一种测定水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂的缔合程度的方法

摘要

本发明公开了一种测定水溶性缔合聚合物型增粘剂缔合程度的方法。该方法定量地建立了水溶性缔合聚合物增粘剂的缔合程度对比曲线，通过对比曲线可以得到水溶性缔合聚合物增粘剂在多孔介质中的缔合程度。本发明实现了量化水溶性缔合聚合物增粘剂的缔合程度后，可以通过研究水溶性缔合聚合物增粘剂在多孔介质中的“适度缔合”，在提高其在油藏中驱油效率的同时兼顾产出物处理，为水溶性缔合聚合物增粘剂产出物处理提供了一个技术方案。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂的缔合程度的方法，属于油 田化学技术领域。

背景技术

水溶性缔合聚合物增粘剂是一类在亲水大分子链上带有少量疏水基团的水溶性 缔合聚合物，除含有大量亲水极性基团外，还含有少量疏水非极性基团。在水溶液中， 极性基团通过形成氢键与水分子发生强烈水合作用，非极性基团与极性水分子间发生 排斥作用，非极性疏水基团通过相互间范德华分子间力聚集在一起，这一效应称为疏 水缔合效应。随聚合物浓度和聚合物中疏水基团含量的不同，疏水缔合可以发生在分 子链之间，也可以发生在同一大分子链内，通过疏水基团的缔合作用发挥聚合物溶液 的增粘性能，达到扩大驱油剂波及体积、提高原油采收率的目的。目前，水溶性缔合 聚合物增粘剂的性能评价及现场应用情况已有大量文献报道，主要包括以下几方面：

（1）疏水单体开发合成技术基本成熟，文献报道过各类非离子、阳离子和阴离 子疏水单体。通过多年探索，胶束聚合和化学改性两种方法己被公认为疏水缔合聚合 物合成的最好方法。

（2）由于疏水基含量极低，在聚合物分子链本体结构表征上虽然进行了大量探 索工作，但未有大的突破，特别是疏水基分布方式的表征，研究进展缓慢。

（3）疏水缔合聚合物与表面活性剂在溶液中相互作用一直是研究热点，因为作 为涂料或颜料等用途的疏水缔合聚合物溶液，对表面活性剂极其敏感，在表面活性剂 存在时，其增粘的“安全窗口”十分狭小，不易调节。因此美国、瑞典、法国、加拿 大及中国等许多国家的科学家们都曾使用各种类型的表面活性剂与不同类型疏水缔合 聚合物进行相互作用，考察其混合溶液的各种行为。

（4）疏水缔合聚合物吸附行为研究受到重视，但主要集中在石英模型体系上的 吸附行为研究，最近法国石油研究院与Candu小组合作开展了AM/Cn枷类聚合物在 粘土表面上吸附行为研究，国内郭拥军博士进行了水溶性疏水缔合聚合物在高岭土/ 水界面的吸附研究，张继风等研究了疏水缔合聚合物HAP在石英砂上的吸附特性。

（5）疏水缔合水溶性聚合物溶液聚合物分子聚集态研究成为焦点，这对探索聚 合物分子聚集态与宏观性能关系方面意义重大，国内冯玉军和徐鹏等人做了大量工作。

未曾有针对水溶性缔合聚合物增粘剂的缔合程度控制方法研究的报道，研究水溶 性缔合聚合物增粘剂的缔合作用，量化水溶性缔合聚合物增粘剂在溶液中及多孔介质 中的缔合程度，是更好发挥水溶性缔合聚合物增粘剂驱油效果的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂的缔合程度的方 法，本发明提供的技术方法可以定量描述水溶性缔合聚合物型增粘剂在水中以及在多 孔介质中的缔合程度，该方法定量地建立了疏水缔合聚合物缔合程度对比曲线，通过 对比曲线可以得到缔合聚合物在水中以及在多孔介质中的缔合程度。

本发明所提供的一种测定水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂在水中的缔合程度的 方法，包括如下步骤：

（1）配制水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液，并测定其粘度，并标记为η_i；

（2）向所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液中加入至少3种不同浓度的β- 环糊精，并测定不同添加浓度时所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的粘度， 并标记为η_c；并记录所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的粘度趋于稳定时的 临界粘度，标记为η，所述临界粘度所对应的β-环糊精的添加量标记为临界浓度；

（3）由步骤（1）和步骤（2）可得到所述β-环糊精的不同添加浓度与所述水溶 性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的粘度之间的关系曲线；

（4）根据式（1）所示的缔合程度计算表达式和所述β-环糊精的不同添加浓度与 所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的粘度之间的关系曲线，可得到所述水溶 性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的粘度与所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂的缔 合程度之间的关系曲线，进而得到所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂在水中的缔合 程度；

$\lambda =\frac{{\eta }_c-\eta }{{\eta }_i-\eta }\times 100\%$式（1），

式（1）中，λ表示所述水溶性疏水缔合聚合物增粘剂在水中的缔合程度。

上述的方法中，所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂具体可为AP-P4。

上述的方法中，所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的体积浓度可为 1750mg/L。

本发明提供的一种测定水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂在多孔介质中的缔合程 度的方法，包括如下步骤：

（1）配制水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液，对所述水溶性疏水缔合聚合 物型增粘剂水溶液进行剪切，收集经剪切后的水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液， 并测定其粘度，记为η_i′；

（2）分别向步骤（1）中经剪切后的不同浓度的水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂 水溶液添加所述临界浓度的β-环糊精，然后进行岩心流动性实验，收集岩心出口溶液， 并测定其粘度，记为η′；

（3）将步骤（1）中经剪切后的水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液进行所述 岩心流动性实验，收集岩心出口溶液，并测定其粘度，记为η_c′；

（4）根据式（2）所示的缔合程度计算表达式即可得到所述水溶性疏水缔合聚合 物型增粘剂水溶液在多孔介质中的缔合程度；

$\lambda \prime =\frac{{{\eta }_c}^{\prime }-{\eta }^{\prime }}{{{\eta }_i}^{\prime }-{\eta }^{\prime }}\times 100\%$式（2）

式（2）中：λ′表示所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂在多孔介质中的缔合程 度。

上述的方法中，所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂具体可为AP-P4。

上述的方法中，所述水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂水溶液的体积浓度可为 1750mg/L。

本发明所具有的有益效果是：实现量化水溶性缔合聚合物型增粘剂的缔合程度 后，可以通过研究水溶性缔合聚合物增粘剂在多孔介质中的“适度缔合”，在提高其 在油藏中驱油效率的同时兼顾产出物处理，为水溶性缔合聚合物增粘剂产出物处理提 供了一个技术方案。

附图说明

图1实施例1中不同β-环糊精添加浓度与未经剪切的AP-P4溶液粘度的关系曲线。

图2为实施例1得到的AP-P4水溶液的粘度与其缔合程度之间的关系曲线。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、测定水溶性缔合聚合物型增粘剂AP-P4在水中的缔合程度

（1）配制母液：采用注入水配制5000mg/L的AP-P4母液，油藏温度65摄氏度 条件下熟化24h，然后稀释为浓度为1750mg/L的AP-P4水溶液，其中一份溶液保持 原样，剩余另一份采用无茵搅拌器1档进行剪切20s得到剪切后的溶液；

（2）添加β-环糊精：分别向未剪切和剪切20s后的AP-P4水溶液中加入不同浓 度的β-环糊精，质量浓度依次为0.2285%、0.08%、0.068%、0.028511%、0.0186%、 0.01142%和0.008571%，并测定不同添加浓度时的AP-P4水溶液的粘度，经测定得知， 当β-环糊精的添加质量浓度为0.068%时，所述剪切后20s后的AP-P4水溶液的粘度不 再变化，当β-环糊精的添加质量浓度为0.08%时，所述未剪切后20s后的AP-P4水溶 液的粘度不再变化，两添加浓度即为β-环糊精的临界浓度；

（3）由步骤（1）和步骤（2）可得到β-环糊精的不同添加浓度与AP-P4水溶液 的粘度之间的关系曲线，图1为β-环糊精的添加浓度与未经剪切的AP-P4溶液粘度的 关系曲线；

（4）计算缔合程度：根据式（1）所示的缔合程度计算表达式和上述得到的不同 β-环糊精添加浓度与AP-P4水溶液的粘度之间的关系曲线，得到AP-P4水溶液的粘度 与其缔合程度之间的关系曲线，如图2所示；

由图2中的曲线，即可得出AP-P4在水中的缔合程度。

实施例2、测定水溶性缔合聚合物增粘剂AP-P4在多孔介质中的缔合程度

（1）配制浓度为1750mg/L的AP-P4水溶液，采用无茵搅拌器1档进行剪切20s， 收集AP-P4水溶液注入5PV～8PV区间的液体，并测试其粘度为94.2mPa.s；

然后将该AP-P4水溶液进行岩心流动性实验，

（2）向经步骤（1）剪切后的浓度1750mg/L的水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂 水溶液添加质量浓度为0.068%的β-环糊精后进行岩心流动性实验，所用岩心几何尺寸 为Φ2.5cm×10cm，气测渗透率为1800×10^-3μm²，孔隙度25%；收集岩心出口溶液，并 测定其粘度值为3.8mPa.s；

（3）用经步骤（1）剪切后的浓度1750mg/L的水溶性疏水缔合聚合物型增粘剂 水溶液进行岩心流动性实验，所用岩心几何尺寸为Φ2.5cm×10cm，气测渗透率为 1800×10^-3μm²，孔隙度25%；收集岩心出口溶液，并测定其粘度，记为7.2mPa.s；

（4）根据式（2）所示的缔合程度计算表达式得到AP-P4在多孔介质中的缔合程 度为3.8%。