專(zhuān)利名稱(chēng)：可懸浮形變聚丙烯酰胺合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田二、三次采油后調(diào)整地層吸水剖面以增加原油產(chǎn)量的可懸浮形變聚丙烯酰胺合成方法，適用于工業(yè)化生產(chǎn)聚丙烯酰胺的大塊釜式聚合。
背景技術(shù)：
石油是國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，在二、三次采油后的地層中仍然有相當(dāng)?shù)目砷_(kāi)采的石油，注入體膨顆粒類(lèi)聚丙烯酰胺來(lái)調(diào)整地層吸水剖面以增加原油產(chǎn)量的方法得到應(yīng)用，但是在實(shí)際應(yīng)用中，遇到很多問(wèn)題此類(lèi)聚合物的地面配制時(shí)需要加入表活劑以防止顆粒聚合物沉降，注入時(shí)由于添加了鈉土類(lèi)添加劑造成了注入設(shè)備的磨損和地層的污染，由于吸水膨脹率低造成彈性形變能力差，不僅調(diào)剖效果差，而且容易堵塞近井地層。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)體膨顆粒類(lèi)聚丙烯酰胺主要采用丙烯酰胺聚合水解或丙烯酰胺與丙烯酸共聚工藝，并在其中添加交聯(lián)劑和鈉土類(lèi)添加劑，產(chǎn)品吸水膨脹率低，彈性形變差，注入地層后不易進(jìn)入油層深部，容易堵塞井口或近井地層。而且，注入時(shí)還需要另配攜帶液，增加了注入工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)非均質(zhì)高含水、大孔道油田深部調(diào)剖，開(kāi)發(fā)一種新型調(diào)剖聚合物，使其具有良好的強(qiáng)度和吸水膨脹率，同時(shí)具有一定彈性形變能力、溶解性，在地面交聯(lián)合成，避免在地下不成膠問(wèn)題，降低地層中各種不確定因素的影響，用水配制時(shí)有適當(dāng)?shù)恼扯纫苑乐钩两当阌跀y帶并具有驅(qū)替效果，遇油體積不變而吸水體膨變軟，在外力作用下可發(fā)生變形，且這種變形是可逆的，在地層深部的變形運(yùn)移，可有效改變地層深部長(zhǎng)期水驅(qū)形成的壓力場(chǎng)和流線(xiàn)場(chǎng)，使其重新分布，實(shí)現(xiàn)深部調(diào)剖、提高波及體積、改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果，達(dá)到了調(diào)驅(qū)結(jié)合的作用，產(chǎn)品不含添加劑從而不會(huì)污染地層。
本發(fā)明的合成技術(shù)的主要內(nèi)容為(1)聚合反應(yīng)丙烯酰胺聚合體在絕熱聚合條件下，加入功能單體3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸，通過(guò)氧化-還原引發(fā)體系引發(fā)聚合反應(yīng)，控制自由基轉(zhuǎn)移向鏈增長(zhǎng)方向進(jìn)行到一定程度時(shí)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而形成具有空間體型結(jié)構(gòu)的交聯(lián)狀態(tài)的彈性高分子。
聚合反應(yīng)條件為反應(yīng)母液PH值7.5-9.0，丙烯酰胺20-30％，3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸2-8％，其余為脫鹽水，總量為100％，催化劑過(guò)硫酸鉀5-10ppm和亞硫酸氫鈉5-10ppm，反應(yīng)初始溫度0-15℃；將按以上條件配制好預(yù)聚液，吹氮?dú)?0-50分鐘后加入催化劑，繼續(xù)吹氮?dú)?-6分鐘后，停止吹氮?dú)獠⒚荛]反應(yīng)器，2-4小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束。
(2)膠體研磨可懸浮形變聚丙烯酰胺膠體比普通聚丙烯酰胺膠體韌性大、彈性高，造粒困難，膠體下料慢，膠粒形狀不規(guī)整，大小不一，且多為團(tuán)狀葡萄形(膠粒之間多有連接未完全切斷)，影響膠粒的烘干，導(dǎo)致產(chǎn)品固含量低。采用旋轉(zhuǎn)刀-篩板造粒機(jī)造粒，通過(guò)造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)刀與篩板保持一定間距(0.3mm以?xún)?nèi))，使所得的膠體顆粒粒度均勻，研磨膠體顆粒大小為1mm-20mm，有利于干燥器運(yùn)行。
(3)干燥膠體在干燥過(guò)程中可能發(fā)生網(wǎng)狀交聯(lián)分子的熱降解，會(huì)造成分子鏈的斷裂和架橋，這些變化使產(chǎn)品交聯(lián)程度變差，導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度降低。而對(duì)于可懸浮形變聚丙烯酰胺產(chǎn)品，過(guò)高的干燥溫度更易于造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格(強(qiáng)度降低)。適宜的干燥器溫度不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，而隨著溫度的升高，產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越差，這就要求聚丙烯酰胺膠體干燥溫度不宜過(guò)高，且不能局部過(guò)熱。采用流化床干燥法，增加干燥器后冷段，將干燥器前后段干燥溫度設(shè)置在50-55℃、60-65℃時(shí)，調(diào)整干燥器的進(jìn)料速度保持在3t/h左右、床層高度15-20cm，干燥器操作平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有受到影響，取得了良好效果。
本發(fā)明的可懸浮形變聚丙烯酰胺是一種新型調(diào)剖聚合物，其分子結(jié)構(gòu)特征為(1)以丙烯酰胺聚合體為主鏈，通過(guò)引入具有雙不飽合鍵的功能單體-3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸等，使產(chǎn)品形成具有一定交聯(lián)度的空間結(jié)構(gòu)；(2)通過(guò)控制功能單體的自聚度，可調(diào)整聚丙烯酰胺分子鏈間的空間尺寸，提高產(chǎn)品的吸水膨脹率和伸縮性；(3)利用功能單體的環(huán)形結(jié)構(gòu)特征，使交聯(lián)得到的網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)具有較好的強(qiáng)度，在較強(qiáng)的機(jī)械外力和地下鹽水環(huán)境下，分子結(jié)構(gòu)不易破碎；(4)在聚丙烯酰胺和功能單體上引入適當(dāng)?shù)挠H水基團(tuán)，保證產(chǎn)品在水溶液下具有一定粘度，使膠體顆?？删鶆驊腋≡谌芤褐?，在注入地層時(shí)，在堿、金屬離子作用下，進(jìn)一步提高體系粘度，可提高膠體顆粒的運(yùn)移系數(shù)和堵水調(diào)剖效果，起到一定的驅(qū)油作用，實(shí)現(xiàn)調(diào)驅(qū)結(jié)合。
本發(fā)明具有如下效果通過(guò)在丙烯酰胺主鏈上引入功能單體，合成具有一定交聯(lián)度的空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有良好的抗鹽性能，不受配制水和地層水礦化度限制，顆粒強(qiáng)度、粒徑、膨脹倍數(shù)、膨脹速度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件通過(guò)地面生產(chǎn)控制。
在聚丙烯酰胺和功能單體上引入適當(dāng)?shù)挠H水基團(tuán)，保證產(chǎn)品在水溶液下具有一定的溶解性和粘度，使膠體顆粒可均勻懸浮在溶液中。遇油體積不變而吸水體膨變軟，在外力作用下可發(fā)生變形，且這種變形是可逆的。
本發(fā)明的可懸浮形變聚丙烯酰胺合成技術(shù)成熟，工業(yè)放大后生產(chǎn)易于控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
顆粒調(diào)剖劑在地面交聯(lián)合成，避免了地下不成膠問(wèn)題，降低了地層中各種不確定因素的影響。產(chǎn)品不含添加劑從而不會(huì)污染地層。用水配制時(shí)有適當(dāng)?shù)恼扯纫苑乐钩两当阌跀y帶并增加了驅(qū)替效果，在地層深部的變形運(yùn)移，可有效改變地層深部長(zhǎng)期水驅(qū)形成的壓力場(chǎng)和流線(xiàn)場(chǎng)，使其重新分布，實(shí)現(xiàn)深部調(diào)剖、提高波及體積、改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果，達(dá)到了調(diào)驅(qū)結(jié)合的作用，具體實(shí)施方式
實(shí)施例1配制1000g反應(yīng)溶液，濃度30％的丙烯酰胺水溶液510g，功能單體3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸10g，過(guò)硫酸鉀0.008g，亞硫酸氫鈉0.008g，去離子水480g。
反應(yīng)初始溫度為10℃，吹氮?dú)?0分鐘后加入催化劑，繼續(xù)吹氮?dú)?分鐘后，停止吹氮?dú)獠⒚荛]反應(yīng)器。3小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，取出膠體，用剪刀將膠體剪成小塊然后用烘箱60℃干燥10小時(shí)，待膠粒干燥后用小型研磨器將其研磨，再用200/1000目的篩網(wǎng)過(guò)濾，留下中間的樣品待用。
表1 1000g小試產(chǎn)品質(zhì)量

實(shí)施例2配制12噸反應(yīng)溶液，濃度20％的丙烯酰胺水溶液6120千克，功能單體3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸120千克，過(guò)硫酸鉀0.096千克，亞硫酸氫鈉0.096千克，去離子水5760千克，反應(yīng)初始溫度為0℃，吹氮?dú)?0分鐘加入催化劑，繼續(xù)吹氮?dú)?分鐘后，停止吹氮?dú)獠⒚荛]反應(yīng)器，3小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束后，倒出膠體，在預(yù)研磨將膠體磨成小塊，再經(jīng)過(guò)造粒機(jī)造粒，研磨膠體顆粒大小為1mm-20mm，在流化床中干燥，干燥器的進(jìn)料速度保持在3t/h左右、床層高度15-20cm，將干燥器前后段干燥溫度設(shè)置在50-55℃、60-65℃，干燥完畢后將成品包裝。
表1 12噸生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量

實(shí)施例3配制反應(yīng)溶液，25％的丙烯酰胺，3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸4％，加去離子水配成100％，過(guò)硫酸鉀10ppm，亞硫酸氫鈉5ppm，反應(yīng)初始溫度為5℃，吹氮?dú)?0分鐘加入催化劑，繼續(xù)吹氮?dú)?分鐘后，停止吹氮?dú)獠⒚荛]反應(yīng)器，3小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束后，倒出膠體，在預(yù)研磨將膠體磨成小塊，再經(jīng)過(guò)造粒機(jī)造粒，研磨膠體顆粒大小為1mm-20mm，在流化床中干燥，干燥器的進(jìn)料速度保持在3t/h左右、床層高度15-20cm，將干燥器前后段干燥溫度設(shè)置在50-55℃、60-65℃，干燥完畢后將成品包裝。
權(quán)利要求
1.一種可懸浮形變聚丙烯酰胺合成方法，其特征在于(1)聚合反應(yīng)反應(yīng)條件為反應(yīng)母液PH值7.5-9.0，丙烯酰胺20-30％，3，5-二丙烯酰氧乙基-苯磺酸2-8％，其余為脫鹽水，總量為100％；催化劑過(guò)硫酸鉀5-10ppm和亞硫酸氫鈉5-10ppm；反應(yīng)初始溫度0-15℃；將按以上條件配制好預(yù)聚液，吹氮?dú)?0-50分鐘后加入催化劑，繼續(xù)吹氮?dú)?-6分鐘后，停止吹氮?dú)獠⒚荛]反應(yīng)器，2-4小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束；(2)膠體研磨采用旋轉(zhuǎn)刀-篩板造粒機(jī)造粒，研磨膠體顆粒大小為1mm-20mm；(3)干燥采用流化床干燥法，干燥器的進(jìn)料速度保持在3t/h，床層高度15-20cm，將干燥器前后段干燥溫度設(shè)置在50-55℃、60-65℃時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油田二、三次采油后調(diào)整地層吸水剖面以增加原油產(chǎn)量的可懸浮形變聚丙烯酰胺合成方法，取丙烯酰胺20－30％，3，5－二丙烯酰氧乙基－苯磺酸2－8％，其余為脫鹽水，總量為100％，加入催化劑過(guò)硫酸鉀5－10ppm和亞硫酸氫鈉5－10ppm，反應(yīng)初始溫度0－15℃，聚合制得，其具有良好的抗鹽性能，不受配制水和地層水礦化度限制，顆粒強(qiáng)度、粒徑、膨脹倍數(shù)、膨脹速度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件通過(guò)地面生產(chǎn)控制，在水溶液中具有一定的溶解性和粘度，使膠體顆粒可均勻懸浮在溶液中，遇油體積不變，吸水體膨變軟，在外力作用下可發(fā)生變形，且變形可逆，地面交聯(lián)合成，避免了地下不成膠問(wèn)題，可改變地層深部長(zhǎng)期水驅(qū)形成的壓力場(chǎng)和流線(xiàn)場(chǎng)，達(dá)到了調(diào)驅(qū)結(jié)合的作用，適用于聚丙烯酰胺的大塊釜式聚合。
文檔編號(hào)C08F120/00GK101050253SQ200610073119
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者周云霞, 金龍淵, 孫華, 白亮, 王志勇, 張躍虎, 云飛, 索慶華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司