一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法和应用与流程

2021-02-02 15:02:22|

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本发明属于油田开发化学驱油剂技术领域，具体涉及一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法和应用。

背景技术：

总矿化度、钙镁离子对hpam(部分水解聚丙烯酰胺)的粘度有显著的影响作用。研究表明，总矿化度的增加，阳离子电荷增多，屏蔽掉hpam分子链上羧基的负电荷，使溶液黏度下降，此外ca²⁺和mg²⁺还能与hpam分子内羧基发生交联反应，使分子内发生严重的卷曲和分子间凝聚，甚至沉淀，造成溶液的增粘能力急剧下降；ca²⁺和mg²⁺对hpam粘度的影响远大于na⁺和k⁺，影响程度大概是一价离子的8～25倍。

近年来，针对高钙镁离子含量条件下的聚合物溶液增粘问题，国内外开展了大量研究，研究工作大体可归纳为三类。其一为耐温抗盐丙烯酰胺系聚合物的合成与应用，目前见报道的耐温抗盐聚合物主要有梳型聚合物、疏水缔合聚合物和多元共聚聚合物，各种新型耐温抗盐聚合物具备一定的抗钙镁性能，其增粘性能明显优于hpam，但在钙镁含量超过某一临界含量时仍然存在粘度大幅降低问题。其二为加钙镁除垢剂增粘，如公开号为cn102162350a的专利文献，一种利用水中钙镁离子提高聚合物溶液调驱效果的方法，在聚合物溶液中加入弱碱(na2co3或nahco3)，弱碱与钙镁产生沉淀反应形成固相碳酸钙镁，溶液钙镁含量降低而粘度增加；其三为络合螯合剂增粘，在聚合物溶液中加入络合剂或螯合剂，可以降低活性钙镁离子含量，增加聚合物的粘度，薛新生等发表的文章赘合剂gx对疏水缔合聚合物溶液粘度保留率的影响(油气地质与采收率，2011年04期)，经复配后获得了鳌合剂gx，1711.5mg/l的gx可以将渤海某油田地层水配制的疏水缔合聚合物ap-p4溶液中活性钙、镁离子含量之和控制在360-400mg/l，溶液在65℃老化120天时粘度保留率由33.8％增加至222.7％；这一方法存在两个问题，一是络合螯合剂用量较大，二是即使加入高浓度的络合螯合剂溶液钙镁离子含量仍然难以降低到超低(200mg/l以下)。

专利文献cn106318360a公开了一种抗钙镁聚合物体系配制方法：利用高钙镁离子含量的油田注入水配制聚合物溶液，先向聚合物溶液中加入防垢分散剂，之后再加入弱碱na2co3，制备形成一种聚合物胶体体系。该体系在一定的矿化度和钙镁含量的情况下有非常好的效果，但矿化度和钙镁离子含量进一步加大，就不能形成均相的分散体系，增粘效果也有限。

技术实现要素：

针对现有的胶体聚合物体系存在适用范围窄等缺点，本发明的目的是提供一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法和应用，该聚合物胶体体系适用于更宽的矿化度和更高钙镁离子浓度的油田水，将其注入到地层后，可有效扩大流体波及体积，驱替残留在油藏孔隙中的原油，从而降低采油井产出液的含水率、提高原油产量。

本发明的第一方面提供了一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系，该耐盐抗钙镁聚合物胶体体系含有聚合物、助剂和水，所述助剂为含有分散剂和ph调节剂的混合物；所述聚合物为丙烯酰胺类聚合物，所述分散剂为聚羧酸、聚羧酸盐和有机磷化合物中的至少一种，所述ph调节剂为naoh、na2co3和nahco3中的至少一种；

聚合物胶体体系中各组分的含量为：聚合物1000-3000mg/l、分散剂0.05-3wt％、ph调节剂0.01-1wt％，余量为水。

本发明的第二方面提供了述的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)配制聚合物溶液：将模拟配制水或油田实际注入水过滤，加入聚合物干粉，搅拌溶解得到聚合物溶液；

2)配制助剂：向纯净水或自来水中加入分散剂，搅拌均匀后，再加入ph调节剂，搅拌均匀后得到助剂；

3)将聚合物溶液与助剂按比例混合，搅拌直至完全分散均匀，得到所述耐盐抗钙镁聚合物胶体体系。

本发明的第三方面提供了上述的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及由上述制备方法制得的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系在油藏驱油中的应用。

本发明通过向聚合物溶液中加入包含分散剂和ph调节剂的助剂，搅拌后能够形成乳白色胶体均相体系，可以大幅度提高聚合物溶液的粘度，其粘度可达聚合物溶液粘度的6倍，可作为水驱油藏提高采收率的驱油助剂，与单独地将分散剂和ph调节剂加入到聚合物溶液中制得的体系(分散不均匀，具有絮状物)相比，本发明的聚合物胶体体系分散更均匀，粘度更高，适用范围更广，而且本发明的聚合物胶体体系适用范围宽，能适用于小于10×10⁴mg/l矿化度和小于5000mg/l钙镁离子浓度的油田水。该聚合物胶体体系注入到地层后，可有效扩大流体波及体积，驱替残留在油藏孔隙中的原油，从而降低采油井产出液的含水率、提高原油产量。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施方式来详细说明本发明，这些实施方式仅起说明性作用，并不用于限制本发明。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系，该耐盐抗钙镁聚合物胶体体系含有聚合物、助剂和水，所述助剂为含有分散剂和ph调节剂的混合物；所述聚合物为丙烯酰胺类聚合物，所述分散剂为聚羧酸、聚羧酸盐和有机磷化合物中的至少一种，所述ph调节剂为naoh、na2co3和nahco3中的至少一种；

聚合物胶体体系中各组分的含量为：聚合物1000-3000mg/l、分散剂0.05-3wt％、ph调节剂0.01-1wt％，余量为水。

本发明中，所述聚丙烯酰胺类聚合物可以为疏水缔合聚合物、梳型聚合物、抗盐聚合物或多元共聚聚合物，任选地，其分子链上可含有磺酸基、羧酸基、酰胺基和季胺基团中的至少一种。具体化合物可以选自疏水缔合聚合物，例如法国snf公司的sp1205、s6030，光亚聚合物公司ap-p4。

优选地，所述聚羧酸和聚羧酸盐选自聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-磺酸盐-酰胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物、聚天冬氨酸(钠)、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物、聚甲基丙烯酸、马来酸-丙烯酸共聚物、羧酸盐-磺酸盐-丙烯酸酯三元共聚物和水解聚马来酸酐中的一种或几种。

优选地，所述有机磷化合物为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、多元醇磷酸酯、2-羟基膦酰基乙酸、己二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸和双1，6亚己基三胺五甲叉膦酸中的一种或几种。

经研究发现，本发明中选用naoh作为ph调节剂，与na2co3和nahco3相比，具有更优的效果。因此，优选地，所述ph调节剂为naoh。

优选地，聚合物胶体体系中各组分的含量为：聚合物1000-3000mg/l、分散剂0.1-1wt％、ph调节剂0.05-0.5wt％，余量为水。

根据本发明的第二方面，本发明提供了上述的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)配制聚合物溶液：将模拟配制水或油田实际注入水过滤，加入聚合物干粉，搅拌溶解得到聚合物溶液；

2)配制助剂：向纯净水或自来水中加入分散剂，搅拌均匀后，再加入ph调节剂，搅拌均匀后得到助剂；

3)将聚合物溶液与助剂按比例混合，搅拌直至完全分散均匀，得到所述耐盐抗钙镁聚合物胶体体系。

根据本发明，所述模拟配制水或油田实际注入水的矿化度小于10×10⁴mg/l、钙镁离子浓度小于5000mg/l。

优选地，步骤1)中，用0.45微米的滤膜过滤，搅拌的转速为500-700转/分，搅拌时间为1-3小时。

根据本发明的第三方面，本方面提供了上述的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及由上述的制备方法制得的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系在油藏驱油中的应用。

本发明的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系具有较高的粘度，分散稳定性好，有助于水驱油藏采收率的提高。

以下通过实施例对本发明进行详细说明。

实施例1-8用于说明本发明的耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法。

实施例1

本实施例用于三次采油聚合物驱。

1.用模拟盐水(tds：30g/l，ca²⁺：2000mg/l)配制1500mg/l的聚合物(聚合物具体为疏水缔合聚丙烯酰胺s6030)水溶液，62℃下粘度为8.6mpa·s；2.向自来水中加入分散剂(乙二胺四甲叉膦酸钠)，搅拌均匀后，再加入ph调节剂(naoh)，搅拌均匀后得到助剂；

3.将1500mg/l的聚合物水溶液与助剂按比例混合，使分散剂浓度达到0.2wt％，ph调节剂的浓度为0.3wt％，然后搅拌直至完全分散均匀，该体系能形成均匀的胶体分散体系，其为乳白色胶体均相体系，62℃下该体系的粘度为43.6mpa·s，其是纯聚合物溶液粘度的5.1倍。

实施例2

本实施例用于三次采油聚合物驱。

1.用模拟盐水(tds：50g/l，ca²⁺：3000mg/l)配制1500mg/l的聚合物(同实施例1)水溶液，62℃下粘度为13mpa·s；

2.向自来水中加入分散剂(乙二胺四甲叉膦酸钠)，搅拌均匀后，再加入ph调节剂(naoh)，搅拌均匀后得到助剂；

3.将1500mg/l的聚合物水溶液与助剂按比例混合，使分散剂浓度达到0.2wt％，ph调节剂的浓度为0.3wt％，然后搅拌直至完全分散均匀，该体系能形成均匀的胶体分散体系，其为乳白色胶体均相体系，62℃下该体系的粘度为48.8mpa·s，其是纯聚合物溶液粘度的3.8倍。

实施例3

本实施例用于三次采油聚合物驱。