一種適用于高溫高礦化度油藏的三元復合體系及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油開采過程中使用的三元復合驅油體系，特別是涉及一種適用于高 溫高礦化度油藏的三元復合體系及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 化學復合驅技術是上世紀80年代發(fā)展起來的三次采油新技術，其特點是采用堿、 表面活性劑和高分子之間的有機復合，發(fā)揮各化學劑之間的協(xié)同作用，大幅度提高驅油效 率。它是一種基于堿驅、聚合物驅和表面活性劑驅等技術但又有所革新的技術，它發(fā)揮了它 們的優(yōu)勢，在提高原油采收率的同時大幅度降低成本。因此，化學復合驅被認為是繼聚合物 驅之后的又一種更有潛力的三次采油新方法。
[0003] 在過去的二、三十年中，國內外廣泛開展了堿-表面活性劑-聚合物三元復合驅技 術的研究。結果表明，三元復合驅能將原油/地層水界面張力降至超低，即10 3mN/m數(shù)量級， 在水驅基礎上提高采收率15% -20%，是一種有效的三次采油方法。2001年大慶油田自行 研制了具有獨立知識產(chǎn)權的表面活性劑，并實現(xiàn)國產(chǎn)化和工業(yè)化生產(chǎn)，截至2010年底各試 驗區(qū)累計注入表面活性劑10萬噸，已完成杏二中、北三西、三廠小井距、北一區(qū)斷東和南五 等五個試驗區(qū)，均取得了良好的增油降水效果。然而大慶油田現(xiàn)場應用的三元復合驅技術 是基于大慶油田的低溫（45°C)和低礦化度（4000mg/L左右）油藏條件自主研發(fā)的，難以滿 足高溫（> 75°C)和高礦化度（> 10000mg/L)油藏條件的技術要求。
[0004] 原因在于，三元復合驅技術以提高注入驅替相粘度、改善油藏流體中油水流動的 流度比為手段，同時降低油水界面張力，從而達到擴大波及程度、增加驅油效率，提高油藏 采收率的目的。對于非均質油藏而言，它是油田開發(fā)后期提高采收率的主要技術手段。國內 已形成了較大的生產(chǎn)及應用規(guī)模，其中的聚合物和表面活性劑普遍采用部分水解聚丙烯酰 胺（HPAM)和重烷基苯磺酸鹽作為主要化學劑。然而部分水解聚丙烯酰胺分子鏈上的羧基 對鹽非常敏感，當Ca2+、Mg2+存在時易發(fā)生相分離，溫度大于70°C時分子鏈上的酰胺基易水 解，導致聚合物溶液的粘度大幅度降低。因此，高溫（75~110°C)和高礦化度（IX104~ 3X104mg/L)油藏條件使得部分水解聚丙烯酰胺不能作為主力驅油劑進行大規(guī)模使用。
[0005]鑒于現(xiàn)有三元復合驅技術的局限性，研發(fā)適用于高溫和高礦化度條件的新型耐溫 抗鹽聚合物體系，并形成三元復合驅體系配方和配套技術，將極大地擴展三元復合驅技術 的應用范圍。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的技術缺陷，提供一種適用于高溫高礦化度 油藏的復合三元體系，包括聚合物、表面活性劑和碳酸鈉，所述聚合物化學結構式如下：
[0007]
o
[0008] 所述聚合物聚合度為300-500,聚合物分子量大于2500萬
[0009] 所述聚合物在溫度85-115°C范圍內和礦化度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%。
[0010] 制備所述聚合物的合成路線如式（1)-式（3):
[0011]
[0012]
[0013] 制備所述聚合物的具體步驟為：
[0014] (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-KKTC密閉反應5-6小時，冷卻后倒入冷水中過濾，再用無水乙醇重結晶得到化合物II， 其中多聚甲醛和芐醇的物質的量比為（6-8) : 1 ;
[0015] (2)、將部分水解聚丙烯酰胺（水解度為25-30mol% )與水攪拌均勻并加熱至 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小時后冷 卻過濾，再經(jīng)洗滌和干燥，得到化合物III;
[0016] (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。
[0017] 該三元復合體系包括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。
[0018] 包括3200mg/L的聚合物、0? 3wt%的表面活性劑和1.Owt%的碳酸鈉。
[0019] 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。
[0020] 本發(fā)明再有一個目的在于提供一種上述三元復合體系的制備方法，將聚合物溶 于水后形成聚合物溶液，再向聚合物溶液中加入表面活性劑和碳酸鈉，在25°C條件下攪拌 30min，得到所述三元復合體系。
[0021] 本發(fā)明還有一個目的在于提供一種適用于高溫高礦化度油藏的驅油方法，在水驅 后，使用以下任一方式進行注入，然后再水驅；方式一 ：05-0. 3)PV上述聚合物；方式二： (0. 05-0. 3)PV上述三元復合體系+(0-0. 3)PV上述聚合物。
[0022] 本發(fā)明提供的在高溫高礦化度油藏條件下適用的三元復合體系中的聚合物具有 網(wǎng)狀結構，能夠有效抑制高溫和氧化降解，從而有效地提高抗鹽能力，加強增黏能力。使得 三元復合體系在高溫和高礦化度條件下具有良好的化學穩(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，從而本 發(fā)明的三元復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合驅的 應用范圍。
【附圖說明】
[0023] 圖1所示為用本發(fā)明三元復合體系時，原油/地層水動態(tài)界面張力（80°C)變化 圖；
[0024] 圖2所示為用現(xiàn)有三元復合體系時，原油/地層水動態(tài)界面張力（80°C)變化圖。
【具體實施方式】
[0025] 在參照國內外耐溫抗鹽聚合物研究成果的基礎上，發(fā)明人開展了適合高溫高礦化 度油藏條件的新型聚合物體系的研究。以聚丙烯酰胺為代表的水溶性聚合物是目前使用最 廣泛和最有效的驅油劑，聚丙烯酰胺是一種高分子聚合物，分子結構屬線型高分子化合物， 有多種活性基團：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 基與有機單體反應后，形成網(wǎng)狀的三維空間結構，可提高聚合物體系的強度，聚合物中的環(huán) 結構則使體系的耐溫抗鹽能力增加。用此種改進的聚合物作驅替劑具有可流動性，有利于 增加注入量，擴大處理半徑，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。
[0026] 以下結合附圖和具體實施例，更具體地說明本發(fā)明的內容，并對本發(fā)明作進一步 闡述，但這些實施例絕非對本發(fā)明有任何限制。本領域技術人員在本說明書的啟示下對本 發(fā)明實施例中所作的任何變動都將屬于本發(fā)明權利要求書的范圍內。
[0027] 實施例一、適用于高溫和高礦化度油藏的聚合物的制備
[0028] (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5-6小時。冷卻 后將反應物傾入500mL冷水中，析出粗產(chǎn)品。粗產(chǎn)品經(jīng)無水乙醇重結晶，得121g白色結晶 化合物II--偏三芐醇，產(chǎn)率72%。
[0029] 合成路線如下如式（1)，多聚甲醛在本反應溫度下解聚得到甲醛單體，因此式（1) 中的反應物為甲醛單體：
[0030]
[0031] (2)、將10g部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)(水解度25-30mol% )與500mL水攪拌 均勻，加熱至40-50°C;再加入步驟（1)得到的化合物II5. 5g，攪勻后立即加入lOOmLIO% (質量體積百分含量，g/mL)的醋酸鈉溶液，強烈攪拌2-3小時。反應完全后，在冰浴中冷卻 反應液，濾出沉淀，用少量冷水洗滌3次，真空干燥，得化合物III9. 6g。
[0032] 合成路線如下：
[0033]
[0034] (3)、將步驟⑵得到的化合物III5g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（代號為DQHTP)的水溶 液（如表1列出的5種）。
[0035] 合成路線如下：
[0036]
[0037] 實施例二、適用于高溫和高礦化度油藏的三元復合體系的制備
[0038] 向實施例一得到的1700mg/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合驅體系，見 表1中的
[0039] 實施例三、本發(fā)明三元復合體系對油水界面張力的影響
[0040]以烷基苯磺酸鹽（濃度為0? 025wt% -0? 3wt% )，碳酸鈉（濃度為 0? 4wt% -1.Owt% )和實施例一得到的聚合物（濃度為3200mg/L)配制得