[发明专利]互穿网络缔合型聚合物微球调驱剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种互穿网络缔合型聚合物微球调驱剂及其制备方法，主要解决现有技术中存在的聚合物微球主要为均相结构，对于中高渗油藏需较大的粒径才能产生有效的封堵，但大粒径微球产品的稳定性又较差；如果制备核壳型的聚合物微球，工艺条件又较为复杂，并且较难保证是正向结构的核壳型的问题。本发明通过采用一种互穿网络缔合型聚合物微球调驱剂，以重量份数计，由包含以下组分的反应体系在复合引发剂存在下反应制得：20～50份油溶性溶剂；2～10份复合乳化剂体系；30～80份含有丙烯酰胺、疏水单体及其他共聚单体的水相，所用单体在水相中的含量为40～70％的技术方案，较好的解决了该问题，可用于油田提高采收率的现场应用中。

技术领域

本发明涉及一种互穿网络缔合型聚合物微球调驱剂及其制备方法。

背景技术

在传统乳液聚合中，虽然乳化剂对生成聚合物粒子数目有强烈影响，并对最终的乳胶粒子大小和粒径分布起着重要作用，但是不同的聚合方法对粒子的大小和分布也会产生显著作用。例如种子乳液聚合方法，在总配方不变的情况下，采用不同的加料程序，可以有效地控制聚合物乳胶粒子的大小和分布。尤其是要制备粒径较大、分布较窄的乳胶粒子，种子乳液聚合更是一种行之有效的聚合方法。另外，利用种子复合乳液(或核/壳)聚合技术，控制聚合程序和条件，既可以制备正常形态的核/壳型乳胶粒子，又可以得到异型结构的特种聚合物粒子。这样，就可将传统乳液聚合得到的0.05～1μm的均相粒子扩展为粒径更大的特殊结构的微球颗粒。

除了草莓型、雪人型、哑铃型等一些异形结构的微球形态，常见的球形颗粒有均相型、核壳型、互穿网络(过渡层)型、海岛型等。其中，核壳型和海岛型等微球的制备受单体加入的方式、单体和引发剂的性质等条件的影响较大，都需要严格而复杂的聚合工艺，才能形成所设计的结构；而过渡层型乳胶粒在核与壳之间通过一个(接枝、互穿网络或离子键合)过渡层，把核层与壳层以化学键的形式紧密地结合起来，可以消除由于分明的相界面存在而产生的力学缺陷，这可以显著地提高核壳乳液聚合物的力学性能。这个过渡层可以用引入不同结构和电性的疏水单体加以一定的聚合工艺来实现，在油包水反相乳液制备种子聚合物微球的时候，引入带电荷的亲水性疏水单体，使得形成的种子聚合物微球较为致密和稳定性，第二步补加的单体中引入带相反电荷的疏水单体，并且这部分单体溶液一次性加入到已形成的种子聚合物微球乳液中，搅拌均匀后溶胀一段时间，然后升温到一定温度引发聚合。这样两种不同电性和亲水性能的疏水单体会在初期形成的微球核及后期形成的微球壳之间，通过接枝、互穿、离子键合等作用形成一定厚度的互穿网络缔合过渡层，即增大了微球的尺寸，又增强了微球的强度和耐温抗盐性能。

聚合物微球作为一种公认的深部调剖剂具有以下优点：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，一般的微球体系因其采用反相微乳液或反相乳液聚合，生成的粒子尺寸较小而且一般为均相结构，对于高温高盐、中高渗油藏聚合物微球的适应性较差，不能起到有效的深度调剖、驱替作用。

近年来国内在聚丙烯酰胺微球调驱剂研究方面开展了较多研究，众多高校和研究机构在聚丙烯酰胺微球制备及三次采油驱油应用方面取得了较好的进展和成果，制得了从纳米级、亚微米级到微米级各类尺寸的聚合物微球乳液，但得到现场应用的聚合物微球结构多数为均相型，固含量偏低；少数文献中报道的核壳结构的微球，制备工艺较为复杂，研究多数偏重于反应机理、动力学及表征等方面的研究，较多关注聚合物的分子量、粒径等基本物性，对于聚合物微球在油藏条件下的稳定性及微球的膨胀性能等直接影响应用的因素考虑不多或研究结果不理想。