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一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法

阅读：478发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于石油工程提高石油采收率领域，用于石油开发调驱调剖增油控水作业中，具体涉及一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，该超分子聚合物凝胶微球的制备采用反相乳液聚合的方法，在不加交联剂的情况下，通过单体间大量氢键的作用，形成稳定的聚合物凝胶微球，为丙烯酰胺与含羟基不饱和单体、含羟基大分子单体的共聚物。与现有技术相比，本发明不使用交联剂，没有化学键交联，超分子聚合物凝胶微球分解后形成具有一定粘度的线性聚合物，同时，最终的分解成小分子化合物，无固相残渣，降低了化学键交联微球降解产生的片状残渣堵塞地层纳微米尺度孔道的风险。，下面是一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，其特征在于：超分子聚合物凝胶微球采用反相乳液聚合的方法，由丙烯酰胺与含羟基不饱和单体、含羟基大分子单体共聚，通过分子间大量氢键作用形成，超分子聚合物凝胶微球分散在油相和乳化剂形成的乳液中，其包括以下步骤：
步骤一，将1～5g丙烯酰胺，1～5g含羟基不饱和单体和0.1～10g含羟基大分子单体，溶于23～100g去离子水中，形成清澈均匀的水相，所述小分子单体与含羟基大分子单体的质量比为1:(0.05～1)；
步骤二，将0.5～40g乳化剂加入到11～160g非极性介质中，搅拌均匀，形成油相；
步骤三，将油相加热到30～70℃，在100～500r/min搅拌速度下，滴加水相，形成透明或半透明或乳白色乳液的反相乳液，用氮气置换空气0.3～1h，加入亚硫酸氢钠水溶液和过硫酸铵水溶液引发聚合反应，反应时间为2～3h，得到超分子聚合物凝胶微球。
2.根据权利要求1所述的一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述含羟基不饱和单体是羟甲基丙烯酰胺，羟乙基丙烯酰胺，丙烯酸甘油酯，丙烯酸乙二醇单酯，丙烯酸季戊四醇单酯，丙烯酸三乙醇胺单酯中的至少两种。
3.根据权利要求1所述的一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述含羟基大分子单体是丙烯酸聚乙二醇单酯，丙烯基酚聚氧乙烯醚，乙烯基酚聚氧乙烯醚，丙烯醇聚氧乙烯醚，丙烯醇聚氧丙烯醚，丙烯醇聚氧乙(丙)烯醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述乳化剂是失水山梨醇脂肪酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚，琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的至少一种组成，其质量比为(0.3～
3)：1。
5.根据权利要求1所述的一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述非极性介质为白油，正己烷，柴油，煤油中的一种。

说明书全文

一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于石油工程提高石油采收率技术领域，具体涉及的是一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法。

背景技术

[0002] 随着非常规油气藏的开发，深部调驱技术呈现出了良好的提高原油采收率潜力，已成为近十几年来各大石油公司及科研院所的研究热点。在深部调驱技术中，聚合物微球的措施效果远远优于聚丙烯酰胺溶液，交联流动性凝胶以及预交联体膨颗粒等，可适应于不同油气储集层条件，达到大幅度提高原油开采效率的目的。

[0003] 聚合物微球的原始尺寸为纳米级至微米级，进入到地层后，遇水膨胀后与其匹配的孔喉处遭到捕获，或通过架桥理论实现封堵，对孔道内的流体产生阻力，改变液流方向，达到封堵效果。高注入压力下，聚合物微球会发生变形，继而突破地层的捕获作用向前推进运移，对地层更深处产生多次封堵的效果，具备堵而不死的技术优点，从而实现深部调驱的作用效果。

[0004] 根据聚合机理不同，聚合物微球制备方法有反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、反相悬浮聚合法等等，得到的微球主要为均质实心球、空心球和核壳结构微球以及多层结构微球。中国专利CN106589259A公开报道的“耐温抗盐聚合微球制备方法”，是采用反相微乳液聚合法，以二乙烯基苯、亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸醋、季戊四醇三丙烯酸醋中的至少一种为交联剂制备耐温抗盐聚合微球。中国专利CN107098999A公开报道的“一种空心聚合微球调剖剂及其制备方法”，该方法以带双不饱和双键的疏水单体作为交联剂，通过水包油包双重乳液聚合制备空心聚合微球，具备用量少，成本低的特点。中国专利CN106866880A公开报道的“多分散聚丙烯酰胺微球体系及其制备方法”，采用多步聚合的方法，分三次引发聚合，以亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、聚乙二醇二丙烯酸醋和季戊四醇三丙烯酸醋等中的一种或两种以上为交联剂，制备多分散聚丙烯酰胺微球体系，含有纳米、微米、毫米级聚合物微球，可以满足严重非均质地层的调剖调驱要求。中国专利CN104829784A公开报道的“一种可分解聚合物微球深部调驱剂及其制备方法”，采油反相悬浮聚合的方法，由丙烯酰胺单体，耐温耐盐单体以及聚乙二醇双丙烯酸酯类可分解交联单体共聚而成。前期吸水膨胀，起到深部调剖的作用；在油藏温度下，后期可分解得到线型聚合物，实现深部驱油。现有公开报导的微球制备技术数量很多，虽一定程度上改善了波及体积，但制备过程中均使用交联剂进行化学交联，也称“硬交联”，分解产物多为残渣碎片，存在污染、封堵地层的风险。

[0005] 本发明一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球，利用丙烯酰胺与含羟基不饱和单体、含羟基大分子单体，在不加交联剂的情况下发生共聚反应，通过分子间大量氢键的作用而形成微球。此微球分解后形成具有一定粘度的线型聚合物，可达到深部调驱的目的。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法。该方法制备的聚合物凝胶微球是在没有交联剂存在下，单体共聚后依靠分子间大量的氢键所形成。通过打开聚合物凝胶微球内部氢键，形成具有粘度的聚合物，适用于油藏的深部调驱，石油开发调驱调剖增油控水作业；同时，该微球分解后无固相残渣，不会污染地层。

[0007] 本发明一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，其特征在于：超分子聚合物凝胶微球采用反相乳液聚合的方法，由丙烯酰胺与含羟基不饱和单体、含羟基大分子单体共聚，通过分子间大量氢键作用形成，超分子聚合物凝胶微球分散在油相和乳化剂形成的乳液中。

[0008] 一种深部调驱用超分子聚合物凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：

[0009] (1)将1～5g丙烯酰胺，1～5g含羟基不饱和单体和0.1～10g含羟基大分子单体溶于23～100g去离子水中，形成清澈均匀的水相，所述小分子单体与含羟基大分子单体的质量比为1:(0.05～1)；

[0010] (2)将0.5～40g乳化剂加入到11～160g非极性介质中，搅拌均匀，形成油相；

[0011] (3)将油相加热到30～70℃，在100～500r/min搅拌速度下，滴加水相，形成透明或半透明或乳白色乳液的反相乳液，用氮气置换空气0.3～1h，加入亚硫酸氢钠水溶液和过硫酸铵水溶液引发聚合反应，反应时间为2～3h，得到超分子聚合物凝胶微球。

[0012] 作为对上述方法的进一步改进，所述的含羟基不饱和单体是羟甲基丙烯酰胺，羟乙基丙烯酰胺，丙烯酸甘油酯，丙烯酸乙二醇单酯，丙烯酸季戊四醇单酯，丙烯酸三乙醇胺单酯中的至少两种。

[0013] 作为对上述方法的进一步改进，所述的含羟基大分子单体是丙烯酸聚乙二醇单酯，丙烯基酚聚氧乙烯醚，乙烯基酚聚氧乙烯醚，丙烯醇聚氧乙烯醚，丙烯醇聚氧丙烯醚，丙烯醇聚氧乙(丙)烯醚中的至少一种。

[0014] 作为对上述方法的进一步改进，所述的乳化剂是由失水山梨醇脂肪酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚，琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的至少一种组成，其质量比为(0.3～3)：1。

[0015] 作为对上述方法的进一步改进，所述的非极性介质为白油，正己烷，柴油，煤油中的一种。

[0016] 本发明的有益效果：本发明的超分子聚合物凝胶微球合成过程中不加入交联剂，精简了合成步骤；同时微球前期可起到封堵作用，氢键打开后形成粘性聚合物，实现聚合物驱油，具有深部调驱功能；该微球降解过程为氢键和化学键的断裂，最终的分解残留物以小分子形式存在，无固相残渣，对地层无污染。

具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 在100g去离子水中，依次加入5g丙烯酰胺，2g羟甲基丙烯酰胺，3g丙烯酸甘油酯和10g乙烯酸聚乙二醇单酯，溶解均匀，形成水相；将10g失水山梨醇脂肪酸酯(Span-60)，10g聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween-80)加入到100g白油中，搅拌均匀，形成的油相。将油相加热到40℃，在200r/min搅拌速度下，滴加水相至油相，得到透明或半透明或乳白色乳液，用氮气置换空气15min，加入2％过硫酸铵水溶液2mL，2％亚硫酸氢钠2mL，40℃下引发聚合反应，反应时间为2h，得到超分子聚合物凝胶微球。

[0019] 实施例2

[0020] 在80g去离子水中，依次加入3g丙烯酰胺，2g羟甲基丙烯酰胺，3g羟乙基丙烯酰胺和5g乙烯酸聚乙二醇单酯，溶解均匀，形成水相；将8g失水山梨醇脂肪酸酯(Span-80)，10g烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)加入到100g白油中，搅拌均匀，形成的油相。将油相加热到60℃，在300r/min搅拌速度下，滴加水相至油相，得到透明或半透明或乳白色乳液，用氮气置换空气15min，加入2％过硫酸铵水溶液2mL，2％亚硫酸氢钠2mL，60℃下引发聚合反应，反应时间为2h，得到超分子聚合物凝胶微球。

[0021] 实施例3

[0022] 在50g去离子水中，依次加入2g丙烯酰胺，1g丙烯酸乙二醇单酯，3g羟乙基丙烯酰胺和5g丙烯基酚聚氧乙烯醚，溶解均匀，形成水相；将5g失水山梨醇脂肪酸酯(Span-85)，8g烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)加入到80g白油中，搅拌均匀，形成的油相。将油相加热到50℃，在400r/min搅拌速度下，滴加水相至油相，得到透明或半透明或乳白色乳液，用氮气置换空气15min，加入2％过硫酸铵水溶液2mL，2％亚硫酸氢钠2mL，50℃下引发聚合反应，反应时间为2h，得到超分子聚合物凝胶微球。

[0023] 实施例4

[0024] 在100g去离子水中，依次加入4g丙烯酰胺，3g丙烯酸季戊四醇单酯，2g羟乙基丙烯酰胺和9g丙烯醇聚氧乙烯醚，溶解均匀，形成水相；将8g失水山梨醇脂肪酸酯(Span-85)，10g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)加入到120g白油中，搅拌均匀，形成的油相。将油相加热到70℃，在500r/min搅拌速度下，滴加水相至油相，得到透明或半透明或乳白色乳液，用氮气置换空气15min，加入2％过硫酸铵水溶液2mL，2％亚硫酸氢钠2mL，70℃下引发聚合反应，反应时间为2h，得到超分子聚合物凝胶微球。

[0025] 本发明的超分子聚合物凝胶微球合成过程中不加入交联剂，精简了合成步骤；同时微球前期可起到封堵作用，氢键打开后形成粘性聚合物，实现聚合物驱油，具有深部调驱功能；该微球降解过程为氢键和化学键的断裂，最终的分解残留物以小分子形式存在，无固相残渣，对地层无污染。

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