一种缓膨吸水及抗盐的凝胶颗粒及其制备和应用.pdf

本发明涉及一种缓膨吸水凝胶颗粒及其制备和应用；是由以下重量百分比的原材料反应生成的具有网状结构的交联凝胶：A.丙烯酰胺单体；B.丙烯酸；C.交联剂；D.抗盐性交联剂；E.引发剂过硫酸盐；F.增强剂；G.pH值调节剂；H.起泡剂；I.水。本凝胶颗粒是具有缓膨和强吸水功能以及抗盐性的凝胶颗粒调驱剂，其凝胶颗粒遇水缓慢的开始吸水膨胀，随着施工的进行，凝胶颗粒在地层的深部将裂缝或大孔道封堵住，从而调整吸水剖面，使液流发生转向，油藏死油区减小，油井增油，达到提高油藏的采收率的作用，此凝胶颗粒由于在施工过程中膨胀较小，因此压力上升较小，比较适合于低渗透注水压力较高注水井的调剖。

权利要求书
1.  一种缓膨吸水及抗盐的凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，它是由以 下重量百分比的原材料反应生成的具有网状结构的交联凝胶：
A、丙烯酰胺单体    10—15%；
B、丙烯酸    3—5%；
C、交联剂甲叉基双丙烯酰胺    0.02—0.1%；
D、抗盐性交联剂2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠中 的一种或两种    0.03—0.5%；
E、引发剂过硫酸铵或过硫酸钾中的一种    0.02—0.05%；
F、增强剂；粘土、改性淀粉、粉煤灰中的一种或几种    20—30%；
G、pH值调节剂氢氧化钠或碳酸钠中的一种    4—10%；
H、起泡剂表面活性剂    0.04—1.0%；
I、水；余量为水；
其反应步骤如下：
（1）、将原材料B、G、I加入反应釜中搅拌10分钟,调节pH值至7.0 —8.0之间；
（2）、然后将原材料A、C、D、E、F、H加入反应釜中搅拌1—2小时；
（3）、放料至反应池中加温至60℃，反应3—5小时；
（4）、将反应物加工成颗粒。

2.  一种缓膨吸水及抗盐的凝胶颗粒，其特征在于，它是根据权利要求 1所述的制备方法制备的。

3.  一种权利要求2所述的缓膨吸水及抗盐的凝胶颗粒的应用，其特征 在于，用于油田水井调剖和油井堵水。

说明书一种缓膨吸水及抗盐的凝胶颗粒及其制备和应用
技术领域
本发明涉及丙烯酰胺单体进行聚合交联反应生成凝胶，并将其制备成 凝胶颗粒，这种凝胶颗粒具有吸水膨胀较缓慢，吸水膨胀倍数大且抗盐性 能较好的性能，可用于油田水井调剖和油井堵水。
背景技术
注水开发过程中经常发生水驱指进现象，其主要原因是由于储层的不均 质性。由于储层的非均质性，其渗透率差异较大，注入水主要进入连通的孔 道、裂缝和高渗透性层带，使注入水驱油的波及系数降低，采出液含水不断 提高，降低了采油效率和最终的采收率，造成油井水淹，以至于丧失生产能 力。为发挥中、低渗透层的作用，提高注水波及系数，有必要对注水井的注 入剖面不均质性进行调整。采用化学方法进行调剖是油田常用方法，其中凝 胶颗粒是调剖中常用的堵剂。
我国石油储量中低渗透油藏占有很大的比例，储层特征为低孔、低渗， 且人工裂缝、天然微裂缝发育比较严重。在生产过程中多出现见水方向性明 显，水淹井明显增多，对生产造成严重的影响。这类油藏由于地层物性较差， 低孔、低渗，且地层较深，水井的注水压力较高，调剖的升压空间有限，调 剖过程中注入压力过高，导致堵剂注入较难，调剖深度不够，使得调剖有效 期较短；另外，由于油水井间裂缝、微裂缝比较发育，在生产中其油井水淹 方向性较强，且水线推进速度很快。调剖时堵剂停不住，堵不牢，从而使得 油井很难见效或有效期较短。因此，希望凝胶颗粒具有延缓膨胀的特征，使 其进入到地层深部再完全膨胀，这样可以降低注入的施工压力，达到深部调 剖的目的。同时，也希望凝胶颗粒具有较强的吸水性能，膨胀后能很好的封 堵裂缝和大孔道，具有很高的强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种缓膨型强吸水凝胶颗粒及其制备方法。该颗粒 能延长膨胀时间，增强凝胶吸水性能，克服低渗透油田注水井调剖过程中 压力上升过快、堵剂停不住和堵不牢的问题，满足油田注水井调剖的实际 需要。
本发明所述的一种缓膨型强吸水凝胶颗粒，是具有网状结构的交联凝 胶，它包括以下重量百分比的原料：
A、丙烯酰胺单体    10%—15%；
B、丙烯酸    3%—5%；
C、交联剂甲叉基双丙烯酰胺    0.02%—0.1%；
D、抗盐性交联剂2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸钠或苯乙烯磺酸钠中 的一种或两种    0.03—0.5%；
E、引发剂过硫酸铵或过硫酸钾中的一种    0.02%—0.05%；
F、增强剂；粘土、改性淀粉、粉煤灰中的一种或几种    20%—30%；
G、pH值调节剂氢氧化钠或碳酸钠中的一种    4%—10%；
H、起泡剂表面活性剂    0.04%—1.0%；
I、水；余量为水。
其中丙烯酰胺、丙烯酸以及抗盐性交联剂和交联剂中都具有双键，因此， 在引发剂的情况下能够发生聚合反应。如丙烯酰胺、丙烯酸和2—丙烯 酰胺—2—甲基丙磺酸在引发剂的作用下发生反应的反应式如下：

其反应合成一种高致密度网状结构的凝胶颗粒，由于其网状结构致密度 高使得凝胶颗粒膨胀缓慢，另外其聚合产物中含有抗盐性好的磺酸根， 因此，凝胶具有较好的抗盐性。
本发明缓膨型强吸水抗盐性凝胶颗粒制备方法为如下步骤：
（1）、将原材料B、G、I加入反应釜中搅拌10分钟,调节PH值至7.0 —8.0之间；
（2）、然后将原材料A、C、D、E、F、H加入反应釜中搅拌1—2小时；
（3）、放料至反应池中加温至60℃，反应3—5小时；
（4）、将反应物切块晒干、粉碎、按粒径筛选得到不同粒径大小的凝 胶颗粒。
在制备过程中，可以根据油藏的地质条件和流体的性质进行相应的 产品，如裂缝比较发育的油藏，其凝胶颗粒的直径可以适当增大，孔隙 见水的注水井，其凝胶颗粒的直径可以适当降低，另外，地层流体矿化 度较高，可以在制备过程中增加抗盐性交联剂的量以增强凝胶颗粒的抗 盐性能，其添加质量百分比为0.03%—0.5%。
本发明所述的缓膨型强吸水凝胶颗粒是具有缓膨和强吸水的凝胶 颗粒调剖剂，其在注入后凝胶缓慢吸水，其体积膨胀较小，因此凝胶颗 粒能运移到地层深部，同时施工时压力上升较小，凝胶颗粒到达地层深 部后，由于其强的吸水性能而吸水膨胀，将裂缝和大孔道封堵住，从而 达到调整吸水剖面，改变液流方向，起到增油和提高采收率的作用。此 凝胶颗粒在施工时施工压力上升较小，封堵后由于其吸水能力强使得封 堵强度高，能较好的适应升压空间较小或裂缝比较发育的调剖井。我国 低渗透油藏多采用压裂投产方式，其见水特征多为裂缝型见水，本方法 的有效应用能更好地提高注水井调剖的成功了和有效率，对油田稳产和 增产起到积极的意义。
该技术具有操作简便、成本低廉、应用灵活、适应性强的特点，且 其应用效果显著，有广泛的推广应用前景和可观的经济效益。
具体实施方式
实施例1
一种缓膨型强吸水凝胶颗粒，它由以下重量百分比的原材料组成：
A、丙烯酰胺单体    12.5%；
B、丙烯酸    4%；
C、甲叉基双丙烯酰胺    0.05%；
D、2—丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸    0.05%
E、过硫酸铵    0.05%；
F、粘土    25%；
G、氢氧化钠    6%；
H、十二烷基苯磺酸钠    0.1%；
I、水；余量为水。
所述缓膨型强吸水凝胶颗粒制备方法为如下步骤：
（1）、将原材料B、G、I加入反应釜中搅拌10分钟,调节pH值至7.0 —8.0之间；
（2）、然后将原材料A、C、D、E、F、H加入反应釜中搅拌1—2小时；
（3）、放料至反应池中加温至60℃，反应3—5小时；
（4）、将反应物切块晒干、粉碎、按粒径筛选得到不同粒径大小的凝 胶颗粒。
实施例2
一种缓膨型强吸水凝胶颗粒，它由以下重量百分比的原材料组成：
A、丙烯酰胺单体    15%；
B、丙烯酸    4%；
C、甲叉基双丙烯酰胺    0.05%；
D、苯乙烯磺酸钠    0.1%
E、过硫酸钾    0.05%；
F、淀粉    25%；
G、碳酸钠    8%；
H、十二烷基苯磺酸钠    0.1%；
I、水；余量为水。
所述缓膨型强吸水凝胶颗粒制备方法为如下步骤：
（1）、将原材料B、G、I加入反应釜中搅拌10分钟,调节pH值至7.0 —8.0之间；
（2）、然后将原材料A、C、D、E、F、H加入反应釜中搅拌1—2小时；
（3）、放料至反应池中加温至60℃，反应3—5小时；
（4）、将反应物切块晒干、粉碎、按粒径筛选得到不同粒径大小的凝 胶颗粒。