一種適用于高溫高礦化度油藏的聚合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油開(kāi)采過(guò)程中使用的三元復(fù)合驅(qū)油體系中的聚合物，特別是涉及一 種適用于高溫高礦化度油藏的聚合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)已成為一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)在我國(guó)各大油田應(yīng)用。該技術(shù)以提 高注入驅(qū)替相粘度、改善油藏流體中油水流動(dòng)的流度比，降低油水間的界面張力為手段，從 而達(dá)到擴(kuò)大波及程度、提高油藏采收率的目的（彭國(guó)峰，趙田紅，陳翠花，等.化學(xué)工程師， 2005,123 (12)，36-39.)。但這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中受到溫度和礦化度的限制，高溫條件下 三元復(fù)合體系中的聚合物會(huì)發(fā)生明顯的分子降解和水解作用，使三元復(fù)合體系的粘度下 降，驅(qū)油效果變差。由PAM酰胺基團(tuán)水解而形成的陰離子聚丙烯酰胺（HPAM)，分子鏈在較高 溫度下易發(fā)生蜷曲，而外加小分子電解質(zhì)亦將屏蔽羧酸根離子之間的靜電斥力，這均使聚 合物流體力學(xué)體積減小，即隨著溫度的升高和外加鹽濃度的增加，聚合物溶液黏度迅速下 降，嚴(yán)重制約其應(yīng)用（安會(huì)勇，宋春雷，應(yīng)用化工，2010, 39 (7)，1001-1004。）。
[0003] 目前該技術(shù)研宄方向主要有兩大方面：一是合成具有耐溫抗鹽結(jié)構(gòu)單元的非締合 型AM類聚合物，即在PAM分子鏈中引入具有抑制水解、可絡(luò)合高價(jià)陽(yáng)離子、強(qiáng)水化能力、增 加高分子鏈的剛性等功能性結(jié)構(gòu)單元，制備高性能聚合物驅(qū)油劑；二是合成具有特殊相互 作用的聚合物驅(qū)油劑，如疏水締合聚合物、分子復(fù)合型驅(qū)油劑、兩性離子聚合物和膠態(tài)分散 凝膠等（孫玉麗，錢曉琳，吳文輝，精細(xì)石油化工進(jìn)展，2006, 7 (2)，26-29)。這兩種聚合物中 引進(jìn)的高價(jià)陽(yáng)離子、剛性結(jié)構(gòu)單元和兩性離子聚合物等遇堿易發(fā)生沉淀及粘度降幅較大的 問(wèn)題，會(huì)使三元復(fù)合體系驅(qū)油效率降低。
[0004] 因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大批科研人員在圍繞如何合成新型耐溫抗鹽聚合物上開(kāi)展了 大量工作，新型耐溫抗鹽聚合物的研制是聚合物開(kāi)發(fā)應(yīng)用的主要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供一種在高溫高礦化度油藏 條件下適用的聚合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
[0006]
[0007] 聚合物聚合度為300-500,聚合物分子量大于2500萬(wàn)。
[0008] 所述聚合物在溫度85-115°C范圍內(nèi)和礦化度10000-30000ppm(優(yōu)選18000ppm)條 件下粘度在2-30mPa · s之間，優(yōu)選6. 7-30. 6mPa · s，更優(yōu)選10. 7-30. 6mPa · s，并且90天 后的粘度保留率大于75%。
[0009] 所述聚合物，與表面活性劑和碳酸鈉作為主要成分組成三元復(fù)合體系。
[0010] 所述三元復(fù)合體系包括1700mg/L-3700mg/L的聚合物、0· 025-0. 3wt%的表面活 性劑和0. 4-1. 2wt%的碳酸鈉。
[0011] 所述三元復(fù)合體系包括3200mg/L的聚合物、0. 3wt%的表面活性劑和1.0 wt%的 碳酸鈉。
[0012] 所述表面活性劑選自烷基苯磺酸鹽、石油磺酸鹽和石油羧酸鹽類陰離子型表面活 性劑中的一種或幾種。
[0013] 本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供這種聚合物的制備方法，合成路線如式（1)-式
[
[
[0016] 具體步驟為：
[0017] (1)、將多聚甲醛和碳酸鈉溶液加入溶有芐醇的乙醇中，攪拌均勻后加熱至 95-100°C密閉反應(yīng)5-6小時(shí)，冷卻后倒入冷水中過(guò)濾，再用無(wú)水乙醇重結(jié)晶得到化合物II， 其中多聚甲醛和芐醇的物質(zhì)的量比為（6-8) :1 ;
[0018] (2)、將部分水解聚丙烯酰胺（水解度為25-30mol%)與水?dāng)嚢杈鶆虿⒓訜嶂?40-50°C后，加入步驟（1)得到的化合物II，攪勻后立即加入醋酸鈉溶液，攪拌2-3小時(shí)后冷 卻過(guò)濾，再經(jīng)洗滌和干燥，得到化合物III ;
[0019] (3)將步驟⑵得到的化合物III與乙酰胺加入水中，在70°C下攪拌90-120min， 得到網(wǎng)狀橋聯(lián)的聚合物水溶液。
[0020] 本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種適用于高溫高礦化度油藏的驅(qū)油方法，在水驅(qū) 后，使用以下任一方式進(jìn)行注入，然后再水驅(qū)；方式一 ：(〇. 05-0. 3) PV上述聚合物；方式二： (0. 05-0. 3)PV上述聚合物組成的三元復(fù)合體系+(0-0. 3)PV上述聚合物。
[0021] 本發(fā)明提供的在高溫高礦化度油藏條件下適用的聚合物具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠有效 抑制高溫和氧化降解，從而有效地提高抗鹽能力，加強(qiáng)增黏能力。在三元復(fù)合體系中引入本 發(fā)明的聚合物后，使得三元復(fù)合體系在高溫和高礦化度條件下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu) 良的耐鹽性，并且在弱堿碳酸鈉條件下使原油/地層水界面張力降至超低，并能夠提高采 收率20%以上，從而得到的三元復(fù)合體系能夠適用于極端的高溫和高鹽油藏條件，極大地 拓展了三元復(fù)合驅(qū)的應(yīng)用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1所示為用本發(fā)明聚合物組成的三元復(fù)合體系時(shí)，原油/地層水動(dòng)態(tài)界面張力 (80°C )變化圖；
[0023] 圖2所示為用現(xiàn)有三元復(fù)合體系時(shí)，原油/地層水動(dòng)態(tài)界面張力（80°C )變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在參照國(guó)內(nèi)外耐溫抗鹽聚合物研宄成果的基礎(chǔ)上，發(fā)明人開(kāi)展了適合高溫高礦化 度油藏條件的新型聚合物體系的研宄。以聚丙烯酰胺為代表的水溶性聚合物是目前使用最 廣泛和最有效的驅(qū)油劑，聚丙烯酰胺是一種高分子聚合物，分子結(jié)構(gòu)屬線型高分子化合物， 有多種活性基團(tuán)：酰胺基、羧基和羧酸根離子。部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)分子上的酰胺 基與有機(jī)單體反應(yīng)后，形成網(wǎng)狀的三維空間結(jié)構(gòu)，可提高聚合物體系的強(qiáng)度，聚合物中的環(huán) 結(jié)構(gòu)則使體系的耐溫抗鹽能力增加。用此種改進(jìn)的聚合物作驅(qū)替劑具有可流動(dòng)性，有利于 增加注入量，擴(kuò)大處理半徑，提高原油采收率。因此，本發(fā)明正是利用此思路合成了具有良 好耐溫抗鹽性能的新型適用于高溫高礦化度的聚合物。
[0025] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，更具體地說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，并對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 闡述，但這些實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的啟示下對(duì)本 發(fā)明實(shí)施例中所作的任何變動(dòng)都將屬于本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
[0026] 實(shí)施例一、適用于高溫和高礦化度油藏的聚合物的制備
[0027] (1)、將108g芐醇溶于200mL乙醇形成芐醇的乙醇溶液，再加入70g多聚甲醛，和 l〇6g碳酸鈉和290mL水配成的堿液，攪拌均勻后加熱至95-100°C密閉反應(yīng)5-6小時(shí)。冷卻 后將反應(yīng)物傾入500mL冷水中，析出粗產(chǎn)品。粗產(chǎn)品經(jīng)無(wú)水乙醇重結(jié)晶，得121g白色結(jié)晶 化合物II--偏三芐醇，產(chǎn)率72%。
[0028] 合成路線如下如式（1)，多聚甲醛在本反應(yīng)溫度下解聚得到甲醛單體，因此式（1) 中的反應(yīng)物為甲醛單體：
[0030] (2)、將IOg部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)(水解度25-30mol % )與500mL水?dāng)嚢杈?勻，加熱至40-50°C ;再加入步驟（1)得到的化合物II 5. 5g，攪勻后立即加入IOOmL 10% (質(zhì)量體積百分含量，g/mL)的醋酸鈉溶液，強(qiáng)烈攪拌2-3小時(shí)。反應(yīng)完全后，在冰浴中冷卻 反應(yīng)液，濾出沉淀，用少量冷水洗滌3次，真空干燥，得化合物III 9. 6g。
[0031] 合成路線如下：
[0033] (3)、將步驟⑵得到的化合物III 5g與乙酰胺3g-12g加入到150mL水中，在70°C 下攪拌90-120min，得到不同聚合度和不同粘度的網(wǎng)狀橋聯(lián)聚合物（代號(hào)為DQHTP)的水溶 液（如表1列出的5種）。
[0034] 合成路線如下：
[0036] 實(shí)施例二、適用于高溫和高礦化度油藏的三元復(fù)合體系的制備
[0037] 向?qū)嵤├坏玫降?700mg/L-3700mg/L的各聚合物DQHTP溶液中加入 0. 025-0. 3wt %的烷基苯磺酸鹽表面活性劑和0. 4-1. 2wt %的碳酸鈉，在25°C條件下攪拌 30min，得到粘度為2-30mPa *s的一系列適用于高溫和高礦化度油藏的三元復(fù)合驅(qū)體系，見(jiàn) 表1中的
[0038] 實(shí)施例三、本發(fā)明聚合物組成的三元復(fù)合體系對(duì)油水界面張力的影響
[0039] 以烷基苯磺酸鹽（濃度為0· 025wt % -0· 3wt % )，碳酸鈉（濃度為 0· 4wt% -1.0 wt% )和實(shí)施例一得到的聚合物（濃度為3200mg/L)配制得到一系列適用于 高溫和高礦化度油藏的三元復(fù)合體系。
[0040] 以現(xiàn)有的兩種三元復(fù)合體系為比較例：一種由石油磺酸鹽產(chǎn)品PS-100(濃度為 0· 3wt% )，碳酸鈉（濃度為0· 4-1