末即为本产品。

本发明的有益效果是：本发明具有粒径可控、均一性好、耐高温耐盐性好、原料来源广泛、制造成本低的优点，在苛刻的盐环境中不会水解，且不易降解，淀粉微球在吸水溶胀后能够进一步深入油层内部，同时聚合的微球兼具淀粉大分子的刚性特征与丙烯酰胺的柔性可变特性，刚柔相继，具有较好的深入与封堵性能，对环境无污染，降低岩层非均质性，提高原油采收率。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为调驱用接枝高分子微球溶液填充砂管实验封堵曲线。

具体实施方式：

一种调驱用接枝高分子微球，该高分子微球的各组成成分及其质量比为：醚化淀粉：丙烯酰胺：N，N-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸铵＝1～2：0.5～1.5：0.04～0.2：0.1～0.5。

一种调驱用接枝高分子微球的制备方法，该方法步骤如下：

一、水相溶液制备：取1～2质量份数的醚化淀粉，加入去离子水，调节pH值至8，在80℃恒温水浴锅中糊化0.5h，称取0.5～1.5质量份数的丙烯酰胺加入恒温水浴锅中糊化后的溶液内，调节水相溶液体积为n，使水相溶液中醚化淀粉浓度为50000～100000mg/L，水相溶液中丙烯酰胺的浓度为25000～75000mg/L；

二、油相溶液制备：在60℃恒温水浴锅中加入油相溶剂，油相溶剂由4体积份数的环己烷和1体积份数的三氯甲烷组成，在油相溶剂中加入1～2质量份数的复配乳化剂，其中复配乳化剂由9个质量份数的Span60和1个质量份数的Tween60复配而成，在恒温水浴锅上装上电动搅拌器和冷凝回流装置，在60℃恒温水浴下搅拌使复配乳化剂溶解制成油相溶液，油相溶液中复配乳化剂浓度为10000～20000mg/L；

三、合成反应：将0.04～0.2质量份数的N，N-亚甲基双丙烯酰胺加入水相溶液中，磁力搅拌使N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶解，使水相溶液中N，N-亚甲基双丙烯酰胺浓度为2000～10000mg/L，再在水相溶液中加入0.1～0.5质量份数的过硫酸铵，水相溶液中过硫酸铵浓度为5000～25000mg/L，此时水相溶液与油相溶液的体积比为1/5～1/3，过硫酸铵溶解后将水相溶液滴加入油相溶液中，5min内滴完，滴完后先保持900r/min的转速搅拌5min形成反向乳液体系，然后改为600r/min的转速搅拌恒温水浴A℃反应2～3h，50℃≦A℃≦60℃；

四、产品处理：反应结束后将产物倒入烧杯中，加入体积为1.5*n的无水乙醇，磁力搅拌0.5h，弃去上层清液，再加入体积为0.75n～n的丙酮，常温下干燥，收集白色粉末即为本产品。

本发明中通过改变不同的反应物配比可得到不同粒径与强度的淀粉微球。合成产品为白色粉末，搅拌可溶于水，水溶液呈白色乳液。对样品进行红外光谱检测可发现明显的酰胺N-H的弯曲振动峰、叔胺C-N伸缩振动峰，说明醚化淀粉、丙烯酰胺与N，N-亚甲基双丙烯酰胺发生了交联反应，用光学显微镜观察水溶液中的微球可发现，微球呈球形颗粒状，粒径为50～150μm，在水溶液中加盐可使得微球的溶胀倍率增加。

对按上述制备方法制得的调驱用接枝高分子微球产品的封堵性能进行评价：采用物理模型实验来评价淀粉微球的封堵性能，配制1000ppm、4000矿化度的本产品溶液，经充分搅拌后置于45℃恒温箱中溶胀待用。选用不同目数的石英砂，填充到长度为100cm的填充砂管内，将填充砂管置于45℃恒温箱中，以地层水冲刷填充砂管48h，模拟长期注水开发的地层，测定填充砂管渗透率为1.5D。以0.4L/min的流量把本产品溶液挤入砂管，记录砂管各测压点的压力变化情况。实验结果得出，对于1000ppm的本产品溶液，随着注入体积的增加，砂管各测压点压力波动上升；如图1所示，当注入体积达到4.0Vp时，沿流线方向的三个测压点压力分别由6.8KPa、5.7KPa、5.6KPa上升到29.8KPa、17.3KPa、10.5KPa。注本产品溶液完毕转注地层水后，压力下降少许。结果说明，1000ppm的本产品溶液能深入渗透率为1.5D的填充砂管并对砂管形成了良好的封堵。

目前本产品已经进行了多组封堵与调驱室内评价实验，实验结果表明，调驱用接枝高分子微球可以形成有效封堵，并能进入地层深处，转水驱后还能保持较高的残余阻力系数，是一种较好的新型调驱封堵材料。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种调驱用接枝高分子微球，其特征在于：该高分子微球的各组成成分及其质量比为：醚化淀粉：丙烯酰胺：N，N-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸铵＝1～2：0.5～1.5：0.04～0.2：0.1～0.5。

2.一种按照权利要求1所述的调驱用接枝高分子微球的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：

一、水相溶液制备：取1～2质量份数的醚化淀粉，加入去离子水，调节pH值至8，在80℃恒温水浴锅中糊化0.5h，称取0.5～1.5质量份数的丙烯酰胺加入恒温水浴锅中糊化后的溶液内，调节水相溶液体积为n，使水相溶液中醚化淀粉浓度为50000～100000mg/L，水相溶液中丙烯酰胺的浓度为25000～75000mg/L；

二、油相溶液制备：在60℃恒温水浴锅中加入油相溶剂，油相溶剂由4体积份数的环己烷和1体积份数的三氯甲烷组成，在油相溶剂中加入1～2质量份数的复配乳化剂，其中复配乳化剂由9个质量份数的Span60和1个质量份数的Tween60复配而成，在恒温水浴锅上装上电动搅拌器和冷凝回流装置，在60℃恒温水浴下搅拌使复配乳化剂溶解制成油相溶液，油相溶液中复配乳化剂浓度为10000～20000mg/L；

三、合成反应：将0.04～0.2质量份数的N，N-亚甲基双丙烯酰胺加入水相溶液中，磁力搅拌使N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶解，使水相溶液中N，N-亚甲基双丙烯酰胺浓度为2000～10000mg/L，再在水相溶液中加入0.1～0.5质量份数的过硫酸铵，水相溶液中过硫酸铵浓度为5000～25000mg/L，此时水相溶液与油相溶液的体积比为1/5～1/3，过硫酸铵溶解后将水相溶液滴加入油相溶液中，5min内滴完，滴完后先保持900r/min的转速搅拌5min形成反向乳液体系，然后改为600r/min的转速搅拌恒温水浴A℃反应2～3h，50℃≦A℃≦60℃；

四、产品处理：反应结束后将产物倒入烧杯中，加入体积为1.5*n的无水乙醇，磁力搅拌0.5h，弃去上层清液，再加入体积为0.75n～n的丙酮，常温下干燥，收集白色粉末即为本产品。