[发明专利]聚丙烯酰胺微球乳液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高固含量、稳定性好的亚微米级聚丙烯酰胺微球乳液及其制备方法，主要解决现有技术中存在的用反相微乳液法制备聚丙烯酰胺微球乳液乳化剂用量高、用普通反相乳液法制备产物固含量偏低且稳定性不好的问题。本发明通过采用在复合乳化剂体系和复合引发剂存在下由以重量份数计，包含以下组分：a)10～40份的油相；b)1～8份复合乳化剂体系；c)50～80份的含有聚合单体的水相，聚合单体在水相中的含量为40～70％；d)0.01～1.0份的交联剂等的反相乳液体系聚合制得的聚丙烯酰胺微球乳液的技术方案，较好地解决了该问题，可用于中低渗油田三次采油用深度调剖、堵水、驱油等提高采收率的现场应用中。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酰胺微球乳液及其制备方法，尤其是一种高固含量、稳定性好的亚微米级聚丙烯酰胺微球乳液及其制备方法。

背景技术

近几十年来，油藏的非均质性对水驱和化学驱驱替液波及系数的影响日益严重，研究者开始认识到只有通过深部调剖才能更经济有效地调整及改善油藏的非均质性，提高注入液的体积波及系数，从而提高原油采收率。深部调剖堵水理论主要是通过封堵材料随着驱替液进入地层的深部，封堵高渗水通道，造成液流改向达到扩大水驱波及体积的目的。聚合物微球技术是近年来发展起来的一种新型深部调剖堵水技术，其优点包括受外界影响小，可以直接用污水配制，耐高温高盐，以及注入低粘度、无污染、成本较低等。该技术的设计机理是依靠纳米/微米级遇水可膨胀微球来逐级封堵地层孔喉实现其深部调剖堵水的效果。

油田所用的微球调驱剂一般指含交联剂的聚丙烯酰胺类球状微粒，按照粒径的大小，一般用反相微乳液聚合法制备纳米级微球、反相乳液法制备亚微米级微球、反相悬浮法制备微米至毫米级的微球。三者虽然都含有油相、水相和乳化剂(或稳定剂)，但其聚合机理是不同的。

反相微乳液聚合制得的聚丙烯酰胺纳米微球稳定性好，但必须用大量的乳化剂才能形成热力学稳定的微乳体系，不仅成本较高，而且体系中大量的乳化剂基本对驱油没有效果，反而容易破坏驱油用表活剂降低油水界面张力的能力；反相乳液聚合减少了乳化剂的用量，但容易造成聚合物微球的粒径分布较宽，多数为从纳米到微米，这样乳液体系的稳定性就较差，一般数月甚至数天后就出现沉降或分相等现象。传统的反相乳液聚合，一般采用亲油的失水山梨醇脂肪酸酯(SPAN系列)和亲水的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(TWEEN系列)复合做乳化体系，用量为3～10％，为了保障聚合过程及产品的稳定性，一般采用较低的单体浓度从而造成产品的固含量较低，并且采用较大的油水体积比以防止体系中聚合物粒子间的黏并。

近年来国内在聚丙烯酰胺微球体系的制备及三次采油调剖、驱油应用方面取得了较好的进展和成果，各大石油院校、研究机构等都研制出了不同尺寸的聚合物微球，用于不同渗透率底层的调剖。对于亚微米至微米级聚合物微球乳液，中国海洋石油总公司的吕鑫(CN101289523A)制得了一种反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球，但其微球固含量低于10％；李群(CN102603966A)通过加入树枝状功能单体增加了反相乳液制得的用于油田调驱的交联聚合物微球的稳定性；中科院理化所的施盟泉(CN1927895A)采用反相乳液热聚合法制备纳微米宽尺寸范围水溶性微凝胶驱油材料，其中水相微凝胶为类球形，粒径为50nm-2μm，乳化剂的用量大约为10％，虽然能使乳液比较稳定、不会很快产生油水分层，但较宽的粒径分布很难保证微球不产生沉降，这会对现场使用带来一定麻烦；中国石油大学(北京)的杨子浩(CN 103613706 A)采用反相细乳液聚合制得一种单分散三元共聚微球，乳化剂含量较低，微球粒径为300-500纳米，稳定性较好，但固含量仍较低，为10～20％。