聚丙烯酰胺微球堵水劑的制造方法技術

本發明專利技術公開了一種聚丙烯酰胺微球堵水劑的制造方法，包括稱量原料丙烯酰胺、抗鹽單體、N，N-亞甲基雙丙烯酰、司盤80、過硫酸鉀、環己烷和去離子水；在聚合單體中攪拌混合分散劑和環己烷；引發并聚合形成堵水劑。與現有技術相比，本發明專利技術的方法工藝簡單，環境友好，且獲得的聚丙烯酰胺堵水劑的顆粒直徑在粒徑控制在8～175μm范圍，且油藏溫度最高能達到170℃，溶脹速率和抗鹽性能得到顯著提高，能夠在十幾米以上的深度調剖中有效解決注入液的封堵問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于油田開采化學品
，具體涉及一種聚丙烯酰胺微球堵水劑及該堵水劑的制造方法。
技術介紹
聚丙烯酰胺及其衍生物是一類用途廣泛的水溶性高分子，可用作絮凝劑、紙張增強劑、降濾失劑等，并且已被廣泛應用于水處理、造紙、石油開采等領域。通常，其交聯型聚合物由于具有吸水、保水、溶脹等性能，可用作土壤保水劑、生理衛生吸水材料和油田堵水齊U。其中，堵水劑是指從油、水井注入地層，能減少地層產出水的物質。從油井注入地層的堵水劑稱油井堵水劑(或簡稱堵水劑)，從水井注入地層的堵水劑稱為調剖劑。常用的堵水劑有凍膠型堵水劑、凝膠型堵水劑、沉淀型堵水劑和分散體型堵水劑，這些堵水劑的形成機理和使用性質各不相同。目前，國內外廣泛采用的部分水解聚丙烯酰胺類的凝膠型堵水劑都存在耐溫、耐鹽性差等缺點，為了改進耐溫、耐鹽性，中國專利CN1888374A公開了一種耐高溫高鹽的堵水方法，其中堵水 主段塞以改性栲膠為主劑的交聯體系，濃度為3-12%，交聯劑為醛類，濃度范圍為0.5-4.0%，或酚類，濃度范圍為0.2-1.0%，助劑為堿或鹽類，濃度范圍為0.3-1.2%，適用的溫度范圍為90-280°C。但是，這些堵水劑由于本體凝膠連續性的特征，在油層中也會發生膠凝，從而會降低油相相對的滲透率。中國專利CN102329599A公開了一種選擇性的堵水劑，其通過反相乳液聚合而成，其中將20-30g丙烯酰胺單體、5-10g抗溫抗鹽單體、0.025-0.04g交聯單體加入到去離子水中，再加入5-12g乳化劑、30-35g煤油、0.2g螯合劑攪拌均勻、通氮30分后，加入單體總質量0.05-0.15%的過硫酸銨在50-60°C引發聚合及交聯。然而，該堵水劑的制備過程中添加了煤油、螯合劑等助劑，采用了復雜的制備方法，且交聯劑采用甲醛類等對人體有害的試齊U，對環境是不友好的，制備的產物的粒徑也不均勻。因此提供一種對環境友好，工藝簡單且產品粒徑分布均勻的耐溫耐鹽的聚丙烯酰胺微球堵水劑的制備方法是非常必要的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種環境友好，工藝簡單且產品粒徑分布均勻的耐溫耐鹽的聚丙烯酰胺微球堵水劑的制備方法。該方法通過大量摸索研究，優化了各種影響聚丙烯酰胺微球堵水劑的工藝參數，從而完成了本專利技術。為了實現上述目的，本專利技術采用了如下的技術方案:一種，包括如下步驟:I)按重量比稱量原料，其中原料配比為:丙烯酰胺單體15_25wt%，抗鹽單體5-15wt %，N，N-亞甲基雙丙烯酰0.025-0.05wt %，司盤805_25wt %，過硫酸鉀0.1-0.5wt%,環己燒 30-40wt%,去離子水 5_20wt% ；2)在室溫下，于裝備有溫度計、攪拌器、冷凝回流裝置的容器中加入司盤80分散劑和環己烷，攪拌混合均勻形成溶液A ;3)將丙烯酰胺單體、抗鹽單體，N, N-亞甲基雙丙烯酰溶解在去離子水中，待其溶解完全后加入過硫酸鉀引發劑，攪拌至過硫酸鉀完全溶解，將溶解后的混合液加入步驟2)的溶液A中；4)將容器置于40°C ±3°C恒溫水浴中，在氮氣保護下，緩慢加入總重量的0.5wt%的亞硫酸氫鈉作為還原性引發劑；使得溫度緩慢升至65±3°C，繼續反應4.5-5h，停止加熱，用15±3°C冷水冷卻至室溫，即得聚丙烯酰胺微球堵水劑。其中，步驟3)中的攪拌速度為150 450r/min，優選250-350r/min，更優選300-320r/min。其中，過硫酸鉀引發劑優選為0.15界1:%到0.50wt%,更優選0.15wt_0.2wt%。其中，司盤80優選為10wt% _25wt%,更優選15_25wt%。其中，環己烷與去離子水的體積比優選為1.5: 1-4: I。其中，抗鹽單體為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉、N-乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯磺酸鈉、馬來酰亞胺其中一種或兩種以上混合物。其中，所述容器為四口瓶。其中，該方法為反相乳液聚合。其中，亞硫酸氫鈉引發劑以濃度10%的亞硫酸氫鈉水溶液的形式加入。與現有技術相比，本專利技術的方法工藝簡單，環境友好，且獲得的聚丙烯酰胺堵水劑的顆粒直徑在粒徑控制在8 175 μ `m范圍，且油藏溫度最高能達到170°C，溶脹速率和抗鹽性能得到顯著提高，能夠在十幾米以上的深度調剖中有效解決注入液的封堵問題。附圖說明圖1為本專利技術的方法中攪拌速率與聚丙烯酰胺微球堵水劑的平均粒徑之間的關系圖；圖2為本專利技術的方法中引發劑用量與聚丙烯酰胺微球堵水劑的平均粒徑之間的關系圖；圖3為本專利技術的方法中司盤80用量與聚丙烯酰胺微球堵水劑的平均粒徑之間的關系圖；圖4為本專利技術的方法中環己烷與水的體積比與聚丙烯酰胺微球堵水劑的平均粒徑之間的關系圖；圖5a為本專利技術實施例1的聚丙烯酰胺微球堵水劑的光學顯微鏡照片；圖5b為本專利技術實施例2的聚丙烯酰胺微球堵水劑的光學顯微鏡照片；圖5c為本專利技術實施例3的聚丙烯酰胺微球堵水劑的光學顯微鏡照片；圖5d為對應于圖5c的SEM圖像。圖6為本專利技術的實施例3的聚丙烯酰胺微球堵水劑在水中的溶脹情況。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術的聚丙烯酰胺微球堵水劑的制備方法進行詳細說明，具體實施方式僅為示例的目的，并不旨在限制本專利技術的保護范圍。本專利技術的，包括如下步驟:I)按重量比稱量原料，其中原料配比為:丙烯酰胺15_25wt %，抗鹽單體5-15wt %，N，N-亞甲基雙丙烯酰0.025-0.05wt %，司盤80 5_25wt %，過硫酸鉀0.1-0.5wt%,環己燒 30-40wt%,去離子水 5_20wt% ；2)在室溫下，于裝備有溫度計、攪拌器、冷凝回流裝置的四口瓶中加入司盤80分散劑和環己烷，攪拌混合均勻形成溶液A ;3)將丙烯酰胺單體、抗鹽單體，N, N-亞甲基雙丙烯酰溶解在去離子水中，待其溶解完全后加入過硫酸鉀引發劑，攪拌至過硫酸鉀完全溶解，將溶解后的混合液加入步驟2)的溶液A中；4)將容器置于40°C ±3°C恒溫水浴中，在氮氣保護下，緩慢加入濃度10%亞硫酸氫鈉水溶液作為還原性引發劑，其添加量為總重量的0.5被％;使得溫度緩慢升至65±31:，繼續反應4.5-5h，停止加熱，用15±3°C冷水冷卻至室溫，即得聚丙烯酰胺微球堵水劑。在一實施方式中，步驟3)中的攪拌速度為150 450r/min，優選250_350r/min，更優選300-320r/min。如果攪拌速度小于150r/min,隨著攪拌轉速的提高,聚丙烯酰胺微球堵水劑的粒徑在一定范圍內呈現明顯減小的趨勢，這是因為隨著攪拌轉速的提高，剪切作用增強，單體液滴被進一步分散成更小的液滴，根據懸浮聚合的機理，液滴的大小決定最終的粒徑，因而聚丙烯酰胺微球堵水劑的平均粒徑減小。當攪拌轉速超過300r/min后，在一定范圍內增大攪拌轉速難以使單體液滴進一步明顯減小，因而，聚丙烯酰胺微球堵水劑的粒徑減小的程度變慢。此外，當攪拌轉速較低時，小液滴間相互聚集的幾率增加，表現為聚丙烯酰胺微球堵水劑的粒徑分布不均勻。在不同攪拌轉速下得到的BALLPAM的形態、粒徑大小如圖1。從圖中的照片中可以明顯的看到增大攪拌速率，平均粒徑減小，粒徑分布趨于均勻。 在另一實施方式中，過硫酸鉀引發劑優選為0.15wt %到0.50wt %,更優選0.15wt-0.2wt%。在固定攪拌轉速300r/mi本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚丙烯酰胺微球堵水劑的制造方法，包括如下步驟：1)按重量比稱量原料，其中以總重量計原料配比為：丙烯酰胺單體15?25wt％，抗鹽單體5?15wt％，N，N?亞甲基雙丙烯酰0.025?0.05wt％，司盤805?25wt％，過硫酸鉀0.1?0.5wt％，環己烷30?40wt％，去離子水5?20wt％；2)在室溫下，于裝備有溫度計、攪拌器、冷凝回流裝置的容器中加入分散劑司盤80和環己烷，攪拌混合均勻形成溶液A；3)將上述丙烯酰胺單體、抗鹽單體，N，N?亞甲基雙丙烯酰溶解在去離子水中，待其溶解完全后加入過硫酸鉀引發劑，攪拌至過硫酸鉀完全溶解，將溶解后的混合液加入步驟2)的溶液A中；4)將容器置于40℃±3℃恒溫水浴中，在氮氣保護下，緩慢加入總重量的0.5wt％?1wt％的亞硫酸氫鈉作為還原性引發劑；使得溫度緩慢升至65±3℃，繼續反應4.5?5h，停止加熱，用15±3℃冷水冷卻至室溫，即得聚丙烯酰胺微球堵水劑。

【技術特征摘要】
1.一種聚丙烯酰胺微球堵水劑的制造方法，包括如下步驟: 1)按重量比稱量原料，其中以總重量計原料配比為:丙烯酰胺單體15-25wt%，抗鹽單體5-15wt %，N，N-亞甲基雙丙烯酰0.025-0.05wt %,司盤805_25wt %，過硫酸鉀0.1-0.5wt%,環己燒 30-40wt%,去離子水 5_20wt% ； 2)在室溫下，于裝備有溫度計、攪拌器、冷凝回流裝置的容器中加入分散劑司盤80和環己烷，攪拌混合均勻形成溶液A ; 3)將上述丙烯酰胺單體、抗鹽單體，N,N-亞甲基雙丙烯酰溶解在去離子水中，待其溶解完全后加入過硫酸鉀引發劑，攪拌至過硫酸鉀完全溶解，將溶解后的混合液加入步驟2)的溶液A中； 4)將容器置于40°C±3 °C恒溫水浴中，在氮氣保護下，緩慢加入總重量的0.5wt% -1wt %的亞硫酸氫鈉作為還原性引發劑；使得溫度緩慢升至65±3°...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝春玲，唐富剛，
申請(專利權)人：北京希濤技術開發有限公司，
類型：發明
國別省市：