基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂及其溶解方法

1.本发明属于油气田开发领域生产应用方向，涉及一种基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂及其溶解方法。


背景技术：

2.丙烯酰胺类聚合物广泛地应用于石油开采领域的聚合物驱和调整注水井吸水剖面技术中。聚合物驱作为油田开发提高采收率的重要方法之一，在国内外陆上油田得到广泛的应用。但是，受海上油田油藏、环境和工程条件的制约，聚合物驱油技术在海上稠油油田提高采收率中的使用面临着许多挑战。石油勘探开发研究院油化所的研究人员首先于1995年开始研究疏水缔合水溶性聚合物，结果发现这类聚合物有良好的抗温、抗盐和抗剪切能力，但在盐水中使用时，需要加入稳定剂。
3.疏水缔合聚合物是在亲水性大分子链上引入疏水基团的聚合物。同时，由于疏水基团的引入，其在水中的溶解能力有所降低；在常温(20℃～30℃)下，采用常规的搅拌方法溶解时间较长，由于海上油田平台的空间和承重非常有限，提供聚合物驱配注系统空间有限，及大地制约了疏水缔合聚合物在海上油田的大规模推广应用。因此，针对海上平台空间小、承重有限的现状，必须加速疏水缔合聚合物的溶解速度，缩短溶解时间，才能满足海上油田大规模实施聚合物驱的需要。
4.为了解决目前疏水缔合聚合物的溶解速度慢，不能满足海上油田大规模实施聚合物驱的需要的主要矛盾，本发明提供了基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂及其溶解方法，该疏水缔合聚合物速溶剂包括，tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精β-cd，其中，tween-80浓度为20-35mg/l，十二烷基磺酸钠浓度为25-40mg/l，β-cd与疏水基团的摩尔浓度比为1:1-1:2，该溶解方法为：按照疏水缔合聚合物所需浓度，将相应浓度的速溶剂溶解在配制水中，搅拌并加入疏水缔合聚合物干粉，用粘度计间隔相同时间测试溶液粘度，待其粘度值在三个时间段变化率不超过5％时结束，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。本发明通过屏蔽疏水缔合聚合物疏水缔合作用，利用环糊精和表面活性剂协同作用，改变聚合物水溶液极性，快速将聚合物分散到水中，大大加快了溶解速度，现场应用前景广泛。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂及其溶解方法，该疏水缔合聚合物速溶剂包括，tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精β-cd，其中，tween-80浓度为20-35mg/l，十二烷基磺酸钠浓度为25-40mg/l，β-cd与疏水基团的摩尔浓度比为1:1-1:2，该溶解方法为：按照疏水缔合聚合物所需浓度，将相应浓度的速溶剂溶解在配制水中，搅拌并加入疏水缔合聚合物干粉，用粘度计间隔相同时间测试溶液粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。本发明通过屏蔽疏水缔合聚合物疏水缔合作用，利用环糊精和表面活性剂协同作用，改变聚合物水溶液极性，快速将聚合物分散到水中，大大加快了溶解速度，现场应用前景广
泛。
6.为实现上述技术目的，采用如下技术方案：
7.基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂，包括tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精β-cd，其中，tween-80浓度为20-35mg/l，十二烷基磺酸钠浓度为25-40mg/l，β-cd与疏水基团的摩尔浓度比为1:1-1:2，环糊精β-cd加量按照摩尔浓度比计算得到。
8.基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶溶解方法，包括如下步骤：
9.步骤s1：按照疏水缔合聚合物所需配制浓度和体积，将计算量的速溶剂溶解在配制盐水中，使其在配制后的疏水缔合聚合物溶液中达到所需浓度，搅拌配制盐水至所需温度并加入疏水缔合聚合物干粉；
10.步骤s2：用粘度计间隔相同时间测试溶液粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束搅拌，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。
11.进一步的，所述搅拌配制水至所需温度为40℃～45℃。
12.进一步的，所述配制盐水矿化度为8000mg/l～40000mg/l。
13.进一步的，所述搅拌速度为150rpm～400rpm。
14.进一步的，所述搅拌的时间为50min～120min。
15.进一步的，所述疏水缔合聚合物为丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸十八脂共聚物、丙烯酰胺/c10am/amps共聚物、amnvp/dmda共聚物、丙烯酰胺/n-烷基苯基丙烯酰胺共聚物或丙烯酰胺/丙烯酸/n,n-二己基丙烯酰胺共聚物。
16.进一步的，所述疏水缔合聚合物的分子量为500万～1300万。
17.进一步的，所述测试溶液粘度间隔时间为5min。
18.进一步的，所述溶解方法应用于油气田开发领域生产应用中聚合物的配注过程。
19.本发明的有益效果为：
20.本发明提供了基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂及其溶解方法，该疏水缔合聚合物速溶剂包括，tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精β-cd，其中，tween-80浓度为20-35mg/l，十二烷基磺酸钠浓度为25-40mg/l，β-cd与疏水基团的摩尔浓度比为1:1-1:2，该溶解方法为：按照疏水缔合聚合物所需浓度，将相应浓度的速溶剂溶解在配制水中，搅拌并加入疏水缔合聚合物干粉，用粘度计间隔相同时间测试溶液粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束，得到疏水缔合聚合物溶液。本发明通过屏蔽疏水缔合聚合物疏水缔合作用，利用环糊精和表面活性剂协同作用，改变聚合物水溶液极性，快速将聚合物分散到水中，大大加快了溶解速度，现场应用前景广泛。
附图说明
21.图1为5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
22.图2为tween-80加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
23.图3为β环糊精加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
24.图4为十二烷基磺酸钠加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
25.图5为十二烷基磺酸钠与β环糊精组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
26.图6为十二烷基磺酸钠与tween-80组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时
间曲线；
27.图7为tween-80和β环糊精组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
28.图8为tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线；
29.图9为不同溶解方式下的聚合物岩心驱替实验含水率对比图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
31.为了更好的理解本发明的技术方案，对实施例的实验方法和样品及仪器进行介绍：
32.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施中疏水缔合聚合物为ap-p4(粘均分子量约为800万)，由四川光亚科技股份有限公司提供。疏水缔合聚合物ap-p4为丙烯酰胺/c10am/amps共聚物。浓度为5000mg/l，配制体积为1l。
33.盐水组成为：nacl(7.341)、kcl(0.066)、cacl2(0.7647)、mgcl2·
6h2o(1.327)、na2so4(0.1261)、na2co3(0.0251)、nahco3(0.4289)(单位：g/l)；盐水的总矿化度为9371.55mg/l，其中钙镁离子含量为434.8mg/l。
34.速溶剂：tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精β-cd，其中，tween-80浓度为35mg/l，十二烷基磺酸钠浓度为40mg/l，环糊精β-cd与疏水基团的摩尔浓度比为1:2，该溶解方法为：按照疏水缔合聚合物所需浓度，将相应浓度的速溶剂溶解在配制水中，搅拌并加入疏水缔合聚合物干粉，用粘度计间隔相同时间测试溶液粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束搅拌，继续测试粘度，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。
35.实施例1：
36.配制1l模拟盐水，升温至配制温度，安装搅拌器使搅拌叶片位于液面以下的三分之二处，并调节转速为200rmp进行强搅拌，使漩涡体延展至溶液的75％，用保鲜膜盖住烧杯顶部；在45℃下，用brookfield dv
‑ⅲ
粘度计每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验，继续测试粘度，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线如图1所示，根据每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验的判断依据，5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间超过110min。
37.实施例2：
38.配制1l模拟盐水，盐水中加入tween-80，tween-80在配制目标疏水缔合聚合物溶液中浓度为35mg/l，计算其加量，使其配制后的疏水缔合聚合物溶液中达到所需浓度，升温至配制温度，安装搅拌器使搅拌叶片位于液面以下的三分之二处，并调节转速为200rmp进行强搅拌，使漩涡体延展至溶液的75％，用保鲜膜盖住烧杯顶部；在45℃下，用brookfield dv
‑ⅲ
粘度计每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验，继续测试粘度，得到疏水缔合聚合物溶液。tween-80加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线如图2所示，根据每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验的判断依据，tween-80加入后5000mg/l疏水
ⅲ
粘度计每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验，继续测试粘度，得到疏水缔合聚合物溶液。十二烷基磺酸钠与tween-80加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线如图6所示，根据每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验的判断依据，十二烷基磺酸钠与tween-80加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间超过110min。
47.实施例7：
48.配制1l模拟盐水，盐水中加入tween-80和β环糊精，tween-80在配制目标疏水缔合聚合物溶液中浓度为35mg/l，环糊精β-cd与疏水基团在配制目标疏水缔合聚合物溶液中的摩尔浓度比为1:2，环糊精β-cd加量按照摩尔浓度比计算得到，计算其加量，使其配制后的疏水缔合聚合物溶液中达到所需浓度，升温至配制温度，安装搅拌器使搅拌叶片位于液面以下的三分之二处，并调节转速为200rmp进行强搅拌，使漩涡体延展至溶液的75％，用保鲜膜盖住烧杯顶部；在45℃下，用brookfield dv
‑ⅲ
粘度计每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验，继续测试粘度，得到疏水缔合聚合物溶液。tween-80和β环糊精加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线如图7所示，根据每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验的判断依据，tween-80和β环糊精加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间超过70min。
49.实施例8：
50.配制1l模拟盐水，盐水中加入tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精组合，其中，tween-80在配制目标疏水缔合聚合物溶液中浓度为35mg/l，十二烷基磺酸钠在配制目标疏水缔合聚合物溶液中浓度为40mg/l，环糊精β-cd与疏水基团在配制目标疏水缔合聚合物溶液中的摩尔浓度比为1:2，环糊精β-cd加量按照摩尔浓度比计算得到，使其配制后的疏水缔合聚合物溶液中达到所需浓度，升温至配制温度，安装搅拌器使搅拌叶片位于液面以下的三分之二处，并调节转速为200rmp进行强搅拌，使漩涡体延展至溶液的75％，用保鲜膜盖住烧杯顶部；在45℃下，用brookfield dv
‑ⅲ
粘度计每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验，继续测试粘度，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间曲线如图8所示，根据每五分钟测聚合物溶液的粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束实验的判断依据，tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物的溶解时间为55min。
51.实施例9：
52.不同溶解方式下的聚合物岩心驱替实验含水率对比，为了验证加入速溶剂后聚合物的驱油性能，进行不同溶解方式下的聚合物岩心驱替实验含水率对比，分别为，采用实施例1中的溶解方法溶解的5000mg/l疏水缔合聚合物溶液，以及，采用实施例8中的溶解方法溶解的tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物溶液稀释后注入岩心驱油对比。
53.实验条件：
54.人造岩心：4.5
×
4.5
×
30cm，k＝2.5md。
55.实验过程：
56.(1)抽真空饱和模拟配制水；
57.(2)用化学速溶方法(实施例8)配制5000mg/lap-p4聚合物溶液，常温老化24h后用模拟配制水稀释成1750mg/l目标液；
58.(3)用普通方法(实施例1)配制5000mg/lap-p4聚合物溶液，常温老化24h后用模拟配制水稀释成1750mg/l目标液；
59.(4)采出程度
60.1)将4.5
×
4.5
×
30cm岩心放置于岩心夹持器中，憋压检查流程是否漏水，后停泵卸压；
61.2)用0.5ml/min流速进行排空管线，记录驱替前的初始压力p1；
62.3)用0.3ml/min向岩心注入模拟配制水，当压力稳定后并持续驱替1pv，记录测试过程中稳定压力p2，计算该岩心水测渗透率k
w1
；
63.4)用0.1ml/min，0.2ml/min，0.5ml/min和1.0ml/min注入模拟油，分别驱替时间为14h，4h，4h和2h，饱和完成后在65℃下老化48h；
64.5)用1.0ml/min注模拟配制水，在夹持器末端用试管接液，每5min(或根据实际情况确定间隔时间)换液，分别读出水、油及总液量，计算瞬时含水率(油、水混合如发生乳化，需将试管放于恒温水浴锅中，加热破乳后再读数)，当连续三个瞬时含水率达到95％以上立刻转注入聚合物溶液；
65.6)用0.5ml/min注聚合物溶液，每5min换一次试管，至少持续驱替0.5pv，当三个连续的瞬时含水率达到95％以上开始立刻更换转注模拟配制水；
66.7)用1.0ml/min注模拟配制水，在夹持器末端每5min收集采出液，当驱替至有三个连续瞬时含水率达到95％以上时停止实验。
67.不同溶解方式下的聚合物岩心驱替实验含水率对比图如图9所示，可以看出，通过实施例8中的溶解方法溶解的tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精组合加入后5000mg/l疏水缔合聚合物溶液稀释后聚合物在注入聚合物阶段含水率曲线下降更快更深，表明其驱油性能较好，降低了油相界面张力，导致聚合物驱阶段出现含水率大幅度下降阶段，而采用实施例1中的溶解方法溶解的5000mg/l疏水缔合聚合物溶液稀释后注入岩心，其含水率曲线下降平缓，聚合物乳化原油能力弱于速溶剂，使得驱油效率较差。
68.综上所述：本发明公开了基于环糊精的疏水缔合聚合物速溶剂及其溶解方法，该疏水缔合聚合物速溶剂包括，tween-80、十二烷基磺酸钠及环糊精β-cd，其中，tween-80浓度为25-35mg/l，十二烷基磺酸钠浓度为25-40mg/l，β-cd与疏水基团的摩尔浓度比为1:1-1:2，该溶解方法为：按照疏水缔合聚合物所需浓度，将相应浓度的速溶剂溶解在配制水中，搅拌并加入疏水缔合聚合物干粉，用粘度计间隔相同时间测试溶液粘度，待其粘度值在三个时间段黏度变化率不超过5％时结束，得到疏水缔合聚合物“均一”溶液。本发明通过屏蔽疏水缔合聚合物疏水缔合作用，利用环糊精和表面活性剂协同作用，改变聚合物水溶液极性，快速将聚合物分散到水中，大大加快了溶解速度，现场应用前景广泛。
69.至此，本领域技术人员认识到，虽然本文已详尽展示和描述了本发明的实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导符合本发明原理的许多其他变形或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变形或修改。