[发明专利]一种还原络合型聚合物铬交联剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油田提高采收率的聚合物凝胶用铬交联剂的制备方法。

背景技术

高价金属铬是油田聚合物凝胶技术所常用的交联剂之一，应用的产品主要有氧化还原体系铬和有机络合铬。氧化还原体系主要为重铬酸盐和还原剂的混合物，该体系的缺点在于：不具有延缓交联特征，氧化还原反应会对聚合物造成一定的影响，六价铬具有剧毒性。有机络合铬主要为醋酸(盐)、丙酸(盐)、乳酸(盐)的络合三价铬等。专利CN200410023616.7提供了一种聚丙烯酰胺凝胶用缓交联剂的制备方法，其以重铬酸钠、浓硫酸、亚硫酸钠、腐植酸、醋酸、柠檬酸、40％氢氧化钠、水为原料采用还原法制得了一种复合型的有机络合铬，但其原料种类繁多，制备过程复杂，产品具有醋酸的刺激性气味。文献报道：田玉芹、郑延成、汪庐山、段洪东等人分别采用重铬酸盐与还原剂反应生成三价铬，再与有机酸进行络合的方法制备了交联剂，该方法存在制备过程较复杂，六价铬还原不完全，使用亚硝酸钠作为还原剂可产生二氧化氮有毒气体等缺点。叶波、甘旭红等人以摩尔比5:1的有机酸与三氯化铬作为交联剂，但其使用不便、成本高。

李永太、彭志刚等人制备了一种有机铬络合物晶体交联剂，但制备工艺复杂，且有效物含量低。

发明内容

本发明的目的是提供一种以草酸和重铬酸钠作为原料，通过草酸的还原与络合反应制备油田提高采收率用聚丙烯酰胺凝胶用聚合物铬交联剂的制备方法。

本发明所需的原材料为重铬酸钠、草酸、碱溶液、水。具体方法是：

①向反应器中加入水和重铬酸钠；

②在搅拌下分批加入草酸；

③升温至60～80℃恒温搅拌反应1小时～2小时；

④在搅拌下缓慢加入碱溶液，继续反应1小时。

重铬酸钠所提供的Cr(III)与草酸的摩尔比为1:7～9。

重铬酸钠和水的质量比为1:2～4.8。

所用的碱溶液为10～50％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。氢氧化钠或氢氧化钾的用量为草酸质量的2.2～11.3％。

所制备的交联剂有效铬离子浓度为4.0％。

草酸属于二元酸，既具有较强的络合能力，又具有还原性，可以被氧化生产二氧化碳和水。本发明利用草酸的还原性将重铬酸钠的Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，再由Cr³⁺和草酸络合，生成络合态的聚合物铬交联剂。

发明的效果

本发明具有以下特点：

①制备工艺简单。本发明使用的原料种类少，制备过程操作简单。

②交联剂无刺激性气味。本发明使用草酸做为铬离子的络合剂，无刺激性气味，给生产和使用带来了方便。

③具有延缓成胶性能，成胶时间可调。本发明的交联剂与HPAM成胶时间可通过添加剂控制在几个小时到15天内任意时间。

④交联剂成胶浓度范围宽，使用量低。当HPAM使用浓度为1000mg/L时，HPAM/Cr³⁺质量比在5～50范围内均可形成稳定的凝胶体系。

⑤聚合物用量低。使用本发明交联剂，HPAM的最低成胶浓度可达到600mg/L。

⑥形成的凝胶体系性能稳定。本发明的交联剂与HPAM所形成的凝胶体系在60℃、暴氧条件下可稳定60天以上。

具体实施方式

实施例1：

准备原料：重铬酸钠、草酸、氢氧化钠、水。

将装有磁力搅拌、回流冷凝器、温度计的250mL三口烧瓶置于磁力搅拌控温电热套上，向加入烧瓶中加入11.92g重铬酸钠和34.72g去离子水，搅拌10min后分7次加入45.36g草酸，继续搅拌并升温至70℃，恒温反应2h后缓慢加入20％的氢氧化钠溶液12.0g，继续在70℃恒温反应1h，冷却即得到104.0g交联剂，Cr³⁺含量4.0％。

实施例2：

准备原料：重铬酸钠、草酸、氢氧化钾、水。

将装有磁力搅拌、回流冷凝器、温度计的250mL三口烧瓶置于磁力搅拌控温电热套上，向加入烧瓶中加入11.92g重铬酸钠和44.8g去离子水，搅拌10min后分5次加入35.28g草酸，继续搅拌并升温至60℃，恒温反应2h后缓慢加入20％的氢氧化钾溶液12.0g，继续在60℃恒温反应1h，冷却即得到104.0g交联剂，Cr³⁺含量4.0％。