本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種懸浮微晶聚合物溶液的制備方法，本發(fā)明還涉及所述懸浮微晶聚合物溶液作為聚合物驅(qū)油劑的應(yīng)用，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種采用所述懸浮微晶聚合物溶液作為聚合物驅(qū)油劑的油層驅(qū)油方法。

背景技術(shù)：

聚合物驅(qū)油是一項(xiàng)重要的三次采油技術(shù)，在溫度小于80℃、礦化度小于30000mg/L、鈣鎂離子含量小于400mg/L的一二類油藏中，聚合物驅(qū)油技術(shù)已得到全面工業(yè)化應(yīng)用。但由于作為聚合物驅(qū)油劑的HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)在高溫條件下發(fā)生明顯的分子降解，在高礦化度特別是鈣鎂含量高的油藏中，其粘度會(huì)大幅度下降，甚至產(chǎn)生沉淀而喪失驅(qū)油能力，因而聚合物驅(qū)在高溫高鹽油藏的應(yīng)用受到了很大限制。

鈣鎂離子對(duì)HPAM溶液粘度影響的研究表明：Ca²⁺和Mg²⁺不僅與HPAM水解出的羧基結(jié)合使溶液粘度下降，還能與HPAM分子內(nèi)和分子間的羧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使分子內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的卷曲和分子間凝聚，甚至沉淀，造成溶液的增粘能力急劇下降；Ca²⁺和Mg²⁺對(duì)HPAM粘度的影響遠(yuǎn)大于Na⁺和K⁺，影響程度大概是一價(jià)離子的8-25倍；要保證較好的增粘效果，水中Ca²⁺含量應(yīng)控制在200mg/L以下，最好在100mg/L以下；Mg²⁺含量應(yīng)控制在100mg/L以下，最好在50mg/L以下。

針對(duì)高鈣鎂條件下的聚合物增粘問題，國(guó)內(nèi)又開展了堿劑除鈣鎂増粘方法研究：在聚合物溶液中加入弱堿(Na₂CO₃或NaHCO₃)，弱堿與鈣鎂離子產(chǎn)生沉淀反應(yīng)形成固相碳酸鈣鎂，溶液中鈣鎂離子含量隨之降低而粘度增 加，控制弱堿的加入量可以將溶液的鈣鎂離子含量降低到超低(200mg/L以下)，實(shí)現(xiàn)良好的增粘效果。中國(guó)專利CN 102162350 B提出了一種利用水中鈣鎂離子提高聚合物溶液調(diào)驅(qū)效果的方法，該方法向聚合物溶液中加入計(jì)量的除垢劑(NaOH和Na₂CO₃)，既消除了高礦化度溶劑水中鈣鎂離子對(duì)聚合物溶液粘度的影響，又利用除垢劑與水中鈣鎂離子反應(yīng)生成物碳酸鹽微小顆粒對(duì)油藏巖石大孔道或高滲透條帶實(shí)施有效封堵。但是，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，該方法的驅(qū)油效果仍不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的針對(duì)在高鈣鎂含量條件下使用的聚合物驅(qū)油劑存在的不足，提供一種適用于高鈣鎂含量油藏的聚合物驅(qū)油劑溶液，該聚合物驅(qū)油劑溶液即使在高鈣鎂條件下，也能獲得良好的驅(qū)油效果。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，向聚合物溶液中加入計(jì)量的除垢劑(NaOH和Na₂CO₃)，形成碳酸鹽固相顆粒后，由于顆粒聚并、晶體生長(zhǎng)和聚合物的絮凝作用，溶液中常形成聚合物包裹顆粒的團(tuán)塊沉淀或絮狀沉淀，這一方面造成了聚合物的損耗，另一方面也容易堵塞注入井近井地層，從而導(dǎo)致驅(qū)油效果不夠理想。在配制聚合物驅(qū)油劑體系時(shí)，先向聚合物驅(qū)油劑的水溶液中加入諸如Na₂CO₃的弱堿形成碳酸鈣鎂沉淀，之后再加入防垢分散劑，促使碳酸鈣鎂沉淀以微晶形態(tài)懸浮分散于聚合物驅(qū)油劑溶液中，形成一種懸浮微晶聚合物體系，既提高了聚合物驅(qū)油劑溶液的粘度，又保證了微晶具有一定的懸浮穩(wěn)定性，將聚合物驅(qū)油劑體系注入地層時(shí)微晶不易在近井地帶沉積形成堵塞，而且進(jìn)入地層深部后微晶的沉積還能封堵大孔道或高滲透條帶，進(jìn)一步改善驅(qū)替效果?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種懸浮微晶聚合物溶液的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)提供含有聚合物驅(qū)油劑的水溶液，所述水溶液含有鈣離子和/或鎂離子，鈣離子和鎂離子的總量為600-3000毫克/升；

(2)向步驟(1)所述水溶液中添加堿金屬鹽后，加入分散劑，以使溶液中的絮凝物被分散，得到懸浮微晶聚合物溶液，所述堿金屬鹽為堿金屬的碳酸鹽和/或堿金屬的碳酸氫鹽，所述堿金屬鹽與所述水溶液中鈣離子和鎂離子的總量的摩爾比為0.8-1.2：1。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了采用本發(fā)明的方法制備的懸浮微晶聚合物溶液作為聚合物驅(qū)油劑體系的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種油層驅(qū)油方法，該方法包括采用本發(fā)明提供的方法制備懸浮微晶聚合物溶液，并將所述懸浮微晶聚合物溶液作為聚合物驅(qū)油體系注入油層中。

本發(fā)明向聚合物驅(qū)油劑溶液中加入弱堿，以將聚合物驅(qū)油劑溶液中的鈣鎂離子以碳酸鹽的形式沉淀出來后，再加入分散劑，分散劑的加入促使碳酸鹽沉淀以微晶形態(tài)懸浮分散于聚合物溶液中，克服了單獨(dú)向聚合物溶液中加入弱堿易形成絮凝沉淀的缺陷。采用本發(fā)明的方法制備的懸浮微晶聚合物溶液既提高了聚合物驅(qū)油劑溶液的粘度，又保證了微晶具有一定的懸浮穩(wěn)定性，將該體系注入地層時(shí)，微晶不易在近井地帶沉積形成堵塞，而進(jìn)入地層深部后微晶的沉積能封堵大孔道或高滲透條帶，進(jìn)一步改善驅(qū)替效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的懸浮微晶聚合物溶液的偏光顯微鏡照片，其中，亮點(diǎn)為懸浮在溶液中的固體微晶，黑色基底為聚合物溶液。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的懸浮微晶聚合物溶液的老化試驗(yàn)結(jié)果，其中，橫坐標(biāo)為老化時(shí)間，縱坐標(biāo)為懸浮微晶聚合物溶液隨時(shí)間的粘度。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制備的懸浮微晶聚合物溶液的偏光顯微鏡照片， 其中，亮點(diǎn)為懸浮在溶液中的固體微晶，黑色基底為聚合物溶液。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制備的懸浮微晶聚合物溶液的偏光顯微鏡照片，其中，亮點(diǎn)為懸浮在溶液中的固體微晶，黑色基底為聚合物溶液。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的懸浮微晶聚合物溶液的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供含有聚合物驅(qū)油劑的水溶液；

(2)向步驟(1)所述水溶液中添加堿金屬鹽后，加入分散劑，得到懸浮微晶聚合物溶液。

步驟(1)所述水溶液含有聚合物驅(qū)油劑。所述聚合物驅(qū)油劑可以為本領(lǐng)域常用的聚合物驅(qū)油劑。一般地，所述聚合物驅(qū)油劑為丙烯酰胺型聚合物驅(qū)油劑。所述丙烯酰胺型聚合物可以為聚丙烯酰胺、丙烯酰胺型共聚物或者二者的混合物。所述丙烯酰胺型聚合物的分子結(jié)構(gòu)中可以含有磺酸基、羧基、酰胺基和季銨基中的一種或兩種以上的組合。所述丙烯酰胺聚合物也可以為疏水締合型聚合物。

步驟(1)所述水溶液中，聚合物驅(qū)油劑的含量可以根據(jù)具體使用條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。優(yōu)選地，步驟(1)所述水溶液的粘度為10-25mPa·S。更優(yōu)選地，步驟(1)所述水溶液的粘度為15-20mPa·S。所述粘度在62℃的溫度下，采用中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5862-2008中規(guī)定的表觀粘度測(cè)定方法測(cè)定。

步驟(1)所述水溶液中，聚合物驅(qū)油劑的濃度可以為常規(guī)選擇，一般可以為1500-2500mg/L，優(yōu)選為1800-2200mg/L。

步驟(1)所述水溶液含有鈣離子和/或鎂離子，其中，鈣離子和鎂離子的總量為600-3000mg/L，優(yōu)選為1000-2000mg/L，更優(yōu)選為1100-1500mg/L。所述水溶液中的鈣離子和鎂離子含量采用中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL79-1994中規(guī)定的重量法測(cè)定的。

可以采用常規(guī)方法來獲得步驟(1)所述的水溶液。具體地，可以采用包括以下步驟的方法來提供所述水溶液：將聚合物驅(qū)油劑溶解在水中，可選地除去不溶物。用于提供所述水溶液的水的來源可以為常規(guī)選擇，優(yōu)選來源于油田注入水。用于提供所述水溶液的水中總?cè)芙庑怨腆w含量可以為常規(guī)選擇，一般可以為18-100g/L，優(yōu)選為20-50g/L，更優(yōu)選為22-30g/L。

步驟(2)中，堿金屬鹽為弱堿鹽，可以為堿金屬的碳酸鹽和堿金屬的碳酸氫鹽中的一種的或兩種以上。優(yōu)選地，所述堿金屬鹽為堿金屬的碳酸鹽。所述堿金屬可以為鈉或鉀，優(yōu)選為鈉。具體地，所述堿金屬鹽為碳酸鈉和/或碳酸氫鈉。

步驟(2)中，堿金屬鹽的加入量可以根據(jù)步驟(1)所述水溶液中鈣離子和鎂離子的含量進(jìn)行選擇，以能夠?qū)⑺鏊芤褐械拟}離子和鎂離子全部或基本全部沉淀出來為準(zhǔn)。一般地，所述堿金屬鹽與所述水溶液中鈣離子和鎂離子的總量的摩爾比為0.8-1.2：1，優(yōu)選為0.9-1.1：1，更優(yōu)選為1：1。

步驟(2)中，在向步驟(1)所述水溶液中添加堿金屬鹽并攪拌均勻之后，添加分散劑，所述分散劑可以分散添加堿金屬鹽之后的溶液中的絮凝物。所述分散劑可以為能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的防垢分散劑。具體地，所述分散劑可以為聚合物型分散劑、有機(jī)膦酸型分散劑和有機(jī)膦酸酯型分散劑中的一種或兩種以上。所述分散劑的具體實(shí)例可以包括但不限于：聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸鈉、聚馬來酸、聚馬來酸鈉、聚天冬氨酸、聚天冬氨酸鈉、聚環(huán)氧琥珀酸、聚環(huán)氧琥珀酸鈉、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-馬來酸酐共聚物、丙烯酸-衣康酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯醛共聚物、苯乙烯磺酸-馬來酸酐共聚物、馬來酸-烯丙醇共聚物、次膦酸基聚丙烯酸、丙烯酸-甲基丙烯酸羥乙酯-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸調(diào)聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙脂-次膦酸鈉調(diào)聚物、木質(zhì)素磺酸鈉、磺酸鹽酰胺基共聚物、酰胺基共聚物、 丙烯酸-磺酸鹽-酰胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽四元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽三元共聚物、羧酸鹽-磺酸鹽-非離子三元共聚物、羧酸鹽-磺酸鹽-丙烯酸酯三元共聚物、氨基三亞甲基膦酸、亞乙基二胺四亞甲基膦酸(即，乙二胺四甲叉膦酸)、羥基亞乙基膦酸、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸、六亞甲基二胺四亞甲基膦酸、2-膦?；』?1,2,4-三羧酸、多元醇磷酸酯和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一種或兩種以上。優(yōu)選地，所述分散劑可以為聚合物型分散劑和/或有機(jī)膦酸型分散劑。更優(yōu)選地，所述分散劑為聚丙烯酸鈉和/或亞乙基二胺四亞甲基膦酸。

步驟(2)中，所述分散劑的添加量以能夠使得添加堿金屬鹽之后的溶液中的絮凝物能夠全部或基本全部被分散為準(zhǔn)。具體地，所述分散劑與所述聚合物驅(qū)油劑的重量比可以為0.8-1.5：1，優(yōu)選為0.9-1.1：1。所述分散劑在溶液中混合時(shí)間以能將溶液中的絮凝物全部或基本全部分散為準(zhǔn)。

由本發(fā)明的方法制備的懸浮微晶聚合物溶液的粘度至少為步驟(1)所述水溶液的粘度的95％以上，一般為步驟(1)所述水溶液的粘度的100％以上，優(yōu)選為步驟(1)所述水溶液的粘度的120％以上，更優(yōu)選為步驟(1)所述水溶液的粘度的150-180％。

由本發(fā)明的方法制備的懸浮微晶聚合物中，由鈣和/或鎂形成的沉淀物懸浮在含有聚合物驅(qū)油劑的溶液中，其顆粒大小一般為1-3微米。

由本發(fā)明的方法制備的懸浮微晶聚合物溶液中，碳酸鈣和碳酸鎂沉淀能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定懸浮在含有聚合物驅(qū)油劑的溶液中，并且具有較高的粘度，在被注入油層之后，溶液中的微晶不易在近井地帶沉積形成堵塞，而且進(jìn)入地層深部后微晶的沉積還能封堵大孔道或高滲透條帶，特別適于作為聚合物驅(qū)油劑體系使用。

采用本發(fā)明的懸浮微晶聚合物溶液在作為聚合物驅(qū)油劑體系使用時(shí)，采用常規(guī)方法將其注入油層中即可。

以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明。

1、將聚丙烯酰胺(購自北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，牌號(hào)為KYPAM-6)溶解于模擬鹽水(TDS(溶解性固體總量)：25g/L，Ca²⁺：1200mg/L)中，得到濃度為2000mg/L水溶液，該水溶液在62℃下粘度為18.2mPa·s。

2.向步驟(1)配制的水溶液中加入碳酸鈉并攪拌均勻，其中，相對(duì)于100重量份水溶液，碳酸鈉的加入量為0.3重量份。然后，加入作為分散劑的聚丙烯酸鈉鹽(購自南通市晗泰化工有限公司，牌號(hào)為5050)，其中，相對(duì)于100重量份水溶液，聚丙烯酸鈉鹽的加入量為0.2重量份。攪拌15分鐘后絮凝物被分散，從而得到根據(jù)本發(fā)明的懸浮微晶聚合物溶液。

制備的懸浮微晶聚合物溶液在62℃下的粘度為32.5mPa·s，比步驟(1)配制的水溶液的粘度提高了78.6％。

制備的懸浮微晶聚合物溶液中，鈣含量降低至150mg/L。用偏光顯微鏡對(duì)該懸浮微晶聚合物溶液進(jìn)行觀察，如圖1所示，通過添加碳酸鈉而形成的沉淀以微晶的形態(tài)懸浮在溶液中，其中，微晶顆粒大小約為2-3微米。

制備的懸浮微晶聚合物溶液有良好的穩(wěn)定性，如圖2所示，老化90天后溶液粘度沒有下降，反而略有增加。

對(duì)比例1

(1)采用與實(shí)施例1步驟(1)相同的方法配制水溶液。

(2)向步驟(1)配制的水溶液中加入碳酸鈉并攪拌均勻，其中，相對(duì)于100重量份水溶液，碳酸鈉的加入量為0.3重量份，從而得到聚合物溶液。

制備的聚合物溶液在62℃下的粘度為28.5mPa·s。

制備的聚合物溶液中，鈣含量為206mg/L，用偏光顯微鏡對(duì)該懸浮微晶聚合物溶液進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)溶液中存在大量的絮狀物。

實(shí)施例2

1、將聚丙烯酰胺(購自北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，牌號(hào)為KYPAM-6)溶解于模擬鹽水(TDS(溶解性固體總量)：25g/L，Ca²⁺：1200mg/L)中，得到濃度為2000mg/L水溶液，該水溶液在62℃下粘度為18.2mPa·s。

2.向步驟(1)配制的水溶液中加入碳酸鈉并攪拌均勻，其中，相對(duì)于100重量份水溶液，碳酸鈉的加入量為0.3重量份。然后，加入作為分散劑的EDTMP(乙二胺四甲叉膦酸，購自常州市潤(rùn)洋化工有限公司，牌號(hào)為GY-309)，其中，相對(duì)于100重量份水溶液，分散劑的加入量為0.2重量份。攪拌15分鐘后絮凝物被分散，從而得到根據(jù)本發(fā)明的懸浮微晶聚合物溶液。

制備的懸浮微晶聚合物溶液在62℃下的粘度為29.0mPa·s，比步驟(1)配制的水溶液的粘度提高了59.3％。

制備的懸浮微晶聚合物溶液中，鈣含量降低至170mg/L。用偏光顯微鏡對(duì)該懸浮微晶聚合物溶液進(jìn)行觀察，證實(shí)通過添加碳酸鈉而形成的沉淀以微晶的形態(tài)懸浮在溶液中，其中，微晶顆粒大小約為3-5微米(如圖3所示)。

制備的懸浮微晶聚合物溶液有良好的穩(wěn)定性，老化90天后溶液粘度沒有下降，反而略有增加。

實(shí)施例3

1、將聚丙烯酰胺(購自法國(guó)SNF公司，牌號(hào)為SP1205)溶解于模擬鹽水(TDS(溶解性固體總量)：25g/L，Ca²⁺：1200mg/L)中，得到濃度為2000mg/L水溶液，該水溶液在62℃下粘度為19mPa·s。

2.向步驟(1)配制的水溶液中加入碳酸鈉并攪拌均勻，其中，相對(duì)于 100重量份水溶液，碳酸鈉的加入量為0.3重量份。然后，加入作為分散劑的EDTMP(乙二胺四甲叉膦酸，購自常州市潤(rùn)洋化工有限公司，牌號(hào)為GY-309)，其中，相對(duì)于100重量份水溶液，分散劑的加入量為0.2重量份。攪拌15分鐘后絮凝物被分散，從而得到根據(jù)本發(fā)明的懸浮微晶聚合物溶液。

制備的懸浮微晶聚合物溶液在62℃下的粘度為28.7mPa·s，比步驟(1)配制的水溶液的粘度提高了51.1％。

制備的懸浮微晶聚合物溶液中，鈣含量降低至236mg/L。用偏光顯微鏡對(duì)該懸浮微晶聚合物溶液進(jìn)行觀察，證實(shí)通過添加碳酸氫鈉而形成的沉淀以微晶的形態(tài)懸浮在溶液中，其中，微晶顆粒大小約為1-2微米(如圖4所示)。

制備的懸浮微晶聚合物溶液有良好的穩(wěn)定性，老化90天后溶液粘度沒有下降，反而略有增加。

實(shí)施例1-3的結(jié)果證實(shí)，以高鈣鎂含量的水來配制聚合物驅(qū)油劑溶液時(shí)，先向聚合物溶液中添加堿金屬的弱堿，使聚合物溶液中的鈣離子和鎂離子形成沉淀，然后加入分散劑，能使形成的鈣鎂沉淀以微晶的形態(tài)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地懸浮于聚合物溶液中，一方面能提高聚合物溶液的粘度，另一方面使得鈣鎂沉淀具有較好的懸浮穩(wěn)定性，被注入地層時(shí)微晶不易在近井地帶沉積形成堵塞，而進(jìn)入地層深部后微晶的沉積還能封堵大孔道或高滲透條帶，進(jìn)一步改善驅(qū)替效果。