一种聚合物增粘剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种聚合物增粘剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对石油资源的不断开采，原油的储存环境变得愈加恶劣，开采难度不断增加，以聚丙烯酰胺为主要驱油剂的聚合物驱技术，由于聚丙烯酰胺主链不稳定、易水解，且水解产物耐盐性差，以及地层中离子的影响使得聚合物驱替液的粘度降低，进而导致采收率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚合物增粘剂及其制备方法和应用。本发明提供的聚合物增粘剂能够使聚合物驱替液粘度增加，提高采收率。

为了实现上述目的，本发明提供如下方案：

本发明提供了一种聚合物增粘剂，制备原料包括引发剂和以下重量份的单体与水：

所述引发剂的质量为单体总质量的0.6～0.9％。

优选的，制备原料包括引发剂和以下重量份的单体与水：

所述引发剂的质量为单体总质量的0.7～0.8％。

优选的，所述引发剂包括过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂；所述过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为(2～3.5):1。

本发明提供了上述方案所述聚合物增粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将水与丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和引发剂混合，进行聚合反应，得到聚合物增粘剂。

优选的，所述混合包括以下步骤：

将水加热至所述聚合反应的温度，然后加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸反应10～25min，再加入引发剂。

优选的，当所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂，所述加入引发剂为先加入过硫酸铵溶液反应5～20min，然后再加入亚硫酸氢钠溶液。

优选的，所述聚合反应的温度为50～60℃，时间为1～3h。

优选的，所述聚合反应在氮气保护氛围下进行。

本发明提供了上述方案所述的聚合物增粘剂或上述方案所述制备方法制备得到的聚合物增粘剂在聚合物驱中的应用。

本发明提供了一种聚合物增粘剂，制备原料包括引发剂和以下重量份的单体：丙烯酸10～15份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵4～6份；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.5～1份；水70～90份；所述引发剂的质量为单体总质量的0.6～0.9％。本发明中的聚合物增粘剂能够结合水中的有机物和无机离子，形成刚性颗粒，使聚合物驱替液粘度增加，提高采收率；水中无机离子被结合，减少了离子对聚合物驱替液粘度的影响，能够从根本上增加聚合物驱替液的粘度；此外本发明的聚合物增粘剂本身具有一定粘度，能够增加聚合物驱替液的粘度，进而提高原油的采收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为液体粘度与本发明实施例1制备得到的聚合物增粘剂添加量关系图。

具体实施方式

本发明提供了一种聚合物增粘剂，制备原料包括引发剂和以下重量份的单体与水：

所述引发剂的质量为单体总质量的0.6～0.9％。

在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。

在本发明中，以重量份数计，所述聚合物增粘剂的制备原料包括10～15份丙烯酸，优选为11～13份，在本发明的实施例中具体为15份。在本发明中，丙烯酸单体的加入能够使聚合物增粘剂具有高粘度。

以所述丙烯酸的重量份数为基准，本发明所述聚合物增粘剂的制备原料包括4～6份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，优选为4.5～5.5份，在本发明的实施例中具体为5份。在本发明中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵链段可以结合水中的有机物和无机离子，形成刚性颗粒，使聚合物驱替液粘度增加，提高采收率；水中无机离子被结合，减少了离子对聚合物驱替液粘度的影响，能够从根本上增加聚合物驱替液的粘度。

以所述丙烯酸的重量份数为基准，本发明所述聚合物增粘剂的制备原料包括0.5～1份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，优选为0.6～0.8份，在本发明的实施例中具体为0.8份。在本发明中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体的加入能够增加聚合物增粘剂的稳定性。

在本发明中，所述丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为单体。

以所述丙烯酸的重量份数为基准，本发明所述聚合物增粘剂的制备原料包括70～90份的水，优选为72～87份，在本发明的实施例中具体为80份。在本发明中，所述水作为溶剂。

在本发明中，所述引发剂的质量为单体总质量的0.6～0.9％，优选为0.7～0.8％。在本发明中，所述引发剂优选包括过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂；所述过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比优选为(2～3.5):1，进一步优选为(2.2～3.2)：1，更优选为(2.5～3):1。在本发明中，所述过硫酸铵是氧化剂，亚硫酸氢钠是还原剂，相比单独的过硫酸铵作引发剂，加入还原剂能降低反应活化能，进而降低反应温度，反应速率加快，加入还原剂亚硫酸氢钠后，二者发生了氧化还原反应，降低反应活化能。

本发明的聚合物增粘剂本身具有一定粘度，能够增加聚合物驱替液的粘度。

本发明提供了上述方案所述的聚合物增粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将水与丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和引发剂混合，进行聚合反应，得到聚合物增粘剂。

在本发明中，所述混合优选包括：将水加热至所述聚合反应的温度，然后加入丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸反应10～25min，再加入引发剂。在本发明中，当所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂，所述加入引发剂优选为先加入过硫酸铵溶液反应5～20min，然后再加入亚硫酸氢钠溶液。在本发明中，所述过硫酸铵溶液优选由过硫酸铵溶于水得到，所述过硫酸铵溶液的质量浓度优选为2％；所述亚硫酸氢钠溶液优选由亚硫酸氢钠溶于水得到，所述亚硫酸氢钠溶液的质量浓度优选为1％。在本发明中，所述聚合物增粘剂制备原料中的水包括制备引发剂溶液时所用的水。

在本发明中，所述聚合反应的温度优选为50～60℃，进一步优选为52～58℃；所述聚合反应的时间优选为1～3h，进一步优选为1.2～2.7h。在本发明中，所述聚合反应的时间优选从所有制备原料加入完毕开始计算。在本发明中，所述聚合反应优选在氮气保护氛围下进行。在本发明中，氧气是聚合反应的一个强烈的抑制剂，能够阻止聚合物的形成；本发明的聚合反应在氮气保护氛围下进行，能够除去氧气，保证反应顺利进行。

本发明提供了上述方案所述的聚合物增粘剂在聚合物驱中的应用。

本发明对所述聚合物增粘剂的用量没有特别的要求，根据实际应用时所需效果添加即可。

为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的聚合物增粘剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

聚合物增粘剂的制备原料为引发剂和以下重量份的单体与水：

所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂，所述过硫酸铵的质量为单体总质量的0.5％；

所述引发剂中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为2.3∶1；

具体的，在连接冷凝回流装置的三口烧瓶中，加入80g模拟采出水，通氮气以除氧气，反应温度60℃；30min后，加入15g丙烯酸，5g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，0.8g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，20min后加入5mL 2％过硫酸铵溶液(质量浓度g/g)，反应15min后加入4.4mL1％亚硫酸氢钠溶液(质量浓度g/g)，继续反应2h后，得到聚合物增粘剂。

对比例1

与实施例1制备步骤相同，区别在于，单体中只加入15份丙烯酸，5份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，未加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

性能测试

将实施例1制备得到的聚合物增粘剂加入至100mL水中，搅拌均匀后进行粘度测定。粘度测定结果见表1和图1。

表1粘度测定结果

从表1和图1中能够看出，聚合物增粘剂加入量越多，液体粘度越大。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。