高溫高鹽中低滲油藏提高采收率的驅油組合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高溫高鹽中低滲油藏提高采收率的驅油組合物及其制備方法和 應用。
【背景技術】
[0002] 國內各大油田經過一次、二次采油，原油含水率不斷增加，部分大油田先后進入三 次采油階段。聚合物驅是三次采油的主要技術方法，驅油機理清楚，工藝相對簡單，技術日 趨成熟，是一項有效的提高采收率技術措施。聚合物的驅油機理主要是利用水溶性聚丙烯 酰胺分子鏈的粘度，改善驅替液的流度比，提高驅替效率和波及體積，從而達到提高采收率 的目的。由于三次采油周期長，深層油井溫度高，因此，三次采油用聚合物必須有良好的增 粘、耐溫、抗鹽、抗剪切性，并且性能長期穩定。
[0003] 早期常用于強化石油開采（E0R)的聚合物驅的工業產品僅有部分水解聚丙烯酰 胺（PAM)，它依賴于高分子量和聚合物分子鏈上的離子和強極性側基的排斥作用而達到增 粘效果。但是，高分子量聚合物當受到較大的拉伸和剪切應力時，易于發生機械降解而喪失 粘度，在低滲透率巖層中注入聚合物時尤為明顯。水溶液中的陽離子，尤其是二價離子，會 屏蔽聚合物中的離子基團，使聚合物分子鏈卷曲，流體力學體積減小甚至沉淀，從而使增粘 性大大降低。當地層深度達20000英尺時，油層溫度較高（約KKTC)，聚丙烯酰胺（PAM)中 的酰胺基在高溫水溶液中易水解，使聚合物溶液的抗鹽性急劇下降。近年來，有關耐溫抗鹽 型聚丙烯酰胺的研究主要通過在聚合物主鏈上引入大側基或剛性側基提高聚合物的熱穩 定性、引入抑制水解的單體或對鹽不敏感的單體進行共聚來提高聚合物的耐水解及抗鹽性 能，或通過疏水基團的疏水締合作用來改善聚合物的耐溫抗鹽性能。但由于共聚單體的質 量或價格使得聚合物難以達到高分子量或產品具有較高的成本，在工業生產或在三次采油 實際應用上會受到一些限制。目前三次采油中，能滿足耐溫抗鹽要求的聚合物很少，不是價 格太高就是性能不穩定，特別是不能滿足礦化度l〇〇〇〇〇mg/L以上，85°C以上高溫的要求。
[0004] 疏水締合水溶性聚合物是指在聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團的一 類水溶性聚合物。由于其獨特的增粘、抗鹽、抗剪切等溶液性質，作為新型聚合物驅油劑應 用于高鹽、高剪切油藏開發具有良好的應用前景。因為在聚合物分子中引入疏水基團而生 成的疏水締合型共聚物，在水介質中它的疏水鏈節以類似于表面活性劑方式聚集并締合， 大分子線團的有效流體力學體積增大，水介質粘度提高，較大的側基對聚合物分子主鏈起 到屏蔽作用，減弱鹽離子對-c〇(T基團的影響；并且較大的側基還具有一定的空間位阻效 應，增強鏈的剛性。
[0005] 但是現有研究表明該類聚合物的締合能力和水溶性之間相互矛盾，水溶性好的聚 合物往往疏水單體的碳鏈較短或含量較低，締合效應不明顯，需在較高的聚合物濃度下才 表現出一定的締合效果滿足抗溫抗鹽性能；而含有長鏈或高含量的疏水單體的聚合物締合 能力很強，抗溫抗鹽性能好，但水溶性差，往往需要很長的時間才能完全溶解，失去了工業 化應用的價值。如何能在二者之間找到理想的平衡點，是該類聚合物能否廣泛應用于三次 采油過程的關鍵。
[0006] 國內在疏水締合聚合物方面開展了大量研究，其中西南石油學院、成都科技大學、 中石油勘探開發研究院、石油大學、中北大學等均取得了較好的進展和成果。
[0007] 馮茹森等（CN1793189A)采用膠束共聚法合成了含丙烯酰胺、丙烯酸鈉和烯丙 基-烷基苯基醚三種結構單元的疏水締合聚合物，雖然有較好的增粘效果，但烯丙基-烷基 苯基醚單體的合成較為復雜；鐘傳蓉等（CN101293944A、CN 101148582A)合成了含乙烯基 稠環芳烴作為疏水單體的疏水締合聚合物，聚合過程時間較長，只評價了 45°C下聚合物在 淡水及鹽水中的增粘效果，抗鹽效果評價了 NaCl濃度〈100000mg/L、CaCl2濃度〈lOOOmg/ L的情況；歐陽堅等（CN1317501)高分子量疏水締合聚合物，在75°C總礦化度12000mg/L， 其中Ca2+和Mg 2+為300mg/L，樣品濃度為1500mg/L，采用布氏粘度計，剪切速率為36. 7s 1 粘度為15. 6~12. 4mPa. s ;孔瑛等（CN1528734、CN1528797)合成了含氟碳基團的超高 分子量水溶性疏水締合型聚合物，評價了其在勝利鹽水（總礦化度6000mg/L，鈣鎂離子 500mg/L)7(TC條件下的增粘性，其中含氟丙烯酸酯疏水單體的價格昂貴；江立鼎（新一 族疏水締合聚丙烯酰胺的合成及其水溶液的流變性能，2007年碩士論文）采用表面活性 單體NaAMC 14S與AM水溶液均相共聚合的方法成功的制備了具有疏水嵌段結構的共聚物 NaAMC14S/AM，克服了膠束共聚合使用普通表面活性劑所帶來的若干缺點，共聚物NaAMC14S/ AM的疏水微嵌段的長度可以通過調節外加電解質的用量來控制，但研究工作偏重于理論， 沒有在實際油田礦藏條件下的評價結果。
[0008] 縱觀上述研究，目前合成疏水締合聚合物最常用的方法是自由基膠束聚合法，采 用此種方法聚合時需要加入大量的表面活性劑（如SDS)使疏水單體增溶在膠束內，但在 聚合過程中加入大量的表面活性劑對聚合物的締合行為有顯著的影響，這些表面活性劑 在聚合產物中與疏水鏈段相互作用，劣化了疏水締合水溶性聚合物的性能。如果要除去 這些表面活性劑，會增加分離及純化等后處理過程的復雜性。為了簡化后處理過程并增 強聚合物的溶解性，可采用本身就具有表面活性的疏水性單體。這類單體同時含有疏水 基團和親水基團，在共聚合時不需要另外加入表面活性劑，可直接采用傳統的自由基水溶 液聚合，并且可使疏水單體高度無序無規則地引入共聚物中。但國外有研究（Ezzell，S. A.，McCormick, C. L.，Macromoleculesl992, 25 (7)，1881 ~1886)發現，這類離子型疏水單 體的共聚物在水溶液中的臨界締合濃度是膠束共聚物相同疏水鏈長度的2倍以上，這點對 疏水締合聚合物在工業上的應用極為不利。由此可見，國內外研究人員對疏水締合水溶性 聚合物的結構、性質、增粘機理及應用做了大量研究、探索工作，但聚合物的評價基本根據 大慶或勝利油田某些礦藏條件，溫度和礦化度都不屬于高溫高鹽型，對于礦化度l〇〇〇〇〇mg/ L以上，85°C以上高溫的條件幾乎沒有涉及。
[0009] 本發明在對離子型、兩性疏水締合水溶性聚合物及疏水改性聚電解質的合成、結 構表征及溶液性質方面進行廣泛、深入的研究基礎上，利用具有表面活性的單體與其相反 電荷的離子型單體之間的相互作用，一是離子型單體對表面活性單體有增溶作用，不需在 聚合時另加表面活性劑，二是可以形成兩性疏水締合聚合物，即使在疏水單體較低含量下 聚合物也具有高效增粘及優良的耐溫、抗鹽和長期穩定性，并且不需后水解過程，不但有助 于長期老化性能，還降低了生產能耗，又不影響產品的溶解性；在干燥過程中加入一定量的 粘穩劑和表面活性劑，不但有助于聚合物的溶解并發揮協同增粘作用，還進一步增強了抗 老化性能。本發明所述的適用于高溫高鹽苛刻油藏的聚合物流度控制劑具有高增粘性、正 鹽敏性（遇鹽變稠）、一定范圍的正溫敏性（升溫變稠）和較低的臨界膠束濃度，以及優良 的長期老化性，適合于總礦化度超過10萬mg/L、溫度大于85°C的苛刻油藏驅油的要求，在 三次采油工程中具有良好的應用前景。
[0010] 但是在進行疏水締合聚合物與驅油用表面活性劑復配研究時發現發現，二者混溶 性不好，溶液出現較多絮狀物，粘度比純聚合物下降明顯；在以二元驅形式進行填砂管驅油 提高采收率研究時發現，二元驅提高采收率幅度很小，可能是疏水締合聚合物與驅油用表 面活性劑產生了較為嚴重的色譜分離。
【發明內容】
[0011] 本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中存在的由于疏水締合聚合物在近 井地帶注入性差、只能用于中高滲油藏，以及疏水締合聚合物容易與驅油用表面活性劑產 生色譜分離的問題，提供一種高溫高鹽中低滲油藏提高采收率的驅油組合物，可以很好地 改進驅油用疏水締合聚合物現場注入性，而且大為改善了疏水締合聚合物與驅油用表面活 性劑的復配性能。
[0012] 本發明所要解決的技術問題之二是提供一種解決技術問題之一的高溫高鹽中低 滲油藏提高采收率的驅油組合物的制備方法。
[0013] 本發明所要解決的技術問題之三是提供一種解決技術問題之一的高溫高鹽中低 滲油藏提高采收率的驅油組合物在油田采油中的應用。
[0014] 為了解決上述技術問題一，本發明采用以下技術方案如下：一種高溫高鹽中低滲 油藏提高采收率的驅油組合物，以重量份數計，包含以下組分：
[0015] a) 0· 01~1份抗吸附劑；
[0016] b) 0· 05~3份疏水締合聚合物；
[0017] c) 0· 2~5份驅油用表面活性劑；
[0018] d) 91 ~99. 8 份的水；
[0019] 其中，所述的抗吸附劑選自非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑中的一種 或兩種以上。
[0020] 上述技術方案中，所述非離子型表面活性劑優選自烷基酚與環氧乙烷加成物、月旨 肪醇與環氧乙烷加成物、聚乙二醇中的至少一種或兩種以上的混合物，其中，所述烷基酚與 環氧乙烷加成物、脂肪醇與環氧乙烷加成物中環氧乙烷加成數優選為4~30 ;所述陰離子 型表面活性劑優選自CS_C16烷基硫酸鈉、CS_C 16烷基苯磺酸鈉中的至少一種或兩種以上的混 合物；聚乙二醇優選自分子量4000~20000。
[0021] 上述技術方案中，所述驅油用表面活性劑不是本發明的關鍵，可以是本領域常用 的各種適合于油田采油的表面活性劑，例如但不限定優選為烷醇酰胺型非離子表面活性 劑、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽陰離子型表面活性劑、甜菜堿型兩性離子表面活性劑等中的 至少一種。所述水也不是本發明的關鍵，可以是本領域常用的各種類型的水，例如但不限定 為去離子水、礦物質水、自來水、河水、油田采出水/注入水等等。
[0022] 上述技術方案中，所述疏水締合聚合物的分子量在200萬~2000萬之間，由包括 的以下組分在復合引發劑的存在下反應制得，以重量份數計：
[0023] a) 5~99. 9份的非離子水溶性單體；
[0024] b)0~50份陰離子單體或/和陽離子單體；