[发明专利]聚丙烯酰胺反相微乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酰胺反相微乳液及其制备方法。

背景技术

微乳液(microemulsion)是一类各向同性、清亮透明或半透明、粒径在8-100nm之间、热力学稳定的胶体分散体系。微乳液的概念是在20世纪40年代由Schulmann提出的，它具有粒子细小、大小均一、稳定性高等特点。微乳液与普通乳液的根本区别在于微乳液是热力学稳定体系，因此微乳液的稳定性很高，还能自动乳化，长时间存放也不会分层破乳，微乳液的另一特点是低粘度。它与普通乳液的性质虽有很大差别、但仍有许多相似之处，例如微乳液也有O/W型和W/O型，乳化剂较易溶于油者形成W/O型微乳状液，较易溶于水者形成O/W型微乳状液。 微乳液之听以能自发形成，一种解释认为在表面活性剂、助表面活性剂存在下，油/水界面产生了所谓负界面张力。

 微乳液自20世纪40年代发现以来，其理论和应用研究已得到很大发展。70年代利用微乳液驱油提高石油采收率的研究取得重大突破，超低界面张力以及随之产生的强增容和乳化能力，是微乳液应用的重要基础。许多研究结果表明：微乳液的形成是自发乳化和超低界面张力共同作用的结果，而这两种因素恰是提高石油开采效率的关键。而且，微乳液（微球）能与大量的油与水共存，形成无界相的单相体系，十分有利于驱动油藏多孔介质中存在的油滴，是一种十分理想的驱油体系。聚合物微球具有以下优点：微球能够满足封堵水流通道的孔喉处“进得去、堵得住”的要求，微球遇水可以膨胀，遇油不变化，是一种选择性堵剂；微球膨胀层经过长时间的注入水冲刷后不断稀释剥落，最后随着油水被油井采出，不会在地层造成污染，不伤害地层，后期不需要专门的处理液处理调剖的水井。但是，微球体系因其采用反相微乳液聚合，通常传统的间歇式反应过程造成固含量低，造成其封堵强度不高；若片面提高固含量，往往导致微乳液体系的稳定性下降。

 建立稳定的聚丙烯酰胺反相微乳液体系，对于研究丙烯酰胺的反相微乳液聚合是至关重要的。丙烯酰胺的反相微乳液是由丙烯酰胺等单体、水、油溶性溶剂、乳化剂和助乳化剂、表面张力调节剂等构成。常用的油相是烃类，如甲苯、己烷、煤油、白油、Isopar M等；乳化剂常用的是Span和Tween系列等，其用量约为乳液的l0％(质量)以上。反应速度快是丙烯酰胺类反相微乳液聚合的特点之一，这就导致了对反应条件的敏感性，轻微的波动就会对产物的转化率、微球粒径等产生较大影响。因此，增强反应的可控性是制备稳定的聚丙烯酰胺微乳液的关键技术之一；提高固含量对于聚丙烯酰胺微乳液的工业化生产具有重要意义，目前反相微乳液中聚合物的固含量普遍较低(质量分数<25%) ，迫切需要进一步提高，这样才能从根本上降低产品的成本。

国内各大油田经过一次、二次采油，原油含水率不断增加，部分大油田先后进入三次采油阶段。聚合物驱是三次采油的主要技术方法，驱油机理清楚，工艺相对简单，技术日趋成熟，是一项有效的提高采收率技术措施。然而对于非均质地层，驱替仅能作用于高渗透层，波及不到含油的低渗透层，这就造成了原油的采收率降低，成本费用升高。一般针对非均质地层常采用注水井调剖和生产井堵水技术，但这种技术有效范围仅限于近井地带，不能深入到油井深部，达不到大幅度提高原油采收率的目的。采用反相微乳液聚合可得到纳米尺寸的交联聚合物微球用于注水开发油藏逐级深部调驱材料，其使用原理是利用纳尺寸的聚合物微球，初始尺寸远小于地层孔喉尺寸，随注入水可以顺利地进入地层深部，在地层中不断向前运移，吸水逐步膨胀后在渗水通道孔喉处形成封堵，造成液流改向，实现扩大水波及体积，提高原油采收率的目的。     

近年来国内在聚丙烯酰胺反相微乳液方面开展了较多研究，其中西北工业大学、南京理工大学、武汉科技大等学在丙烯酰胺反相微乳液聚合的机理、动力学、表征等方面研究较多，中国石油大学（北京、华东）、西南石油大学、西安石油大学等在聚丙烯酰胺反相微乳液的制备及三次采油驱油应用方面取得了较好的进展和成果。