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CN111286317B - 一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂及其制备方法，所述常温静态破胶剂包括以下质量百分比的原料：过氧化物0.1～20％；碱性物质0.05～2％；表面活性剂0.01～20％；聚醚0～20％；余量为水；所述破胶剂制备方法为：在反应器中依次按比例加入水、碱性物质、表面活性剂、聚醚，待溶液冷却到室温时，加入过氧化物，搅拌30min～60min；所述破胶剂使用方法为：聚丙烯酰胺/铬的凝胶、破胶剂、水按照质量比为1︰0.1～3︰1的配比置于反应器中静置溶解。所述破胶剂的制备方法具有操作简单，降解快速，工艺简单，成本低廉的特点。所述破胶剂可在常温下使用，在处理油田中含有聚丙烯酰胺的凝胶具有广阔的应用前景。

Description

一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田采油用化学助剂技术领域，具体是指涉及一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂及其制备方法。
背景技术
聚丙烯酰胺是一类用途广泛的线型水溶性高分子化合物，随着聚合物驱三次采油新技术的推广及驱油难度的增加，以聚丙烯酰胺为基础的堵水技术运用广泛。在调驱施工过程中，由于配液罐罐底及边部药剂残留，每年需清罐回收已成胶的药剂固体废物，该废物没有合理的回收方式，存在环保隐患。同时，使用的调驱剂成胶稳定性较强，在水井作业过程中，由于放压造成地层调驱剂反吐堵塞油管，使回收的油管不能重复利用，增加成本损耗。另外，反吐的聚丙稀酰胺胶体附有大量的油污，也难以进行环保处理。由于目前我国油田注聚井的解堵技术和废水处理设施难以有效彻底降解聚丙烯酰胺/铬凝胶，油田环境急剧恶化。因此，聚丙烯酰胺/铬凝胶的在常温下的降解处理已成为减少油田环境的污染亟待解决的重要问题。
聚丙烯酰胺凝胶的形状分为两种：一种为不成型的胶体，胶体很黏，不易切割，难以在搅拌下进行破胶；另一种为成型的胶体，虽然容易切割但是胶体为弹性胶体，破胶剂难以迅速渗透到胶体内部中，实现快速破胶。
目前我国油田废水处理设施难以有效的降解聚丙烯酰胺，各油田在解决注聚合物的堵塞问题上有许多的方法和技术措施，其中物理技术方面包括：超声波技术、低频脉冲技术、电脉冲技术、水利振动技术、人工地震技术、高能气体压裂技术、高压水射流技术。但是由于物理技术应用时需设置合理的参数，要求较高还需对地层情况实时监测，应用条件和施工设备要求较高等特点，不易于大范围的推广和应用。
化学技术方面由于应用广泛，技术纯熟，施工工艺简单等特点被广泛使用，例如专利申请公布号CN 109504359 A《一种油田采油用高分子聚丙烯酰胺降解解堵剂及制备方法》，该方法包括以下重量百分比的原料组成：铵盐A10％～30％、铵盐B20％～40％,、硫酸盐化合物20％～40％、表面活性剂0.1％～0.5％、防腐及反应速度控制剂10％～40％、防腐及分散剂5％～15％。该方法适用于注井下的聚丙烯酰胺胶块，而且该方法的使用温度的要求为40℃以上，这对于在常温下破解地面上的大量的聚丙烯酰胺胶体不适用，而在采油现场，特别是温度较为严寒的地区，由于难以实现加热无法进行破胶操作，所以不利于推广使用。
公开号CN1150967A《油井压裂液低温破胶剂的制备方法》，提出了一种在常温下采用氧化-还原反应体系来实现破胶的方案，采用如下化学反应式来完成：1.过氧化氢-亚铁盐氧化-还原体系的反应2.过硫酸盐-亚铁盐氧化-还原体系的反应3.过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系的反应，利用上述化学反应方法制得的破胶剂加入压裂液中即可。然而氧化剂-还原剂为双组份药剂，使用不便，特别是双组份药剂一旦混合后反应很快，持效性很短，而胶体的渗透需要较长时间，因此实际上难以起有效破胶作用。
运用生物技术降解聚丙烯酰胺也有研究，但实际应用使用不够成熟。例如专利申请公布号CN 110194572 A《一种降解生活污泥中聚丙烯酰胺的方法》，该降解方法包括：将含水率为80％-85％的生活污泥和粉碎的秸秆按重量比为1︰1的比例投入发酵釜中后，加入MOF-Ti、高温发酵菌：将发酵釜的温度保持在90℃～110℃，启动发酵釜进行高温搅拌并发酵2h～3h,将发酵完成后的生活污泥平铺在地面上进行自然降温、脱水，即得分解后的无害化生活污泥，该方法对于降解聚丙烯酰胺需要高温环境，而且降解的不够彻底，另外由于使用微生物的生长对水质有更高的要求，根本不适合在采油现场推广使用。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂及其制备方法。
本发明提供一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，所述常温静态破胶剂包括以下质量百分比的原料：过氧化物0.1～20％；碱性物质0.05～2％；表面活性剂0.01～20％；聚醚0～20％；余量为水。
进一步地，所述过氧化物为过氧化钠、过氧化钙、过氧化碳酸钠、过氧化氢中的一种。
进一步地，所述的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾，碳酸氢钠，碳酸氢钾，氢氧化钙中的一种。
进一步地，所述表面活性剂为饱和腰果酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
进一步地，所述饱和腰果酚聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚的环氧乙烷的加成数为n＝5～25。
进一步地，若使用系统需要对泡沫起到抑制作用，需要加入聚醚，所述聚醚为多元醇型聚醚、环氧乙烷环氧丙烷的嵌段聚醚、脂肪胺聚醚中的一种。
进一步地，所述聚醚的分子量为3000～20000。
本发明所述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括如下步骤：在反应器中依次按比例加入水、碱性物质、表面活性剂、聚醚，待溶液冷却到室温时，加入过氧化物，搅拌30min～60min。
本发明所述聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的使用方法，包括如下步骤：聚丙烯酰胺/铬的凝胶、破胶剂、水按照质量比为1︰0.1～3︰1的配比置于反应器中静置溶解。
进一步地，所述破胶剂的适用温度为1～60℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明提供的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，该破胶剂通过化学反应有效破解聚丙烯酰胺/铬凝胶产生，其中的表面活性剂有润湿渗透和起泡两个目的。润湿渗透作用可使破胶剂渗透到胶体深部，增加作用半径，并使得破胶剂保持较长时间，以便配合破胶剂与胶体反应产气；破胶剂与凝胶中的聚丙烯酰胺产生氨气等气体后，表面活性剂使气泡存浮于胶体中，最终导致凝胶体悬浮于溶液中，并使胶体膨胀破解，进而提高破胶效果，使得凝胶破解成水溶解物质。另外，该破胶剂在井下使用时，表面活性剂的加入还有利于洗井操作。
2.本发明所述破胶剂利用过氧化物与碱性物质相结合，将自由基氧化断链与酰胺键水解断链共同作用，加速了聚丙烯酰胺/铬凝胶的破解。
3.本发明所述破胶剂可在常温使用，易于控制，无需搅拌，工艺简单，破胶剂能够快速的渗透到胶体中，破胶速度快，可以大量推广，适合在采油现场使用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，包括以下质量百分比的原料组成：2％氢氧化钠、0.01％饱和腰果酚聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝5)、20％的过氧化氢、0％聚醚，余量为水；其中所述过氧化氢为质量分数为27.5％的过氧化氢水溶液。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下步骤：在反应器中依次按比例加入水、碱性物质、表面活性剂、聚醚，待溶液冷却到室温时，加入过氧化物，搅拌30min～60min；本实施例中，在反应器中依次按比例加入水、氢氧化钠、饱和腰果酚聚氧乙烯醚，待溶液冷却到室温时，加入过氧化氢，搅拌30min～60min。
上述制备的聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的使用方法为：按照聚丙烯酰胺/铬的凝胶、破胶剂、水按照质量比为1︰3︰1的配比，取60g破胶剂，20g水，20g聚丙烯酰胺/铬凝胶加入到反应器中，静置溶解。
实施例2
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，包括以下质量百分比的原料组成：1％氢氧化钠、0.05％饱和腰果酚聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝13)、20％的过氧化氢、10％多元醇型聚醚(甘油醇环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚醚)，余量为水；其中所述过氧化氢为质量分数为27.5％的过氧化氢水溶液。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例3
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：0.75％氢氧化钠、12.5％饱和腰果酚聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝13)、10％的过氧化氢、5％环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚醚，余量为水；其中所述过氧化氢为质量分数为27.5％的过氧化氢水溶液。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例4
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：1％氢氧化钙、5％十二烷基苯磺酸钠、10％过氧化钠、15％环氧乙烷环氧丙烷嵌段聚醚，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例5
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：1.5％氢氧化钾、7.5％脂肪醇聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝15)、5％过氧化钙、7.5％环氧乙烷环氧丙烷嵌段聚醚，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例6
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：0.05％碳酸钠、0.01％十二烷基苯磺酸钠、0.1％过氧化碳酸钠、15％环氧乙烷环氧丙烷嵌段聚醚，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例7
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：0.75％氢氧化钾、12.5％脂肪醇聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝15)、1％过氧化钠、0.25％脂肪胺聚醚(十二烷基胺聚氧乙烯醚)，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例8
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：2％碳酸氢钾、20％脂肪醇聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝25)、20％的过氧化钠、0.5％环氧乙烷环氧丙烷嵌段聚醚，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例9
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：1.85％碳酸氢钠、17.5％十二烷基苯磺酸钠、7.5％的过氧化钙、0％聚醚，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
实施例10
一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，包括以下质量百分比的原料组成：0.05％碳酸钾、1.75％脂肪醇聚氧乙烯醚(环氧乙烷n＝15)、15％的过氧化碳酸钠、20％脂肪胺聚醚(十二烷基胺聚氧乙烯醚)，余量为水。
上述一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，除组分及含量不同外，制备及使用方法同实施例1。
本发明实施例所述破胶剂，适用温度为1～60℃，使用过程中破胶剂能够快速的渗透到胶体中，破胶速度快，可在24小时内将胶体分解溶解，各实施例的破胶现象及溶胶时间如表1所示。
表1聚丙烯酰胺/铬凝胶现象
Figure BDA0002418871710000051
Figure BDA0002418871710000061
以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，其特征在于，所述常温静态破胶剂包括以下质量百分比的原料：过氧化物0.1～20%；碱性物质0.05～2%；表面活性剂0.01～20%；聚醚0～20%；余量为水；
所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾，氢氧化钙中的一种；
所述表面活性剂为饱和腰果酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种；
所述聚醚用于抑制泡沫的产生。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，其特征在于，所述过氧化物为过氧化钠、过氧化钙、过氧化碳酸钠、过氧化氢中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，其特征在于，所述饱和腰果酚聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚的环氧乙烷的加成数为n=5~25。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，其特征在于，所述聚醚为多元醇型聚醚、环氧乙烷环氧丙烷的嵌段聚醚、脂肪胺聚醚中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂，其特征在于，所述聚醚的分子量为3000~20000。
6.根据权利要求1～5其中任意一项所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在反应器中依次按比例加入水、碱性物质、表面活性剂、聚醚，待溶液冷却到室温时，加入过氧化物，搅拌30min～60min。
7.根据权利要求1～5其中任意一项所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：聚丙烯酰胺/铬的凝胶、破胶剂、水按照质量比为1︰0.1～3︰1的配比置于反应器中静置溶解。
8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯酰胺/铬凝胶常温静态破胶剂的使用方法，其特征在于，所述破胶剂的适用温度为1～60℃。
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