本发明属于化学工程和油田化学领域,具体涉及一种超声辅助连续流制备序列功能驱油体系的方法及装置,更具体涉及一种用于提高原油采收率的序列化驱油体系的超声辅助连续流制备方法及装置。
背景技术:
1、随着油田开发的深度和广度增加,高温、高盐、非均质等复杂油藏增多,对化学驱药剂提出了新的挑战。序列功能驱油体系是指在油藏注入和运移过程中具备预制程序化和组合功能的驱油剂体系,如微胶囊包裹的聚合物和表面活性剂,注入前期可以发挥暂堵-突破的调剖功能,胶囊降解后释放的聚合物具有延迟增黏驱替液和洗油的功能,发挥深度调剖、洗油功效。
2、显然,序列功能驱油体系相较于单一的堵剂、聚合物、表活剂具有组合功能,可单剂发挥多剂多技接力作用。但目前序列功能体系的制备方法仍以传统的反相乳液聚合、表面修饰、种子乳液聚合等为主,多涉及非均相体系,存在反应过程中传质速率慢,反应周期长,尺寸生长不均匀等问题。
3、中国专利cn202110244231.7公开了一种复合型纳米包覆驱油剂颗粒及其制备方法,通过均质乳化、超声分散制备了可降解聚乳酸-羟基乙酸包裹的驱油剂颗粒,胶囊尺寸达到纳米级,尺寸分布窄。但是该方法涉及的制备步骤多,难以实现工业放大生产。
4、中国专利cn201910520843.7公开了一种采用微流场反应技术制备纳米包覆驱油剂的方法及装置,具有反应速度快、混合均匀、传质效率高等优点。但不涉及非均相体系和乳化过程。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提供一种超声辅助连续流制备序列功能驱油体系的方法及装置。
2、本发明所提供的超声辅助连续流制备序列功能驱油体系的方法,包括如下步骤:
3、(1)将水溶性单体、表面活性功能单体、水溶性交联剂、水溶性还原性引发剂、去离子水按一定比例混合配制水相,将正己烷和乳化剂配制成油相,将水相和油相分别注入微通道混合芯片,在微通道混合芯片距末端一定距离处注入油溶性单体和油溶性氧化性引发剂溶液,在所述微通道混合芯片出口得到油包水乳液;
4、(2)将步骤(1)所得油包水乳液注入超声分散微通道芯片,超声分散;
5、(3)将步骤(2)中所述超声分散微通道芯片出口的乳液接入反应盘管中,在30-50℃下反应,冷却,得到序列功能驱油体系。
6、步骤(1)中,所述水溶性单体包括但不限于丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸钠、部分醇解聚乙烯醇、丙烯酸中的一种或几种;
7、所述表面活性功能单体选自乙烯基吡咯烷酮、乙烯基聚氧乙烯醚中的一种或几种;
8、所述水溶性交联剂为n,n - 亚甲基双丙烯酰胺;
9、所述水溶性还原性引发剂选自抗坏血酸、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种;
10、所述水相中,所述水溶性单体与表面活性功能单体、水溶性交联剂、水溶性还原性引发剂、去离子水的质量比依次可为:(56~70):(5~20):(2~5):(0.015~0.15):160。
11、所述乳化剂为吐温80和司盘60复配,所述乳化剂的hlb值为6~7,所述乳化剂占所述油相质量的2%~10%;
12、所述水相和油相的体积流量为60~300 μl/min,水相和油相的流量比为1:(1~1.3)。
13、所述油溶性单体包括但不限于苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种;
14、所述油溶性氧化性引发剂包括但不限于过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰一种或几种;
15、油溶性单体、油溶性氧化性引发剂的质量比为1:(0.015~0.15),加入总量与水相质量比为(0.8~1.1):1。
16、所述油溶性单体和油溶性氧化性引发剂的注入位置为微通道混合芯片三分之二到五分之四长度处;
17、油溶性单体和油溶性氧化性引发剂溶液的注入流量为40-330μl/min;
18、所述混合芯片和超声分散微通道芯片的内径均为30~100μm。
19、步骤(2)中,调节流速在160 w,40 khz的条件下超声分散5-20min。
20、步骤(3)中,所述反应盘管的内径可为1 mm,长度为1-10 m;
21、所述反应的停留时间为0.3-2h。
22、所得序列功能驱油体系的粒径为20-300 nm。
23、本发明还提供了一种上述任一方法发生反应的装置。
24、所述方法发生反应的装置,包括通过管道依次相连的注射系统、微通道混合芯片、超声分散微通道芯片、水浴反应盘管,冷凝盘管和接收器,水相、油相通过所述注射系统分别注入所述微通道混合芯片,油溶性单体和油溶性氧化性引发剂溶液通过所述注射系统于所述微通道混合芯片的三分之二到五分之四长度处注入,在所述微通道混合芯片的出口得到油包水乳液,将所述油包水乳液注入所述超声分散微通道芯片,超声分散后经出口接入反应盘管,反应,反应液经冷凝盘管冷却,接收器接受得到序列功能驱油体系。
25、本发明所述装置由注射系统、微通道混合芯片、超声分散微通道芯片、水浴反应盘管、冷凝盘管和接收器组成,可通过混合芯片和超声分散用微通道芯片快速形成油包水乳液,并进一步通过反应盘管在乳液表面生成两亲性保护层,可大幅提高反应、传质、混合效率,缩短制备时间,实现连续化生产。
26、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
27、1、较常规的反相乳液法、种子乳液法等制备工艺,本发明所述的超声辅助连续流制备工艺通过超声和微通道高效混合协调乳化,具有更高的反应和混合效率,所得驱油体系粒径更低,还可实现连续生产。
28、2、可通过优化流量、反应管长度、聚合物配比等方便地在线调节所得序列功能驱油体系的粒径、包覆率等,安全可控。
1.一种超声辅助连续流制备序列功能驱油体系的方法,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述水溶性单体选自丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸钠、部分醇解聚乙烯醇、丙烯酸中的一种或几种;
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述乳化剂为吐温80和司盘60复配,所述乳化剂的hlb值为6~7,所述乳化剂占所述油相质量的2%~10%;
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述油溶性单体选自苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种;
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述油溶性单体和油溶性氧化性引发剂的注入位置为微通道混合芯片三分之二到五分之四长度处;
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,调节流速在160 w,40 khz的条件下超声分散5-20min。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述反应盘管的内径可为1mm,长度为1-10 m;
8.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所得序列功能驱油体系的粒径为20-300nm。
9.一种权利要求1-8中任一项所述方法发生反应的装置,包括通过管道依次相连的注射系统、微通道混合芯片、超声分散微通道芯片、水浴反应盘管,冷凝盘管和接收器,水相、油相通过所述注射系统分别注入所述微通道混合芯片,油溶性单体和油溶性氧化性引发剂溶液通过所述注射系统于所述微通道混合芯片的三分之二到五分之四长度处注入,在所述微通道混合芯片的出口得到油包水乳液,将所述油包水乳液注入所述超声分散微通道芯片,超声分散后经出口接入反应盘管,反应,反应液经冷凝盘管冷却,接收器接受得到序列功能驱油体系。