[发明专利]聚合物驱油剂及其制备方法和油藏驱油方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物驱油剂及其制备方法和油藏驱油方法。

背景技术

以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为代表的聚合物驱油剂在三次采油过程中的应用极为广泛。部分水解聚丙烯酰胺水溶液的表观粘度高且在井下的粘弹性能好，能够有效地提升采油波及系数和驱油效率，进而提高原油采收率。油田使用的HPAM通常为阴离子型聚丙烯酰胺，阴离子度通常为5-40摩尔％，粘均分子量一般处于数百万至数千万之间，基本结构如下：

阴离子型聚丙烯酰胺在溶解过程中，羧酸钠基团上的钠离子极易解离形成羧基基团，分子链的相邻基团由于均呈负电性而互相排斥，促使阴离子型聚丙烯酰胺的主链伸展，增大了分子链的内摩擦，进而使得阴离子型聚丙烯酰胺的水溶液的表观粘度升高。阴离子型聚丙烯酰胺分子链上的酰胺基在一定条件下也能水解生成羧基基团，但是，酰胺基的水解速率相对慢得多。油田常利用阴离子型聚丙烯酰胺的上述特性，通过调控其水解度来实现含有阴离子型聚丙烯酰胺的聚合物驱油剂在井下的长效增粘或深度调剖效果。

含有阴离子型聚丙烯酰胺的驱油剂的粘度是影响这类驱油剂驱采能力的关键因素，而其粘度又受到聚合物分子量、水解度及配水水质等诸多因素的影响。其中配水水质的影响尤为显著，因为在配水中的K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等金属离子的含量较高时，上述金属离子具有显著的压缩双电层和去水化作用，能够屏蔽聚合物负电荷，使阴离子型聚丙烯酰胺分子链卷曲成团，导致含有阴离子型聚丙烯酰胺的驱油剂的表观粘度急剧下降。

我国大部分油田处于高含水期，会产生大量油田采出水。将油田采出水用于配制阴离子型驱油剂一方面可以节省清水资源，另一方面还可以减轻油田对采出水进行处理的压力。但是油田采出水的矿化度极高，并且油田采出水含有大量能够屏蔽聚合物负电荷的K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等金属离子，这些金属离子的存在直接导致含有阴离子型聚丙烯酰胺的驱油剂的表观粘度急剧下降。尽管采用矿化度较低的清水能够避免驱油剂的表观粘度急剧下降，但是我国油田普遍清水水源不足，并且采用清水来配制驱油剂必然加重油田的经济负担。

因此，目前多采用矿化度较低的清水配制聚合物驱油剂母液，然后用高矿化度的油田采出水稀释聚合物驱油剂母液的方法来减少阴离子型聚丙烯酰胺与矿物离子的接触时间，从而减少驱油剂的粘度损失，但是这种方法的增粘效果并不明显，不得不加大聚丙烯酰胺的使用量，以使驱油剂的表观粘度满足使用要求，这显然又提高了驱油剂的成本。

综上，如何低成本地制备高表观粘度的含有阴离子型聚丙烯酰胺的驱油剂仍然是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服目前油田即使先采用清水配制阴离子型聚丙烯酰胺母液，再用油田采出水进行稀释，也很难获得高粘度的聚合物驱油剂的问题，提供一种能够低成本地制备高粘度的聚合物驱油剂的方法。

本发明的发明人在研究中发现：尽管采用矿化度较低的清水来配制阴离子型聚丙烯酰胺母液，再用高矿化度的油田采出水来稀释所述阴离子型聚丙烯酰胺母液，能够缩短阴离子型聚丙烯酰胺与油田采出水中大量存在的金属阳离子的接触时间，但是这样的操作过程实际上并不能避免油田采出水中的金属阳离子对于羧基阴离子的屏蔽作用，进而很难获得高粘度的驱油剂；但是，如果用阴离子度为5-35摩尔％的阴离子型聚丙烯酰胺来制备聚合物驱油剂，并将所述聚合物驱油剂在注入油井之前，用微波进行辐照，则可以在短时间内获得高粘度的聚合物驱油剂。其原因可能是：用微波进行辐照能够催化阴离子型聚丙烯酰胺中的酰胺键的水解反应，在注井前快速在所述阴离子型聚丙烯酰胺的分子链上形成大量带有负电荷的羧基基团，从而增大聚合物分子链内和分子链之间的相互排斥作用，迫使卷曲的分子链重新伸展开来，从而获得高粘度的驱油剂，并且上述微波辐照还不会对驱油剂在井下的长效驱油效果产生不利影响。由此完成了本发明。

本发明提供了一种聚合物驱油剂的制备方法，该方法包括提供第一溶液，所述第一溶液含有阴离子型聚丙烯酰胺，其中，所述第一溶液的溶剂为矿化度为3000-20000毫克/升的水，所述阴离子型聚丙烯酰胺的阴离子度为5-35摩尔％，该方法还包括将所述第一溶液用微波进行辐照，以催化水解。

本发明还提供了一种根据本发明的方法制得的聚合物驱油剂。