[发明专利]核壳结构聚合物微球及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种核壳结构聚合物微球，包括阳离子型聚合物内核和阴离子型聚合物外壳，所述阴离子型聚合物外壳具有式I所示的结构单元。使用本发明提供的核壳结构聚合物微球作为油田调剖剂具有易注入、粒径可控、耐盐、可疏水缔合等优点。

技术领域

本发明涉及油田开采技术领域，具体涉及一种核壳结构聚合物微球及其制备方法和应用。

背景技术

我国对能源的需求越来越大，但国内油田的采收率相对较低。国内的大多数油田已经过了长期的注水开采，长期的冲刷使得油田的地质条件恶化，地下水窜通道较多，原油分布分散，非均质性非常严重。对于非均质地层，驱替很难波及到含油的低渗透层，造成无效注入比例增加，开采成本增加，原油采收率低。

由丙烯酰胺单体交联聚合得到的聚丙烯酰胺微球可作为油田调剖剂。采用反相微乳液聚合或反相乳液聚合得到的纳米或微米尺寸的聚合物微球，初始尺寸远小于地层孔喉尺寸，可以随注入水顺利进入地层深部，并具有很好的变形性。微球在地层中不断向前运移，逐渐吸水溶胀，可以对高渗油藏进行封堵，迫使注入水改变流动方向进入中低渗透层从而提高注入水的波及体积、提高原油的采收率。

刘晓非等人的专利CN 103739778A设计制备出具有阳离子内核和阴离子外壳的聚丙烯酰胺微球，具有突出的吸水膨胀性能、较高的强度、耐剪切性和耐温抗盐性，但在内核与外壳之间会形成互穿网络结构。因此，有必要寻求一种制备具有阳离子内核阴离子外壳非互穿结构的聚丙烯酰胺微球的方法，有助于微球的深度运移和封堵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种具有耐盐性和疏水缔合能力的核壳结构聚丙烯酰胺纳米微球，在三次采油中作为深度调剖堵水剂使用，具有较高的封堵率。

本发明所要解决的技术问题之二是克服反相微乳液聚合制备核壳结构聚丙烯酰胺纳米微球时易形成互穿网络的问题。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一、解决技术问题之二相对应的一种带疏水链的核壳结构耐盐聚丙烯酰胺纳米微球的制备方法，采用两步反相微乳液聚合得到所述纳米微球。

在第一方面，本发明提供了一种核壳结构聚合物微球，包括阳离子型聚合物内核和阴离子型聚合物外壳，所述阴离子型聚合物外壳具有式I所示的结构单元，

其中，R₁、R₂和R₃相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C6的烷基；R₄选自C4-C15的烷基；n为0,1或2。

根据本发明的优选实施方式，式I中，R₁、R₂和R₃相同或不同，各自独立地选自氢和C1-C3的烷基；R₄选自C4-C15的烷基。

根据本发明的一些实施方式，所述阳离子型聚合物内核包括丙烯酰胺结构单元、阳离子单体结构单元、共价键交联剂结构单元。

根据本发明的一些实施方式，所述阴离子型聚合物外壳还包括丙烯酰胺结构单元和共价键交联剂结构单元。

根据本发明的一些实施方式，所述阳离子型聚合物内核的原料包括：

按重量份数计，丙烯酰胺单体3～50份，阳离子单体1～25份，油溶性溶剂30～50份，乳化剂3～20份，水10～50份，以及

按所述丙烯酰胺单体和阳离子单体的总重量百分比计，络合剂0.01～0.5％，电解质盐0.1～5％，交联剂0.01％～0.5％，引发剂0.02～0.3％。

根据本发明的优选实施方式，所述水为去离子水。

根据本发明的一些实施方式，所述阴离子型聚合物外壳的原料包括：