一种可分解聚合物微球深部调驱剂及其制备方法.pdf

本发明公开了一种可分解聚合物微球深部调驱剂及其制备方法。该深部调驱剂是由丙烯酰胺单体，耐温耐盐单体，可分解交联单体共聚而成，其制备方法为反相悬浮聚合。所述可分解交联单体为聚乙二醇双丙烯酸酯类单体，该类交联单体具有温度依赖性，可通过调节其加量控制分解温度及时间，以适应不同油藏温度。本发明可分解聚合物微球深部调驱剂具有微米级尺寸大小，与油藏孔喉尺度相匹配，初始粘度低，易进入油藏深部，起初吸水膨胀，与深部调剖剂类似，封堵高渗层，促使液流转向。随后，在油藏温度下，逐渐分解为线性聚合物，使水相增粘，实现后期聚合物深部驱油。注入一种体系，即可达到深部调剖和深部驱油双重功能，具有潜在的应用价值。

权利要求书
1.  一种可分解聚合物微球深部调驱剂，其特征在于，该深部调驱剂是由丙烯酰胺单体，耐温耐盐单体，可分解交联单体共聚而成，其制备方法为反相悬浮聚合。所述可分解交联单体为聚乙二醇双丙烯酸酯系列单体，该类交联单体具有温度依赖性，可通过调节其加量控制分解温度及时间，以适应不同油藏温度。

2.  根据权利要求1所述的可分解聚合物微球深部调驱剂，其制备步骤如下：依次称取20～25g主单体丙烯酰胺，3～8g耐温耐盐单体，如甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯腈(AN)，N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)中的一种或几种加入到25～30g蒸馏水中，用20％氢氧化钠溶液调节水相PH为7～10。称取6～10g分散剂，0.15～1g可分解交联单体聚乙二醇双丙烯酸酯加入到42～50g白油中作为油相。将上述水相与油相混合，采用高剪切乳化机进行混合搅拌30min后，将上述混合均匀的油包水分散体系转入三口烧瓶中，通氮气除氧1h后加入0.02～0.06g偶氮脒类引发剂V-50，在50～55℃引发反应，即可得到尺寸为微米/亚微米级的可分解聚合物微球深部调驱剂。取适量产品用丙酮/乙醇(体积比为1:3)离心洗涤除去未反应的单体和油相，50℃下烘干，即得固体粉末状产品。

说明书一种可分解聚合物微球深部调驱剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于油藏深部调驱的可分解聚合物微球深部调驱剂，属于油田化学领域。
背景技术
由于油藏本身的非均质性及长期的水驱开发，目前，我国大多数油田已进入高含水/特高含水阶段，面临注水开发效率低，剩余油挖潜难度大等问题。因此，如何提高水驱效率、延缓产量递减是当前三次采油技术面临的主要问题。长期实践证明，通过调剖堵水来改变液流方向，提高波及系数是实现油田控水稳油技术的有效措施。但常规调剖堵水技术，由于体系中化学剂浓度高，成胶速度快，从而限制了其注入量和有效距离，只能改善井眼附近的吸水剖面和产液剖面，对于远井作用甚微。因此，为解决远井地带水窜问题，进一步提高采收率，有必要进行深部调驱。
深部调驱技术是向地层中注入具有一定封堵作用且可向地层深部移动的化学剂，封堵地层高渗条带及大孔道，迫使注入流体转向提高注入流体波及体积，同时调驱剂在后续注入流体作用下可向地层深部运移驱油，可以同时起到剖面调整和驱替的双重作用。目前，国内外常用的深部调驱技术多为深部调剖剂(弱凝胶、预交联颗粒、交联聚合物微球等+驱油剂(聚合物、表面活性剂、表面活性剂+聚合物)等双液法调驱剂，如中国专利“一种交联聚合物微球-聚合物复合深部调驱剂及其使用方法”(专利号CN102286274 A)，该复合调驱体系由0.01％～0.3％交联聚合物微球+0.05％～0.5％水溶性聚合物组成，适用于具有非均质多孔介质的注水开发油藏。但该法增加了施工工序。有研究报道单液法调驱剂胶态分散凝胶(CDG)具有深部调驱的潜力(郭志东等，CDG与聚合物的驱油特征研究，油田化学，2009,26(1)：84-90)；但因其应用条件苛刻，耐温抗盐性差而在国内的推广使用受限。近年来，聚合物微球因其环保、尺寸可控、强度高、易弹性变形、化学稳定性良好、对地层满足“进得去、堵得住、能移动”的特性而被证明是一种优异的深部调驱剂(王代流等，交联聚合物微球深部调驱技术 及其应用，油气地质与采收率，2008,15(2)：82-88)；中国专利”含有核壳结构凝胶微球的乳液深部调驱剂的制备方法及乳液深部调驱剂(专利号CN 102399345 A)，但从严格意义上来讲，其只能是一种深部调剖剂，仅仅只是进入地层深部封堵高渗层迫使液流转向提高波及体积，并不能提高洗油效率。因此本发明在现有聚合物微球的基础上，制备了一种可分解聚合物微球，使兼具深部调剖和驱油双重功能。克服了现有技术的缺陷，可实现真正意义上的深部调驱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼具深部调剖和驱油双重功能的可分解聚合物微球深部调驱剂及其制备方法。通过该方法制得的可分解聚合物微球深部调驱剂，具有尺寸小易注入，可进入地层深部，在地层温度下吸水膨胀可封堵高渗层，改善层间矛盾，同时在后期分解为线性聚合物进行驱油以提高驱油效率，兼具调剖和驱油双重功能。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
(1)可分解聚合物微球深部调驱剂的制备
本发明采用反相悬浮法制备可分解聚合物微球深部调驱剂。依次称取20～25g主单体丙烯酰胺，3～8g耐温耐盐单体，如甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯腈(AN)，N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)中的一种或几种加入到25～30g蒸馏水中，用20％氢氧化钠溶液调节水相PH为7～10。称取6～10g分散剂，0.15～1g可分解交联单体聚乙二醇双丙烯酸酯加入到42～50g白油中作为油相。将上述水相与油相混合，采用高剪切乳化机进行混合搅拌30min后，将上述混合均匀的油包水分散体系转入三口烧瓶中，通氮气除氧1h后加入0.02～0.06g偶氮脒类引发剂V-50，在50～55℃引发反应，即可得到尺寸为微米/亚微米级的可分解聚合物微球深部调驱剂。取适量产品用丙酮/乙醇(体积比为1:3)离心洗涤除去未反应的单体和油相，50℃下烘干，即得固体粉末状产品。
(2)可分解聚合物微球深部调驱剂作用原理
可分解聚合物微球深部调驱作用原理如图1所示。(a)注入可分解微球前，注入水沿高渗层窜流，加剧了层间矛盾，使得低渗层的剩余油无法驱出，导致水驱效果变差。(b)可分解聚合物微球随着注入水进入地层，起初，可分解聚合物微球扮演深部调剖剂的角色，吸水膨胀，优先进入并封堵高渗层，迫使液流转向，启动低渗层。(c)可分解聚合物微球发生形变，通过喉道继续向地层深部运移，进行下一轮封堵，如此反复进行，实现深部调剖。(d)随着油藏温度的升高和时间的推移，可分解聚合物微球分解为线性聚合物，使得水相粘度增加，此时可分解聚合物微球扮演聚合物的角色，从而实现油藏深部聚合物驱。由此可见，注入一种体系，即可实现深部调剖和深部驱油双重功能。
本发明具有以下有益效果：(1)体系初始粘度低，便于注入，施工工艺简单。(2)具有微米/亚微米级尺寸，与油藏的孔喉尺度相匹配，可实现对油藏孔喉的有效封堵。(3)可分解，在油藏温度下，随着时间延长，可分解为线性聚合物，实现深部聚合物驱。(4)注入一种体系，即可实现深部调驱作用。(5)兼具深部调剖和深部驱油双重功能。
附图说明
图1为本发明可分解聚合物微球深部调驱剂深部调驱示意图
图中：1.注入水，2.可分解聚合物微球，3.原油，4.岩石，5.线性聚合物。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于此。
一、可分解聚合物微球深部调驱剂的制备
实施例1：称取42g白油、6.5g Span80、1g OP-10、0.8g可分解交联剂聚乙二醇双丙烯酸酯(200)混合均匀后作为油相置于烧杯中，称取25g去离子水、20g丙烯酰胺(AM)、5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为水相置于烧杯中，完全溶解后用质量分数为20％NaOH溶液调体系pH为7～8。将上述水相和油相混合，用高剪切乳化剂以转速10000r/min高速搅拌30min后得到油包水型分散体系，将上述分散体系转入三口烧瓶中，同时通氮气1h后，加入引发剂 0.04g V-50，在300r/min下反应3h，即得乳白色乳液产品。如需固体粉末产品，取适量产品用丙酮/乙醇(体积比为1:3)离心，洗涤数次，在50℃真空恒温箱中烘干即可得到固体粉末状产品。
二、可分解聚合物微球在水中的分解性能评价
(1)可分解聚合物微球深部调驱剂的分解过程
实施例2：用自来水配制质量分数为0.3％的可分解聚合物微球分散体系，在90℃恒温箱中老化，分别取老化0d，1d，3d，10d后的分散样，在偏光显微镜下观察其形貌结构，并测定体系粘度。其结果见表1。
表1 可分解聚合物微球深部调驱剂的分解过程
老化天数(d)0137微球平均粒径(μm)12.338.6部分分解完全分解粘度(mPa·s)2.53.315.427.8
由表1，在显微镜下观察，微球初始状态呈球形结构，其平均粒径为12.3微米，粘度与水相当。由此可见，微球具有小的尺寸，易注入地层。老化1天后，微球吸水膨胀，粒径增大越3倍，此时仍可观察到球形结构，粘度几乎无变化。老化3天，微球球形结构数量减少，且球形结构边缘模糊，体系开始有粘度。老化7天，几乎观察不到球形结构，体系粘度达到最大。由此证明，KFW分解过程为先溶胀后溶解。
(2)可分解聚合物微球深部调驱剂在不同矿化度下的分解性能
实施例3：用清水配制质量分数为0.3％的可分解聚合物微球分散体系，外加不同量的NaCl(0g/L、5g/L NaCl、10g/L NaCl)，在90℃下老化不同天数，取出，测定不同老化天数可分解聚合物微球深部调驱剂水溶液分散体系的粘度。结果见表2。
表2 矿化度对可分解聚合物微球分解性能的影响

由表2可以看出，老化1天，可分解聚合物微球深部调驱剂水溶液分散体系粘度较低，基本与水相当，从而说明其具有良好的注入性，在较小的泵注压力下即可进入地层深部。随着老化天数的增加，体系粘度呈上升趋势，在7天左右粘度达到最大，清水中可达25mPa·s以上，盐水中略有下降，但都保持在20mPa·s以上。从而说明，在老化后期，可分解聚合物微球深部调驱剂完全分解为线性聚合物，进而实现后期聚合物深部驱油的作用，且具有一定的抗盐性，
(3)可分解聚合物微球深部调驱剂在不同温度下的分解性能
实施例4：用自来水配制质量分数为0.3％的可分解聚合物微球分散体系，分别在不同温度下老化(70℃、90℃、100℃、110℃、120℃)，到达老化天数取出，测定各老化温度下可分解聚合物微球深部调驱剂水溶液分散体系的粘度。结果见表3。
表3 老化温度对可分解聚合物微球深部调驱剂分解性能的影响

由表3，随着温度升高，可分解聚合物微球深部调驱剂分解速率显著提高。90℃老化时，粘度达到最大值需要7天，而120℃老化时仅需要3天粘度即可达到最大值，并且其粘度可达48mPa·s，较90℃高，但随着老化时间的延长，其粘度有所下降，之后保持在25mPa·s左右，与90℃后期老化粘度相当。由此可见，可分解聚合物微球分解速率具有温度依赖，分解后形成的聚合物具有一定的热稳定性。可实现高温油藏(100～120℃)的深部调驱。
(4)可分解聚合物微球在油中的分解性能
实施例5：用某油田原油(原油室温粘度为10.3mPa.s)配制质量分数为0.3％的可分解聚合物微球油分散体系，在不同温度下(70℃、90℃)老化，定期取出，测定不同老化温度下可分解聚合物微球在油分散体系粘度，结果见表4。
表4 可分解聚合物微球深部调驱剂在油中的分解性能

由表4，随时间延长，油相粘度几乎不变，与原油粘度基本相当。显微镜观察，微球颗粒尺寸几乎与初始尺寸相当。由此可见，可分解聚合物微球不能在油中膨胀，并且不能使油相增粘。由此说明，当聚合物微球颗粒进入油层后，将不会对油层产生封堵。