一种高流变连续相调驱剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田开发领域，尤其涉及一种高流变连续相调驱剂及其制备方法。

背景技术

在油田开发过程中，需要在油田内进行油水分离，堵水调剖技术一直是油田改善注水油田开发效果实现油藏稳产的有效手段。国内各油田的地质情况应该不同，三次采油也有化学，聚合物，热力等多种方法，但针对某一油田，不应该把所有方法都用上，每个油田应根据自己地质与多种因素考量来选择三次采油方法，进而提高采油率，提高油田的产出。

而对于利用聚合物进行三次采油的方法而言，调驱剂是可动凝胶或胶态分散凝胶，是在低浓度的聚合物溶液中加人少量交联剂和稳定剂，通过分子内和分子间交联而形成的一种粘度大、分子尺寸较大的体系，它是介于聚合物稀溶液与凝胶间的过渡体系，其性质既不同于聚合物溶液，也不同于凝胶体系，是具有胶体性质的热力学稳定体系，具有很好的耐温和抗二价离子的能力，成胶时间可控，流动性能好，可长时间保持流动和注入能力，兼有常规调堵技术和聚合物驱技术的优点，即调剖和驱替。调剖即改善吸水剖面；驱替即改善流度比，提高波及系数，从而达到提高采收率的目的。

但是，在制备调驱剂的过程中，聚合物的聚合过程并不稳定，使得均聚和共聚都会发生分子结构和聚合度不可控的情况，且调驱剂的抗盐性能、抗剪切性能、抗细菌性能、洗涤性能、流变性能无法兼顾，且成本高，调驱剂的成胶时间短，成胶后在地层受剪切吸附的影响大，使得采油效率低。

发明内容

为此，本发明提供一种高流变连续相调驱剂及其制备方法，可以实现调驱剂在聚合过程中分子结构和聚合度可控，成胶时间长，提升采油效率。

为实现上述目的，本发明提供一种高流变连续相调驱剂的制备方法，包括：配制水相物质，所述水相物质包括C＝C双键物质和双螺旋结构物质；配制油相物质，所述油相物质包括磺酸基团物质；把所述水相物质和所述油相物质加入高转速反应器，进行预热，将所述水相物质和所述油相物质搅拌混合后，加入引发体系后停止加热，继续搅拌，反应2-3h，所述高转速反应器内设置有搅拌器、第一温度传感器、第一湿度传感器、第一计时器和第一温度控制装置，所述搅拌器用以对所述高转速反应器内的物质进行搅拌，所述第一温度传感器用以对高转速反应器内的反应温度进行检测，所述第一湿度传感器对所述高转速反应器内的湿度进行检测，所述第一计时器用以对工作时长进行计时，所述第一温度控制装置用以对所述高转速反应器内的温度进行调节，所述搅拌器上设置有速度传感器，用于对搅拌器的搅拌速度进行检测；反应完成后，分离过滤，进入烘干机，设定烘干温度和烘干时间，得到高流变连续相调驱剂，所述烘干机内设置有第二温度传感器、第二湿度传感器、第二计时器、第二温度控制装置和开关，所述第二温度传感器用以对所述烘干机内的温度进行检测，所述第二湿度传感器用于对所述烘干机内的湿度进行检测，所述第二计时器用于计时，所述第二温度控制装置用以对所述烘干机内的温度进行调节，所述开关与所述烘干机电连接，用以控制所述烘干机的开合状态；还包括有中控单元，所述中控单元分别与所述搅拌器、所述第一温度传感器、第一湿度传感器、第一计时器、温度控制装置、第二温度传感器、第二湿度传感器、第二计时器和开关连接，所述中控单元内设置有制备矩阵M(V,t1，T,t2)，其中V表示高转速反应器内搅拌机的实时转速,t1表示高转速反应器内搅拌机的搅拌时间，T表示所述烘干机的烘干温度,t2表示所述烘干机的烘干时间，所述中控单元内设置有预设湿度标准，当所述第一湿度传感器检测到的实时湿度低于所述预设湿度标准时，提高所述搅拌机的转速，当所述搅拌机的实时转速高于预设搅拌机标准转速时，所述第一湿度传感器检测到的实时湿度仍低于所述预设湿度标准，则提高所述烘干机的烘干温度和所述烘干时长；所述中控单元内还设置有波及面积矩阵S(S1,S2,S3,……，Sn)，其中S1表示所述高流变连续相调驱剂的第一波及面积,S2所述高流变连续相调驱剂的第二波及面积,S3所述高流变连续相调驱剂的第三波及面积,Sn所述高流变连续相调驱剂的第n波及面积，所述中控单元用以根据所述波及面积矩阵中的波及面积调节所述烘干机的烘干温度和烘干时长，进而调节所述高流变连续相调驱剂的湿度。

进一步地，所述中控单元内设置有调节矩阵A(Si,Wt1i,Wt2i),其中，Si表示所述高流变连续相调驱剂的预设波及面积,Wt1i表示在高转速反应器内在t1i时刻的湿度,Wt2i表示在烘干机内在t2i时刻的湿度，在制备过程中，根据高流变连续相调驱剂的波及面积调节对应时刻的湿度，若制备波及面积为S1的高流变连续相调驱剂，则需要对应调整高转速反应器内在t11时刻的湿度为Wt11，所述烘干机内在t21时刻的湿度为Wt21；若制备波及面积为S2的高流变连续相调驱剂，则需要对应调整高转速反应器内在t12时刻的湿度为Wt12，所述烘干机内在t22时刻的湿度为Wt22；若制备波及面积为Sn的高流变连续相调驱剂，则需要对应调整高转速反应器内在t1n时刻的湿度为Wt1n，所述烘干机内在t2n时刻的湿度为Wt2n。

进一步地，所述中控单元内设置有标准烘干温度T0和烘干时长t0，所述第一湿度传感器用以检测高转速反应器内物质的最后时刻湿度WE，所述中控单元内设置有湿度矩阵W(w1，w2，w3，w4)，其中w1为第一标准湿度，w2为第二标准湿度，w3为第三标准湿度，w4为第四标准湿度，且w1

进一步地，所述标准烘干温度T0为50-70℃，所述烘干时长t0为0.5-1h。

进一步地，还包括通过第一温度控制装置对所述高转速反应器内的温度进行预热，预热温度为30-50℃。

进一步地，所述水相物质中还包括氢氧化钠和甲酸钠，所述油相物质中还包括白油和山梨糖醇油酸酯，所述高转速反应器内进行搅拌的时间为20-30min。

进一步地，在制备过程中，若所述第一湿度传感器检测到的湿度达到第一预设湿度，则打开所述烘干机的开关，若所述第二湿度传感器检测到的湿度达到第二预设湿度，则关闭所述烘干机的开关。

本发明还提供一种高流变连续相调驱剂，由以下重量份的组分组成，C＝C双键物质18-26份，磺酸基团物质8-15份，双螺旋结构物质8-15份，水8-15份，白油55-65份，氢氧化钠5-10份，甲酸钠0.1-1份，山梨糖醇油酸酯8-15份，引发体系0.5-1份。

进一步地，所述C＝C双键物质为丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述磺酸基团物质为烷基苯磺酸盐、脂肪酸磺烷基酯、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐中的一种或多种，所述双螺旋结构物质为黄原胶、甲壳素、魔芋胶、海藻胶中的一种或多种。

进一步地，所述引发体系为过硫酸钾、亚硫酸氢钠、甲酸钾、乙二胺四乙酸二钠、异丙醇、聚乙二醇双丙烯酰胺、偶氮二异丁氰体系中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在水相、油相在高转速反应器内加入引发体系后搅拌，在搅拌的过程中水相物质在油相物质中进行聚合，在聚合过程中产生聚合热，聚合热在不断的搅拌作用下进行散发出去，防止聚合热的大量堆积，发生爆炸，当反应结束后，分离过滤，将进入烘干机，烘干机内进行烘干，在烘干过程中可以对高流变连续相调驱剂的湿度进行控制，在烘干机内设置有湿度传感器和温度传感器，通过对高流变连续相调驱剂的湿度进行控制，实现制备不同湿度的高流变连续相调驱剂，实现制备不同波及面积的高流变连续相调驱剂，使得高流变连续相调驱剂的制备效率更高。

进一步地，通过检测不同时刻的湿度，检测对应时刻的湿度是否满足波及面积的要求，若是满足则完成制备过程，若是不满足则继续进行烘干，得到满足要求的湿度，得到满足预设要求波及面积的高流变连续相调驱剂，使得制备过程可控，提高制备精度以及制备效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高流变连续相调驱剂的制备设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明实施例提供的高流变连续相调驱剂的制备方法包括：配制水相物质，所述水相物质包括C＝C双键物质和双螺旋结构物质；配制油相物质，所述油相物质包括磺酸基团物质；把所述水相物质和所述油相物质加入高转速反应器10，进行预热，将所述水相物质和所述油相物质搅拌混合后，加入引发体系后停止加热，继续搅拌，反应2-3h，所述高转速反应器10内设置有搅拌器15、第一温度传感器13、第一湿度传感器14、第一计时器16和第一温度控制装置，所述搅拌器15用以对所述高转速反应器10内的物质进行搅拌，所述第一温度传感器13用以对高转速反应器10内的反应温度进行检测，所述第一湿度传感器14对所述高转速反应器10内的湿度进行检测，所述第一计时器16用以对工作时长进行计时，所述第一温度控制装置用以对所述高转速反应器10内的温度进行调节，所述搅拌器15上设置有速度传感器，用于对搅拌器15的搅拌速度进行检测；反应完成后，分离过滤，进入烘干机20，设定烘干温度和烘干时间，得到高流变连续相调驱剂，所述烘干机20内设置有第二温度传感器21、第二湿度传感器22、第二计时器23、第二温度控制装置和开关，所述第二温度传感器21用以对所述烘干机20内的温度进行检测，所述第二湿度传感器22用于对所述烘干机20内的湿度进行检测，所述第二计时器23用于计时，所述第二温度控制装置用以对所述烘干机20内的温度进行调节，所述开关与所述烘干机20电连接，用以控制所述烘干机20的开合状态；还包括有中控单元，所述中控单元分别与所述搅拌器15、所述第一温度传感器13、第一湿度传感器14、第一计时器16、温度控制装置、第二温度传感器21、第二湿度传感器22、第二计时器23和开关连接，所述中控单元内设置有制备矩阵M(V,t1，T,t2)，其中V表示高转速反应器10内搅拌机的实时转速,t1表示高转速反应器10内搅拌机的搅拌时间，T表示所述烘干机20的烘干温度,t2表示所述烘干机20的烘干时间，所述中控单元内设置有预设湿度标准，当所述第一湿度传感器14检测到的实时湿度低于所述预设湿度标准时，提高所述搅拌机的转速，当所述搅拌机的实时转速高于预设搅拌机标准转速时，所述第一湿度传感器14检测到的实时湿度仍低于所述预设湿度标准，则提高所述烘干机20的烘干温度和所述烘干时长；所述中控单元内还设置有波及面积矩阵S(S1,S2,S3,……，Sn)，其中S1表示所述高流变连续相调驱剂的第一波及面积,S2所述高流变连续相调驱剂的第二波及面积,S3所述高流变连续相调驱剂的第三波及面积,Sn所述高流变连续相调驱剂的第n波及面积，所述中控单元用以根据所述波及面积矩阵中的波及面积调节所述烘干机20的烘干温度和烘干时长，进而调节所述高流变连续相调驱剂的湿度。

具体而言，本发明实施例提供的高流变连续相调驱剂的制备方法，在制备过程中反应单体以液滴的形式分散悬浮在油相里，反应单体的链引发、链增长、链终止都发生在液滴里，工艺过程简单，反应速率快，反应过程不停高速搅拌，聚合热极易排除。另外，本发明实施例提供的高流变连续相调驱剂的制备方法制得的高流变连续相调驱剂引入磺酸基团和双螺旋结构在聚合物C＝C长链的长链侧基嵌段成梳形大分子结构，功能性分子侧基即可实现分子量增长，也能起到侧基封端作用。由于侧基的作用，主链不易弯曲缠绕，同时功能性分子侧基即可实现分子量增长，也能起到侧基封端作用，实现分子结构可控，聚合度可控。

具体而言，在实际采油过程中，为了提高高流变连续相调驱剂的采油效率，本发明实施例提供的高流变连续相调驱剂的制备过程是根据其波及面积进行配制的，中控单元内设置有波及面积矩阵S(S1,S2,S3,……，Sn)，其中S1表示所述高流变连续相调驱剂的第一波及面积,S2所述高流变连续相调驱剂的第二波及面积,S3所述高流变连续相调驱剂的第三波及面积,Sn所述高流变连续相调驱剂的第n波及面积，所述中控单元用以根据所述波及面积矩阵中的波及面积调节所述烘干机20的烘干温度和烘干时长，进而调节所述高流变连续相调驱剂的湿度，不同的波及面积对应不同的采油效率，采油效率越高，出油更多，高流变连续相调驱剂的利用率也越高，在制备过程中，中控单元用以根据所述波及面积矩阵中的波及面积调节所述烘干机20的烘干温度和烘干时长，进而调节所述高流变连续相调驱剂的湿度，高流变连续相调驱剂的不同湿度影响其波及面积，水分子越多，且与油层的接触会更加困难，反之湿度越小，水分子的含量越少，与油层接触的更为容易，更容易进入采油层，增加其波及面积。

本发明实施例提供的高流变连续相调驱剂的制备方法，通过在水相、油相在高转速反应器10内加入引发体系后搅拌，在搅拌的过程中水相物质在油相物质中进行聚合，在聚合过程中产生聚合热，聚合热在不断的搅拌作用下进行散发出去，防止聚合热的大量堆积，发生爆炸，当反应结束后，分离过滤，将进入烘干机20，烘干机20内进行烘干，在烘干过程中可以对高流变连续相调驱剂的湿度进行控制，在烘干机20内设置有湿度传感器和温度传感器，通过对高流变连续相调驱剂的湿度进行控制，实现制备不同湿度的高流变连续相调驱剂，实现制备不同波及面积的高流变连续相调驱剂，使得高流变连续相调驱剂的制备效率更高。具体而言，所述中控单元内设置有调节矩阵A(Si,Wt1i,Wt2i),其中，Si表示所述高流变连续相调驱剂的预设波及面积,Wt1i表示在高转速反应器10内在t1i时刻的湿度,Wt2i表示在烘干机20内在t2i时刻的湿度，在制备过程中，根据高流变连续相调驱剂的波及面积调节对应时刻的湿度，若制备波及面积为S1的高流变连续相调驱剂，则需要对应调整高转速反应器10内在t11时刻的湿度为Wt11，所述烘干机20内在t21时刻的湿度为Wt21；若制备波及面积为S2的高流变连续相调驱剂，则需要对应调整高转速反应器10内在t12时刻的湿度为Wt12，所述烘干机20内在t22时刻的湿度为Wt22；若制备波及面积为Sn的高流变连续相调驱剂，则需要对应调整高转速反应器10内在t1n时刻的湿度为Wt1n，所述烘干机20内在t2n时刻的湿度为Wt2n。

在实际应用过程中，中控单元与烘干机20内的第二湿度传感器22、第二温度传感器21以及第二温度控制装置进行连接，在制备过程中，中控单元内设置有调节矩阵A(Si,Wt1i,Wt2i)，Si表示所述高流变连续相调驱剂的预设波及面积,Wt1i表示在高转速反应器10内在t1i时刻的湿度,Wt2i表示在烘干机20内在t2i时刻的湿度，通过设置在烘干机20内的第二计时器23，分别检测在t1、t2、t3……tn各个时刻的湿度，若制备第一波及面积S1的高流变连续相调驱剂，则关注在t1时刻的湿度，其他时刻的湿度也是需要进行关注的，若在t1时刻的湿度已经满足预设要求，则可以在t1时刻关闭烘干机20的开关，得到第一波及面积S1的高流变连续相调驱剂，以此类推至第n波及面积的高流变连续相调驱剂，缩短了制备时间，大大提高制备效率。

通过检测不同时刻的湿度，检测对应时刻的湿度是否满足波及面积的要求，若是满足则完成制备过程，若是不满足则继续进行烘干，得到满足要求的湿度，得到满足预设要求波及面积的高流变连续相调驱剂，使得制备过程可控，提高制备精度以及制备效率。

具体而言，所述中控单元内设置有标准烘干温度T0和烘干时长t0，所述第一湿度传感器14用以检测高转速反应器10内物质的最后时刻湿度WE，所述中控单元内设置有湿度矩阵W(w1，w2，w3，w4)，其中w1为第一标准湿度，w2为第二标准湿度，w3为第三标准湿度，w4为第四标准湿度，且w1

具体而言，在制备周期内，在高转速反应器10内进行搅拌的过程中，反应器内物质的湿度也是不断变化的，且在搅拌过程中产生的聚合热可以带走一部分水分，降低物质的湿度，或是在搅拌的过程中直接热量散出，并没有中和一部分水分，因此需要对高转速反应器10内的湿度进行检测，确定在不同时刻反应器内的温度和湿度，通过在高转速反应器10内设置有第一温度传感器13、第一湿度传感器14和第一计时器16，通过判断任意时刻的湿度与预设标准湿度进行比较，确定烘干机20的烘干温度和烘干时长，在制备过程中提前确定烘干机20的使用温度和使用时长，更为具体的，直接决定烘干机20的烘干温度和烘干时长是在高转速反应器10内物质的最后时刻，即反应物进入烘干机20之前的湿度信息。所述中控单元内设置有湿度矩阵W(w1，w2，w3，w4)，其中w1为第一标准湿度，w2为第二标准湿度，w3为第三标准湿度，w4为第四标准湿度，且w1

具体而言，所述标准烘干温度T0为50-70℃，所述烘干时长t0为0.5-1h。

传统生产工艺生产周期，需要30多小时。本发明因为是反应单体以液滴形式分散悬浮在油相里，单体的链引发、链增长、链终止都发生在液滴里，工艺过程简单，反应速率快，反应过程不停高速搅拌，聚合热极易排除。聚合物容易分离，参加反应的水分少，有利于烘干。因此，本发明的生产周期只有3-4h，其中包括在高转速反应器10内的进行搅拌的时间20-30min，进行聚合反应的时间反应2-3h以及烘干时间0.5-1h，大大缩短的制备工艺过程中的反应时长，节约时间，提高制备效率。

具体而言，还包括通过第一温度控制装置对所述高转速反应器10内的温度进行预热，预热温度为30-50℃。

具体而言，把水相物质和油相物质加入高转速反应器10后，进行预热，预热温度为30-50℃，之后加入引入体系，使得聚合过程在一个合适的温度下，以及发生聚合反应时会产生热量，若是反应的温度很低，冷热交换会影响聚合物的结构特性，通过将预热温度升高至30-50℃再加入引入体系进行聚合反应，加快反应进度，且温度适宜，降低冷热交换对聚合物胶体的影响。

具体而言，所述水相物质中还包括氢氧化钠和甲酸钠，所述油相物质中还包括白油和山梨糖醇油酸酯，所述高转速反应器10内进行搅拌的时间为20-30min。

具体而言，氢氧化钠和甲酸钠溶于水后形成水相物质，白油和山梨糖醇油酸酯构成油相物质，在高转速反应器10内进行搅拌，使得水相物质和油相物质在引发体系的作用下进行聚合，聚合后的主链具备抗细菌性能，侧基具备抗盐性能、抗剪切性能、洗涤性能，因为协同效应，流变性能大幅度提高。由于产品性能拓展，不用附加其他助剂的添加，因此成本降低。另外由于引入磺酸基团，侧基钝化，抗盐耐温性能提高，可以延缓成胶时间，成胶后基本不受地层剪切吸附的影响。

具体而言，在制备过程中，若所述第一湿度传感器14检测到的湿度达到第一预设湿度，则打开所述烘干机20的开关，若所述第二湿度传感器22检测到的湿度达到第二预设湿度，则关闭所述烘干机20的开关。

具体而言，通过检测第一传感器的湿度和第二湿度传感器22的湿度，在进行搅拌过程中，若是第一温度传感器13的湿度达到了第一预设湿度，则打开烘干机20的开关，启动烘干操作，若是第二传感器的湿度达到了第二预设湿度，满足预设要求之后，得到相应的高流变连续相调驱剂的波及面积，结束烘干过程，在本发明实施例中提供的高流变连续相调驱剂的制备方法，根据第一湿度传感器14和第二湿度传感器22决定烘干器的开闭或是关闭，实现制备过程的有效控制，实现对波及面积的有效控制。

具体而言，本发明实施例提供一种高流变连续相调驱剂，由以下重量份的组分组成，C＝C双键物质18-26份，磺酸基团物质8-15份，双螺旋结构物质8-15份，水8-15份，白油55-65份，氢氧化钠5-10份，甲酸钠0.1-1份，山梨糖醇油酸酯8-15份，引发体系0.5-1份。

具体而言，引入磺酸基团和双螺旋结构在聚合物C-C长链的长链侧基嵌段成梳形大分子结构，功能性分子侧基即可实现分子量增长，也能起到侧基封端作用。主链具备抗细菌性能，侧基具备抗盐性能、抗剪切性能、洗涤性能，因为协同效应，流变性能大幅度提高。由于产品性能拓展，不用附加其他助剂的添加，因此成本降低。由于引入磺酸基团，侧基钝化，抗盐耐温性能提高，可以延缓成胶时间，成胶后基本不受地层剪切吸附的影响。

具体而言，所述C＝C双键物质为丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述磺酸基团物质为烷基苯磺酸盐、脂肪酸磺烷基酯、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐中的一种或多种，所述双螺旋结构物质为黄原胶、甲壳素、魔芋胶、海藻胶中的一种或多种。

具体而言，本发明实施例提供的C＝C双键物质和磺酸基团物质具有多种选择，使得制备得到的高流变连续相调驱剂的可替代形式较多，使得制备原料较为丰富，可以根据实际需要选择合适的原料，使得高流变连续相调驱剂的制备更加便利。

具体而言，所述引发体系为过硫酸钾、亚硫酸氢钠、甲酸钾、乙二胺四乙酸二钠、异丙醇、聚乙二醇双丙烯酰胺、偶氮二异丁氰体系中的一种或多种。

引发体系在低温环境下引发聚合反应，加快反应过程，引发聚合速度快，且引发体系可以根据实际需要选择种类，使得高流变连续相调驱剂的制备过程更加便利。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。