本發(fā)明屬于高礦化度油藏驅(qū)油劑制備領(lǐng)域，特別涉及一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑。

背景技術(shù)：

本發(fā)明前，各油田聚合物驅(qū)提高采收率普遍采用的是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)作為驅(qū)油劑，HPAM作為驅(qū)油劑在使用過程中，存在著一些局限性和技術(shù)弱點，特別是HPAM抗鹽性能差，在高鹽(礦化度高于10000mg/L)條件下，HPAM會發(fā)生明顯的熱氧降解和水解作用，使其增黏效果變差，控制水油流度比的能大降低，導(dǎo)致聚合物力大驅(qū)的效果大幅度降低。兩親聚合物由于引入了少量的疏水基團(tuán)，在溶液中形成可逆的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使兩親聚合物擁有良好的增黏、抗溫抗鹽和抗剪切性能，有望替代HPAM成為高溫高鹽油藏聚合物驅(qū)的驅(qū)油劑。但普通的兩親聚合物屬于離子型兩親聚合物，在高鹽油藏中，由于鹽的靜電屏蔽作用，普通兩親聚合物的粘度會降低，無法滿足高鹽油藏聚合物驅(qū)的要求。本發(fā)明的一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑在高鹽油藏中具有優(yōu)異的流度控制能力，具有非常大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述不足，本發(fā)明為高鹽油藏聚合物驅(qū)提供一種抗高鹽水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑，該驅(qū)油劑通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，以丙烯酰胺作為親水單體，引入甜菜堿型功能單體，使其具有“反聚電解質(zhì)”特性，同時，引入少量帶有剛性基團(tuán)且含有長鏈烷基的水溶性季銨鹽類單體作為締合單體，在引發(fā)劑的作用下，通過自由基共聚合反應(yīng)得到一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑，使其在高鹽油藏中具有優(yōu)異的流度控制能力。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑，其結(jié)構(gòu)式如下：

其中，x、y為大于零的自然數(shù)。

優(yōu)選的，所述驅(qū)油劑的重均分子量為1×10⁶～1.47×10⁶。

優(yōu)選的，所述驅(qū)油劑的紅外光譜圖如圖2所示。

本發(fā)明還提供了一種鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑的制備方法，以丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸內(nèi)鹽(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基對乙烯基芐基氯化銨(VDAC)為聚合單體，在引發(fā)劑存在條件下，進(jìn)行共聚反應(yīng)，即得。

優(yōu)選的，所述AM、DMMPPS、VDAC的摩爾比為75-85：15-25：0.5-2。

優(yōu)選的，所述引發(fā)劑用量占聚合單體總質(zhì)量的0.01％-0.1％。

優(yōu)選的，所述共聚反應(yīng)采用自由基聚合法。

優(yōu)選的，所述共聚反應(yīng)的引發(fā)溫度為35℃～45℃。

優(yōu)選的，所述共聚反應(yīng)在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。

本發(fā)明還提供了上述的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑在處理高礦化度油藏中的應(yīng)用，所述油藏地層水礦化度高于1×10⁴mg/L，油藏溫度不高于80℃。

本發(fā)明的目的是通過以下措施來實現(xiàn)的：發(fā)明一種鹽增黏兩親聚合物驅(qū)油劑。一種鹽增黏兩親聚合物驅(qū)油劑，包括丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸內(nèi)鹽(DMMPPS)，N,N-二甲基十二烷基對乙烯基芐基氯化銨(VDAC)，引發(fā)劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA)。鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑各聚合單體的摩爾百分比分別為AM(75％-85％)、DMMPPS(15％-25％)、VDAC(0.5％-2％)，單體在溶劑去離子水中的質(zhì)量濃度為20％-30％，引發(fā)劑用量占單體總質(zhì)量的0.01％-0.1％，引發(fā)溫度為35℃-45℃,采用自由基聚合法進(jìn)行共聚反應(yīng)，聚合反應(yīng)過程中應(yīng)N₂保護(hù)。合成產(chǎn)物的特征是油藏地層水礦化度越高，其黏度越大，增黏效果越好，控制水油流度比的能力越強，并具有一定的耐溫性能。

本發(fā)明的有益效果

(1)本發(fā)明用于高礦化度油藏聚合物驅(qū)，由于聚合物結(jié)構(gòu)中含有甜菜堿型功能單體，使其具有明顯的“反聚電解質(zhì)”特性，同時，通過分子設(shè)計，在締合單體中引入剛性基團(tuán)，從而使其具有一定的耐溫性能。

(2)本發(fā)明制備方法簡單、驅(qū)油效率高、實用性強，易于推廣。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。

圖1是驅(qū)油劑的合成路線圖。

圖2是驅(qū)油劑的紅外光譜圖。

圖3是驅(qū)油劑在不同鹽濃度下的掃描電鏡圖；其中，(a)驅(qū)油劑在3×10⁴mg/L氯化鈉溶液中；(b)驅(qū)油劑在20×10⁴mg/L氯化鈉溶液中。

圖4氯化鈉濃度與驅(qū)油劑分子平均粒徑的關(guān)系曲線圖。

圖5氯化鈉濃度與驅(qū)油劑表觀黏度的關(guān)系曲線圖。

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

實施例1

鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑各聚合單體的摩爾比為AM:DMMPPS:VDAC＝84:15:1，單體在溶劑去離子水中的質(zhì)量濃度為25％，引發(fā)劑用量占單體總質(zhì)量的0.05％，引發(fā)溫度為40℃，采用自由基聚合法進(jìn)行共聚反應(yīng)。其具體合成方法、相關(guān)表征及性能測試如下所述。

一、鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑的合成方法

采用自由基聚合法合成出鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑。準(zhǔn)確稱取一定量的丙烯酰胺、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸內(nèi)鹽、N,N-二甲基十二烷基對乙烯基芐基氯化銨溶于一定量的去離子水中，各聚合單體的摩爾比為AM:DMMPPS:VDAC＝84:15:1，單體的總質(zhì)量濃度為25％，然后置于250mL三口燒瓶中，不斷攪拌使之溶解。將三口燒瓶置于恒溫水浴中，通入N₂并攪拌0.5小時至溶液澄清。用注射器將引發(fā)劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液注入，引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的0.05％。升溫至40℃，繼續(xù)通入N₂不斷攪拌，將三口燒瓶密封放置6小時，最后得透明膠狀產(chǎn)物，取出剪成小塊，用乙醇沉淀提純?nèi)危?jīng)真空干燥、造粒得兩親聚合物產(chǎn)品，計算產(chǎn)率為92％左右。合成路線如圖1所示：

二、鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑的表征及性能

1、驅(qū)油劑組成表征：

采用Vario EL Ⅲ(Elementar,Germany)元素分析儀對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑的組成進(jìn)行分析表征，其C、H、N、S各元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為48.19％、6.98％、17.25％、1.41％，得到參與聚合反應(yīng)的各單體真實摩爾比為AM:DMMPPS:VDAC＝84.15:14.89:0.96，結(jié)果表明各單體能很好的參與共聚反應(yīng)。

2、驅(qū)油劑紅外表征：

采用紅外光譜儀(NICOLET 6700,USA)對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行紅外表征，如圖2所示。3420cm^-1為-NH₂的伸縮振動峰,1660cm^-1為C＝O的伸縮振動峰，1450cm^-1為C-N和N-H的混合面彎曲振動峰，說明合成產(chǎn)物中含有丙烯酰胺鏈段。此外，1190cm^-1為S＝O的伸縮振動峰,1040cm^-1為S-O的伸縮振動峰，602cm^-1為C-S伸縮振動峰，說明N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸內(nèi)鹽被成功的引入到聚合物分子鏈段中。2930cm^-1為-CH₃的特征吸收峰，1320cm^-1為-N-CH₃伸縮振動峰，964cm^-1為季銨鹽特征吸收峰，727cm^-1為長鏈烷基-(CH₂)_n-的搖擺振動峰，說明N,N-二甲基十二烷基對乙烯基芐基氯化銨也被成功引入到聚合物分子鏈中。

3、驅(qū)油劑在溶液中的微觀形貌：

采用Phenom ProX臺式掃描電鏡(Phenom,USA)對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑在溶液中的微觀形貌進(jìn)行表征，如圖3所示。結(jié)果表明鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑在不同濃度下的鹽溶液中由于締合作用均能形成超分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

驅(qū)油劑在不同濃度鹽溶液中的平均粒徑：

采用Nano ZS90(Malvern Instrument,England)納米粒度分析儀對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑在不同濃度鹽溶液中的平均粒徑進(jìn)行測試(測試溫度為25℃，驅(qū)油劑濃度為500mg/L)，如圖4所示。結(jié)果表明隨著鹽濃度的增大，驅(qū)油劑在鹽溶液中的平均粒徑隨之增大，說明甜菜堿型功能單體的內(nèi)鹽鍵被外加的鹽破壞，驅(qū)油劑分子的流體力學(xué)半徑增大。

4、驅(qū)油劑在鹽溶液中的鹽增黏特性：

采用DV-II(Brookfield,USA)黏度計對合成出的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑在不同濃度鹽溶液中的表觀黏度進(jìn)行測試(測試溫度為45℃，轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分鐘)，并采用另外一種驅(qū)油劑HPAM(分子量為1200萬，水解度為25％)進(jìn)行性能對比，如圖5所示。結(jié)果表明對于均為2000mg/L相同加量的兩種驅(qū)油劑來說，當(dāng)氯化鈉濃度從0增加到20×10⁴mg/L時，鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑的表觀黏度從14.3mPa·s增加到了61.2mPa·s，而HPAM驅(qū)油劑的表觀黏度從109mPa·s降低到了1.8mPa·s。說明本發(fā)明的鹽增黏水溶性兩親聚合物驅(qū)油劑具有明顯的鹽增黏特性。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。