一种无机硅磷酸盐低聚物的制备及其应用.pdf

本发明涉及一种无机硅磷酸盐低聚物的制备及其应用，该无机硅磷酸盐低聚物的制备方法，该方法包括下列步骤：室温条件下，取10～50份的Na2SiO3溶于300～500份的水中，搅拌20分钟，溶液澄清后，加入10～60份的Na3PO4搅拌60分钟，溶液澄清后加入1～5份交联剂继续搅拌3～4小时，然后升温至60～80℃，恒温8～12小时，蒸干溶剂得到白色粉末，将白色粉末放入高温炉中800～1000℃焙烧6～8小时，降

1、  一种无机硅磷酸盐低聚物的制备方法，该方法包括下列步骤：室温条件下，取10～50份的Na₂SiO₃溶于300～500份的水中，搅拌20分钟，溶液澄清后，加入10～60份的Na₃PO₄搅拌60分钟，溶液澄清后加入1～5份交联剂继续搅拌3～4小时，然后升温至60～80℃，恒温8～12小时，蒸干溶剂得到白色粉末，将白色粉末放入高温炉中800～1000℃焙烧6～8小时，降至室温得到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物，上述的原料按重量份计量。

2、  权利要求1所制备的无机硅磷酸盐低聚物在三次采油中的应用，将无机硅磷酸盐低聚物-表面活性剂-聚合物配制成三元复合驱油体系，该驱油体系包括以下几种组分：
(1)阴离子表面活性剂0.05％～0.3％，
(2)聚合物0.1％～0.3％，
(3)无机硅磷酸盐低聚物0.3％～1.0％，
(4)余量为油田注入清水或污水，各组分按重量百分比计。

3、  根据权利要求2所述的无机硅磷酸盐低聚物在三次采油中的应用，其特征为：阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐中的一种或几种；聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺分子量为300～5000万。

一种无机硅磷酸盐低聚物的制备及其应用
技术领域：
本发明涉及一种油田采油用的新的无机硅磷酸盐低聚物，具体地说涉及用无机硅磷酸盐低聚物替代现三元复合驱ASP体系中的强碱的方法。
背景技术：
三元复合驱油技术是油田的开采继聚合物驱后，近几年发展起来的一种新的提高采收率的方法，该技术已成为原油持续稳产的主要接替采油技术。三元复合驱是由碱、表面活性剂及聚合物组成，各组分按一定的比例而制成驱油体系，简称ASP。从已经使用的三元复合驱的油田矿场的结果来看，采收率比水驱提高20％以上，其经济效益和社会效益十分可观。但是，在矿场也同时发现，由于采用高浓度的强碱，各矿场不同程度出现了对底层的伤害、三元采出井结垢、卡泵、杆断现象等问题。当前三元复合驱需要解决的技术问题的途径，就是采用无碱的或弱碱的三元驱油体系，同时体系应具有缓蚀、阻垢性能。
发明内容：
为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种无机硅磷酸盐低聚物制备技术及其应用，由该方法制备的无机硅磷酸盐低聚物适用于盐-表面活性剂-聚合物三元复合驱油，该驱油体系能与原油形成10^-3mN/m甚至10^-5mN/m超低界面张力，可大幅提高原油采收率。有缓蚀率达到＞80％、阻垢性能＞50％，可有效地解决了强碱对地层的伤害、设备的腐蚀等问题。
本发明的技术方案是：该无机硅磷酸盐低聚物的制备方法包括下列步骤：室温条件下，取10～50份的Na₂SiO₃溶于300～500份的水中，搅拌20分钟，溶液澄清后，加入10～60份的Na₃PO₄搅拌60分钟，溶液澄清后加入1～5份交联剂继续搅拌3～4小时，然后升温至60～80℃，恒温8～12小时，蒸干溶剂得到白色粉末，将白色粉末放入高温炉中800～1000℃焙烧6～8小时，降至室温得到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物，上述的原料按重量份计量。
无机硅磷酸盐低聚物具有如下特点：
1、硅磷酸盐低分子聚合物在溶液中具有体积大、较强的络合能力，可有效络合钙镁等高阶态阳离子；
2、多电荷的离子体，在水溶液中分散性好、稳定；
3、高电荷的离子，对高价态离子有很强的静电作用；
4、该产品部分水解，其水溶液呈弱碱性。
上述方法制备的无机硅磷酸盐低聚物在三次采油中的应用，将无机硅磷酸盐低聚物-表面活性剂-聚合物配制成三元复合驱油体系，该驱油体系包括以下几种组分：
(1)阴离子表面活性剂0.05％～0.3％，
(2)聚合物0.1％～0.3％，
(3)无机硅磷酸盐低聚物0.3％～1.0％，
(4)余量为油田注入清水或污水，各组分按重量百分比计。
上述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐中的一种或几种；聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺分子量为300～5000万。
上述表面活性剂-聚合物-无机盐三元复合驱油体系与大庆地下原油可以达到10^-3～10^-5mN/m的超低界面张力，可有效地驱替油层中的剩余油，提高原油采收率25％(00IP)以上。
本发明所述配方体系在三次采油中的应用，在配方体系中加入聚合物为水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～5000万。它具有控制粘度的作用。本发明所述的一种用于三次采油用表面活性剂配方体系在实际应用，当油田是均质地层或低渗透油田时，就不需要加入聚合物，可以单独使用表面活性剂，还可以加入无机盐；对于中高渗透油田，可以使用表面活性剂，加入无机盐，还可以进一步加入聚合物，都能够达到最佳驱油效果。
本发明所述表面活性剂配方体系在三次采油中的应用中，表面活性剂可以是一种，也可以是几种表面活性剂，还可以进一步加入其他阴离子表面活性剂/非离子表面活性剂/两性表面活性剂组成新的配方体系与地下原油能够达到10^-3～10^-5mN/m的超低界面张力，提高原油采收率。
在实际应用中，由于油田区块的不同，油藏条件不一致，原油、地下水、粘土矿物的成分不同，因此针对不同的油藏条件，就可选择不同组合、不同比例制成表面活性剂-聚合物-无机盐三元复合驱油体系，以达到最佳驱油效果。
本发明所制备的无机硅磷酸盐低聚物与表面活性剂、聚合物所组成的三元复合驱油体系具有以下优点：
(1)不含碱，本发明中表面活性剂配方体系在无碱条件下，仍能与地下原油形成10^-3～10^-5mN/m的超低界面张力，不但克服了在现场应用时高浓度强碱对地层和油井的巨大伤害，而且也符合环保要求，对设备无伤害，能够达到最佳的驱油效果；
(2)表面活性剂极低的浓度0.05％条件下，本发明无机盐复合体系，仍能与地下原油形成超低界面张力；
(3)具有良好的缓蚀阻垢性能；
(4)可以提高原油采收率25％(00IP)以上，且成本很低，可以为油田带来巨大的经济效益。
本发明具有如下有益效果：该无机硅磷酸盐低聚物可替代现有三元复合驱中的强碱，与表面活性剂、聚合物形成新的三元复合体系。该无机硅磷酸盐低聚物复合体系与原油形成超低界面张力，可大幅提高原油采收率。同时具有缓蚀、阻垢性能。可有效地解决了强碱对地层的伤害、设备的腐蚀等问题。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
室温条件下，取30份的Na₃SiO₃溶于350份的水中，搅拌20分钟，溶液澄清后，加入40份的Na₃PO₄搅拌60分钟，溶液澄清后加入2份交联剂HLX-1继续搅拌3小时。然后升温至65℃，恒温9小时，蒸干溶剂，等到白色粉末。将白色粉末放入高温炉中850℃焙烧8小时，降温至室温等到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该产品溶于水。
实施例2：
室温条件下，取20份的Na₂SiO₃溶于350份的水中，搅拌20分钟，溶液澄清后，加入60份的Na₃PO₄搅拌60分钟，溶液澄清后加入3份交联剂HLX-1继续搅拌3小时。然后升温至75℃，恒温8小时，蒸干溶剂，等到白色粉末。将白色粉末放入高温炉中900℃焙烧6小时，降温至室温等到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该产品溶于水。
实施例3：
室温条件下，取50份的Na₂SiO₃溶于500份的水中，搅拌20分钟，溶液澄清后，加入20份的Na₃PO₄搅拌60分钟，溶液澄清后加入5份交联剂HLX-1继续搅拌4小时。然后升温至80℃，恒温12小时，蒸干溶剂，等到白色粉末。将白色粉末放入高温炉中950℃焙烧8小时，降温至室温等到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该产品溶于水。
一、缓蚀性能的测定：
下述实施例按照《中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000，水处理剂缓蚀性能的测定-旋挂片法》，采用RCC-I型旋转挂片腐蚀试验仪进行缓蚀实验。试片为20^#碳钢，温度为50℃，预膜时间24h，运行时间48h，旋转挂片速度为75r/min。阻垢实验方法主要参照《中华人民共和国国家标准GB/T16632 1996，水处理剂阻垢性能的测定一一碳酸钙沉积法》，实验过程不添加硼砂。实验水质分别如表1和表2所示，总硬度和总碱度分别以CaCO₃计。
仪器：RCC-I旋转挂片仪，恒温水浴锅。
试验试剂：硅酸钠、水玻璃、层状硅酸钠、磷酸三钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、硼砂、氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、EDTA、酒石酸、柠檬酸等分析测试用试剂均为分析纯。
二、阻CaCO₃垢性能测定：
参照GB/T 6632-96“水处理剂阻垢性能的测定”。阻CaCO₃垢性能评定试验条件：[Ca²⁺]＝250mg/L、[HCO3^-]＝250mg/L(均以CaCO₃计)，pH9.0，80℃，10hr。
三、界面张力的测定：
1、大庆采油厂，其水质和原油性质如下：
①水质矿化度：4500mg/L，NaCI＝3460.6mg/L。，Na2SO4＝147.9mg/L，KCl＝839.4mg/L。，NaHCO3＝185.2mg/L
②地层渗透率：2.5μm²；油层温度：45℃；含蜡量24.12wt％；
③原油密度：0.87g/mL；原油粘度：13.4mPaS(56℃)。
2、油水界面张力的测定：
实验条件：45℃；界面张力的转速5000转/分钟；
3、仪器：500型旋转滴界面张力仪。
实施例4：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.05％；(2)聚丙烯酰胺0.15％；(3)无机硅磷酸盐低聚物0.4％；(4)余量为油田注入清水或污水
实施例5：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.05％；(2)聚丙烯酰胺0.15％；(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％；(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例6：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.15％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.3％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例7：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.15％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例8：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.10％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例9：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.10％，(3)无机硅磷酸盐低聚物1.0％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例10：
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.15％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例11：
(1)重烷基苯磺酸磺酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.10％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例12：
(1)烷基苯磺酸钠盐0.05％，(2)聚丙烯酰胺0.15％，(3)无机硅磷酸盐低聚物1.0％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例13：
(1)烷基苯磺酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.15％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例14：
(1)烷基苯磺酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.10％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例15：
(1)烷基苯磺酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.2％，(3)无机硅磷酸盐低聚物1.0％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例16：
(1)石油磺酸钠盐0.05％，(2)聚丙烯酰胺0.1％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例17：
(1)石油磺酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.1％(3)，无机硅磷酸盐低聚物0.8％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例18：
(1)石油磺酸钠盐0.2％，(2)聚丙烯酰胺0.1％(3)，无机硅磷酸盐低聚物1.0％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例19：
(1)石油磺酸钠盐03％，(2)聚丙烯酰胺0.1％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例20：
(1)石油羧酸钠盐0.05％，(2)聚丙烯酰胺0.1％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.4％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例21：
(1)石油羧酸钠盐0.1％，(2)聚丙烯酰胺0.1％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例22：
(1)石油羧酸钠盐0.2％，(2)聚丙烯酰胺0.1％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例23：
(1)石油羧酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.1％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例24：
(1)石油羧酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.15％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例25：
(1)石油羧酸钠盐0.3％，(2)聚丙烯酰胺0.2％，(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8％，(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例1-实施例3各原料采用重量份，实施例4-实施例25各组分采用重量百分比。
以上实施例界面张力、缓蚀阻垢性能测定结果   表1