一种驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂

摘要

一种驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂，涉及高分子表面活性剂。提供驱油体系简单、洗油能力强，且不会对地层和油井带来伤害，不腐蚀设备和管道的一种驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂。驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂的原料组成为水溶性PVA和油溶性物质，水溶性PVA与油溶性物质的质量比为(100～20)∶1。油溶性物质可采用油酸等。将水溶性PVA和油溶性物质在90℃的条件下反应2～4h，即得驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂。所制得的产物包含多个具有一个饱和键的C18疏水链段，从而使产物既具有水溶性又具有部分油溶性，进而增加表面活性剂溶液与原油的相溶性，从而提高原油采收率。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子表面活性剂，尤其是涉及一种驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活 性剂。

背景技术

在石油工业中，二次采油结束时，不少原油由于毛细作用残留在岩石缝隙间而无法流向 生产井，此时不论用化学驱或者复合驱驱油都因为有限的溶解能力而无法将原油从岩石缝隙 间挤出。如果能注入一种同油相混溶能力较强的物质，即可与原油形成均匀的混溶相，孔隙 中滞留油的毛细作用力就会降低或消失，原油就能被驱向生产井。设法提高原油采收率的关 键是找到一种能与原油相溶良好的合适溶剂。从20世纪50年代开始进行这方面的探索与研 究。由于烃类物质如丙烷、天然气等成本较高，近年来对高分子物质研究甚多。所谓高分子 表面活性剂驱替，即在一定条件下将高分子表面活性剂的水溶液注入地层，使高分子表面活 性剂的水溶液与油藏原油接触，通过降低原油粘度、降低原油与岩石间表面张力、膨胀原油 体积、增强原油流动性等来提高原油采收率。聚乙烯醇PVA较为廉价易得，其在环境中具有 良好的自然降解能力，因此可在石油工业中广泛利用。

溶解度是影响高分子表面活性剂驱替原油效果的重要因素，通过高分子改性，能够增强 聚乙烯醇PVA同烃类，特别是同高分子烃类、胶质及沥青质的混溶能力，有效促进原油和聚 乙烯醇PVA产生混相，形成效率高的混相驱。尽管聚乙烯醇PVA含羟基较多，油溶性欠佳， 但可通过与油溶性的化学物质反应，将疏水基添加到聚乙烯醇PVA主链上，并因此可使改性 聚乙烯醇PVA同烃类，特别是同高分子烃类、胶质及沥青质的混溶能力增强，实例中的油水 分离测试结果证明这一特性，经过改性的聚乙烯醇PVA油溶性增加，需更长的油水分离时间。

美国专利US3506071公开一种表面活性剂，其组成为石油磺酸盐(相对分子质量 ＝360～520)：w＝40％；w(烃)＝1％～50％；w(水介质)＝9％～40％；w(半极性化合物)＝0.01％～5％； w(电解质)<4％。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的表面活性剂存在在三次采油过程中驱油效率差，驱油体系 组成比较繁杂等问题，提供驱油体系简单、洗油能力强，且不会对地层和油井带来伤害，不 腐蚀设备和管道的一种驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂。

本发明所述驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂的原料组成为水溶性PVA和油 溶性物质，水溶性PVA与油溶性物质的质量比为(100～20)∶1。

所述油溶性物质可采用油酸等。

所述驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂可采用以下方法制备：

将水溶性PVA和油溶性物质在90℃的条件下反应2～4h，即得驱油用改性PVA聚乙烯醇 高分子表面活性剂。

所制得的最终产物包含多个具有一个饱和键的C18疏水链段，从而使产物既具有水溶性 又具有部分油溶性，进而增加表面活性剂溶液与原油的相溶性，从而提高原油采收率。

所述驱油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂为可与原油有一定溶解度同时又能溶于 水的大分子物质，分子量在10⁴以上。

在制备过程中，要减少PVA链段上的羟基数量，即通过羟基官能团与油溶性物质反应， 制得两亲性物质。

本发明是一种利用PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂提高驱油效率的技术方法。在三次驱 油过程中，现阶段所使用的驱油剂大部分为化学驱或者复合驱，由于化学驱或者复合驱与原 油并没有比较好的相容性，因此三次采油后仍然会残留一部分原油在地层中。本发明所述驱 油用改性PVA聚乙烯醇高分子表面活性剂是一种以PVA聚乙烯醇为分子主链的物质，通过 PVA与油溶性物质的反应，使得所得产物既具有水溶性又具有部分油溶性，在三次采油的过 程中，通过良好的相容性使得地层的原油能尽可能多的被驱替出来。

具体实施方式

实施例PVA与油酸

将质量分数为10％的PVA水溶液加热至90℃，,使用盐酸调节至pH＝2，然后加入油酸， PVA与油酸的用量为20∶1(质量比)，反应2～4h。反应结束后对所得产物进行性能测试。

反应方程式：

其中，R为-C₁₇H₃₄结构同油酸长链的结构，m、n为下角标，代表重复单元的数量，其 中100<m<120，1580<n<1600。本例中所用聚乙烯醇型号为PVA-1788，即聚合度为1700， 醇解度为88％。

对比例1PVA与马来酸酐

质量分数为10％的PVA水溶液在碱性条件下的与马来酸酐反应，PVA与马来酸酐的用量 为20∶1，反应时间为2h。反应结束后对所得产物进行性能测试。

对比例2PVA与戊二醛交联

将水溶性PVA与戊二醛的比例为质量比100∶2，在90℃反应8h。将所制得的质量分数 为5％的改性PVA水溶液进行性能测试。

对比例3PVA与丙烯酸丁酯

浓度为3000ppm时各物质的性能参数参见表1。

表1

浓度为5000ppm时各物质的性能参数参见表2。

表2

质量分数为10％的PVA水溶液在引发剂过硫酸钾的作用下与丙烯酸丁酯反应，PVA与丙 烯酸丁酯的用量为20∶1，反应时间为4h。反应结束后对所得产物进行性能测试。

本发明中所采用的测量表面张力的仪器型号：表面张力仪A601(美国科诺工业有限公司)； 测量界面张力的仪器型号：TX500^TM旋转滴超低界面张力仪(美国科诺工业有限公司)。

从上述实验数据可以看出，对PVA改性后，其表面张力的变化影响不大，但相对于界面 张力，都比同等条件下单独的PVA水溶液的界面张力性能好，而将原油与改性PVA水溶液 两相进行混合，通过对两者所形成的混相所维持的时间的测定发现，随着浓度的增加，混相 持续的时间增长，也就是说，在一定浓度下，本发明所制得的PVA改性表面活性剂的水溶液 溶解原油的能力有所增加，这与本发明的目标相符。

本发明以油酸改性PVA为主，制得了PVA的改性产物，提高了油水的混溶能力，从而 扩展了其应用范围，提供了一种可以将高分子表面活性剂用于三次采油的新思路。