一種溫敏型聚合物體系及其制備方法和應用與流程

本發明涉及油田開發領域，更具體地，涉及一種溫敏型聚合物體系及其制備方法和應用。
背景技術：
：我國陸上油田早在20世紀七十年代就在大慶油田和新疆克拉瑪依油田進行了聚合物驅的先導性現場驅油試驗，并取得了較好的效果，現在我國陸上油田聚合物驅油技術已經是一項相對比較成熟的技術了。以我國大慶油田為代表的聚合物驅工業化應用技術，無論從規模上還是從經濟效益上都處于世界領先水平。聚合物驅所用的聚合物一般情況下是部分水解聚丙烯酰胺，這種聚合物溶液的特性是隨著溫度的升高，粘度逐漸降低。在地面條件下，溫度比較低，聚合物溶液的粘度較高，當注入到地下后，在油藏高溫條件下，聚合物溶液的粘度大幅度降低。同時，聚合物溶液在攪拌、溶解及溶液泵送與注入及在地層內流動過程中，由于粘度高，會發生明顯的剪切降解，分子鏈在剪切作用下將發生斷裂，導致增粘能力降低。如果注入時聚合物溶液的粘度較低，而在儲層條件下粘度升高，就可以避免注入過程中的粘度損失，并且在較低注入壓力下就可以進入地層深部。因此，采用溫敏性聚合物體系，即在室溫下聚合物溶液粘度不大，在攪拌、溶解及溶液泵送與注入過程中聚合物溶液粘度損失相對較小，同時粘度低有利于注入到地層中，進入地層后由于溫度升高，聚合物溶液粘度提高，有利于改善油水流度比、擴大聚合物驅提高采收率的效果。溫敏型聚合物在最近幾十年中得到了廣泛的發展，并受到高度的重視， 可以應用于藥物緩釋、分子機器、納米模板等，近幾年來這方面的研究報道大量增加。目前廣泛研究和應用的有2類溫敏高分子聚合物：一種是丙烯酰胺聚合物類，包括聚n-疏水基取代丙烯酰胺，如聚n-丙基丙烯酰胺；另一種則是以聚環氧乙烷(peo)為親水鏈段，以聚環氧丙烷(ppo)、聚環氧丁烷(pbo)或者聚乳酸(pla)等為疏水鏈段的嵌段共聚物(如pluronic@，tetronic@等)。溫敏型聚合物在一定溫度范圍下可以與水互溶，如果高于臨界溶解溫度，則高分子水溶液發生相分離，出現凝膠-溶膠相變。因此這類聚合物可以用于藥物緩釋等，雖然在過去幾十年中這類報道很多，但是距離真正的實際應用還很遠。目前的溫敏型聚合物也不能直接用于油藏應用。技術實現要素：本發明的目的是提供一種溫敏型聚合物體系及其制備方法。通過向含有溫敏基團的聚合物溶液中添加增效劑和助劑，形成在油藏溫度條件下具有溫敏特性的聚合物溶液體系，以實現低溫粘度低、高溫粘度高的目的，從而有利于提高油藏的原油采收率。為了實現上述目的，本發明提供一種溫敏型聚合物體系，該溫敏型聚合物體系包括：聚合物、增效劑、助劑和水；其中，所述聚合物為含丙烯酰胺水溶性聚合物；所述增效劑為聚羧酸(鹽)和/或有機磷化合物；所述助劑為氯化鋁、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅和氯化鋯中的至少一種；其中，以水的體積為基準，所述聚合物的濃度為500-5000mg/l；以聚合物體系的總重量為基準，所述增效劑的含量為0.02-0.5wt％，所述助劑以金屬離子計的含量為0.05-0.5wt％。本發明還提供一種上述溫敏型聚合物體系的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)使聚合物溶解于水中，得到聚合物溶液；(2)向所述聚合物溶液中加入助劑、增效劑后攪拌直至溶解。本發明的溫敏性聚合物體系為透明均相體系，在地面條件下，所述溫敏性聚合物體系的粘度較低，進入地層后隨溫度升高，溶液粘度大幅度提高，有利于大幅度提高采收率。本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明圖1為不同增效劑濃度下聚合物體系的粘溫曲線。圖2為不同聚合物濃度下聚合物體系的粘溫曲線。圖3為不同助劑濃度下聚合物體系的粘溫曲線。具體實施方式本發明提供一種溫敏型聚合物體系，該溫敏型聚合物體系包括：聚合物、增效劑、助劑和水；其中，所述聚合物為含丙烯酰胺水溶性聚合物；所述增效劑為聚羧酸(鹽)和/或有機磷化合物；所述助劑為氯化鋁、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅和氯化鋯中的至少一種；其中，以水的體積為基準，所述聚合物的濃度為500-5000mg/l；以聚合物體系的總重量為基準，所述增效劑的含量為0.02-0.5wt％，所述助劑以金屬離子計的含量為0.05-0.5wt％。優選地，以水的體積為基準，所述聚合物的濃度為1000-3000mg/l。優選地，以聚合物體系的總重量為基準，所述增效劑的含量為0.2-0.3wt％。優選地，以聚合物體系的總重量為基準，所述助劑以金屬離子計的含量為0.1-0.5wt％。優選地，所述聚合物為疏水締合聚合物、梳型聚合物和抗鹽聚合物中 的至少一種。所述聚合物可以為多元共聚聚合物。進一步優選地，所述聚合物的分子鏈上含有磺酸基、羧酸基和n-異丙基丙烯酰胺基中的至少一種。根據本發明，所述聚羧酸(鹽)優選為聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸-磺酸鹽-酰胺基三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽四元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽三元共聚物、聚甲基丙烯酸、馬來酸-丙烯酸共聚物和水解聚馬來酸酐中的至少一種。本發明中，聚羧酸(鹽)是指聚羧酸和/或聚羧酸鹽，以下相似表達方式所表達的含義與此類同。根據本發明，所述有機磷化合物優選為氨基三亞甲基膦酸(鹽)、羥基乙叉二膦酸(鹽)、乙二胺四甲叉膦酸(鹽)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(鹽)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(鹽)、多元醇磷酸酯、2-羥基膦酰基乙酸(鹽)、己二胺四甲叉膦酸(鹽)、多氨基多醚基甲叉膦酸(鹽)和雙1,6亞己基三胺五甲叉膦酸(鹽)中的至少一種。其中，膦酸鹽和乙酸鹽各自獨立地優選為鈉鹽、鉀鹽和銨鹽中的至少一種。根據本發明，所述水優選為油田回注污水、油田注入清水、模擬鹽水和蒸餾水中的至少一種。本發明提供上述溫敏型聚合物體系的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)使聚合物溶解于水中，得到聚合物溶液；(2)向所述聚合物溶液中加入助劑、增效劑后攪拌直至溶解。當所用水中含有較多雜質時，該方法優選包括：在溶解聚合物之前，將水進行過濾處理。所述過濾例如為濾膜過濾，所述濾膜可以為常規孔徑的濾膜，例如可為0.45微米的濾膜。使聚合物溶解的方法可以為攪拌，例如，在600轉/分轉速下攪拌溶解2小時。本發明對助劑和增效劑的加入順序沒有特別限定，優選地，先加入助劑，攪拌均勻后再加入增效劑。本發明的所述溫敏型聚合物體系可作為油藏用驅油劑。通過以下實施例對本發明進行進一步的說明。以下實施例中，所有粘度均通過brookfilddvⅲ型流變儀測定。實施例1：增效劑濃度的影響(1)用模擬鹽水(含氯化鈉34g/l)配制1500mg/l的聚合物水溶液(聚合物為法國snf公司的c6240)，在600轉/分轉速下溶解2小時；(2)向1500mg/l的聚合物水溶液中加入助劑(氯化鎂)，使其濃度為0.3wt％，加入不同濃度的增效劑h(二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽)，攪拌均勻使各組分充分溶解。(3)測定不同體系在各溫度下的粘度，結果見表1和圖1。表1不同增效劑濃度對聚合物體系粘度的影響(粘度單位：mpa.s)編號組成30℃40℃50℃60℃70℃80℃a1500mg/lc624019.4315.8512.6210.618.016.89b1500mg/lc6240+0.02％h19.4315.8512.6210.618.016.89c1500mg/lc6240+0.1％h19.4616.2314.116.1526.2531.93d1500mg/lc6240+0.2％h20.2617.7619.4566.155.1641.84e1500mg/lc6240+0.3％h21.3619.4618.5233.0247.7841.09f1500mg/lc6240+0.4％h22.2819.1517.525.3540.5935.49g1500mg/lc6240+0.5％h22.5219.1117.2624.8638.9534.75實施例2：聚合物濃度的影響(1)用模擬鹽水(含氯化鈉34g/l)配制5000mg/l的聚合物水溶液(聚合物為法國snf公司的c6240)，在600轉/分轉速下溶解2小時；(2)用模擬鹽水(含氯化鈉34g/l)稀釋5000mg/l的聚合物水溶液， 配制成500mg/l、1000mg/l、1500mg/l、3000mg/l的聚合物溶液，在各個溶液中加入助劑(氯化鎂)，使其濃度為0.3wt％，攪拌均勻后再分別加入增效劑h(具體為二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽)，使其濃度為0.2wt％，攪拌均勻使各組分充分溶解。(3)測定不同體系在各溫度下的粘度，結果見表2和圖2。表2不同聚合物濃度對聚合物體系粘度的影響(粘度單位：mpa.s)編號組成30℃40℃50℃60℃70℃80℃a500mg/lc6240+0.02％h8.358.2153.2754.3546.8141.62b1000mg/lc6240+0.2％h11.1711.0379.2771.8464.2846.94c1500mg/lc6240+0.2％h20.2617.7699.4566.155.1641.84d3000mg/lc6240+0.2％h188.5200.8562.4650.4543.2478.2e5000mg/lc6240+0.2％h244.8302.6657.5700.4611.5505實施例3：助劑濃度的影響(1)用模擬鹽水(含氯化鈉34g/l)配制1500mg/l的聚合物水溶液(聚合物為法國snf公司的c6240)，在600轉/分轉速下溶解2小時；(2)向1500mg/l的聚合物水溶液中加入助劑(氯化鎂)，使其濃度分別為0.05wt％、0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％，攪拌均勻后加入0.2wt％增效劑h(具體為二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽)，攪拌均勻使各組分充分溶解。(3)測定不同體系在各溫度下的粘度，結果見表3和圖3。表3不同助劑濃度對聚合物體系粘度的影響(粘度單位：mpa.s)助劑濃度30℃40℃50℃60℃70℃80℃0.05％30.9928.0625.724.5920.2916.570.10％27.8524.5422.426.33118.899.590.30％20.2617.7699.4566.155.1641.840.50％18.9821.4865.9165.3354.8453.51當前第1頁12