一种悬浮凝胶颗粒调堵剂及其应用.pdf

本发明提供了一种悬浮凝胶颗粒调堵剂及其应用，以重量百分比计，该悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料包括：2-10wt％聚合物、0.5-3wt％交联剂、5-20wt％密度调节剂、2-8wt％凝胶颗粒，余量为水。所述凝胶颗粒的制备步骤包括：在油溶性不饱和二烯单体与含氨基的功能性单体中加入增塑剂，升温至60-80℃后加入引发剂聚合得到凝胶体，凝胶体经干燥、研磨、造粒得到凝胶颗粒。本发明还提供了上述悬浮凝胶颗粒调堵剂在油田高含水区块油水井堵水调剖中的应用。

1.  一种悬浮凝胶颗粒调堵剂，以重量百分比计，该悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料 包括：
2-10wt％聚合物、0.5-3wt％交联剂、5-20wt％密度调节剂、2-8wt％凝胶颗粒，余 量为水。

2.  如权利要求1所述的调堵剂，其中，以重量百分比计，该悬浮凝胶颗粒调堵 剂的原料包括：
3-6wt％聚合物、1-2wt％交联剂、10-15wt％密度调节剂、3-5wt％凝胶颗粒，余量 为水。

3.  如权利要求1或2所述的调堵剂，其中，所述聚合物为聚丙烯酰胺、聚甲基 丙烯酰胺和聚丙烯酸酯中的一种或多种的组合；优选为，聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰 胺。

4.  如权利要求1或2所述的调堵剂，其中，所述交联剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸钠盐、二乙烯基酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸三甲基丙烷三甲基酯和 甲叉基双丙烯酰胺中的一种或多种的组合；优选为，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐 或甲叉基双丙烯酰胺。

5.  如权利要求1或2所述的调堵剂，其中，所述密度调节剂为氯化钠、氯化钾、 硝酸钾、溴化钠、溴化钾中的一种或多种的组合；优选为，硝酸钾或溴化钾。

6.  如权利要求1或2所述的调堵剂，其中，所述凝胶颗粒的原料包括：
油溶性不饱和二烯单体、含氨基的功能性单体、增塑剂和引发剂；
以重量份计，各组分含量分别为：20-40份、40-60份、10-25份、0.5-2份，优选 为，25-35份、45-55份、15-20份、0.8-1.2份。

7.  如权利要求6所述的调堵剂，其中，所述油溶性不饱和二烯单体为邻苯二甲 酸二烯丙酯、二烯丙基丙二酸二乙酯、富马酸二烯丙酯、异丁烯酸二烯丙酯、间苯二 甲酸二烯丙酯或马来酸二烯丙酯；优选为，邻苯二甲酸二烯丙酯或二烯丙基丙二酸二 乙酯。

8.  如权利要求6所述的调堵剂，其中，所述含氨基的功能性单体为乙烯基吡咯 烷酮、2-乙酰氨基苯乙烯、3-乙酰氨基苯乙烯、4-乙酰氨基苯乙烯、3-乙酰氨基-4-乙 烯基吡啶、4-乙酰氨基-3-乙烯基吡啶、4-乙酰氨基-2-乙烯基吡啶和3-乙酰氨基-2-乙 烯基吡啶中的一种或多种的组合；优选为，乙烯基吡咯烷酮、2-乙酰氨基苯乙烯或3- 乙酰氨基-4-乙烯基吡啶；
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；
所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈， 优选为过氧化苯甲酰。

9.  如权利要求6所述的调堵剂，其中，所述凝胶颗粒是通过以下方法制备的：
在油溶性不饱和二烯单体与含氨基的功能性单体中，加入增塑剂，升温至60-80℃ 后加入引发剂聚合得到凝胶体，凝胶体经干燥、研磨、造粒得到所述凝胶颗粒。

10.  权利要求1-9任意一项所述的悬浮凝胶颗粒调堵剂在油田高含水区块油水井 堵水调剖中的应用，其包括以下步骤：
配制凝胶颗粒浓度为2-8wt％的悬浮凝胶颗粒调堵剂，通过柱塞泵将浓度从低到 高的调堵剂依次注入井内；
在调堵剂配制过程中，悬浮凝胶颗粒调堵剂浓度从低到高的顺序同时对应凝胶颗 粒粒径从小到大的顺序。

一种悬浮凝胶颗粒调堵剂及其应用
技术领域
本发明属于油水井调堵剂领域，具体涉及一种悬浮凝胶颗粒调堵剂及其应用。
背景技术
目前辽河油田注水区块多采用调剖堵水、深部调驱、二元驱等技术改善水驱开发 效果。由于常规调剖堵水剂存在选择性差，易污染油层，强度低，有效期短，对出水 层较多、油水同层、底水锥进存在很大局限性，而深部调驱对于复杂小断块，断层多， 油层发育不稳定，注采对应关系差、高矿化度的注水区块，显得乏善可陈。
现有颗粒类深部调剖剂又存在耐温耐盐性差，抗剪切能力低，高压下易破碎，很 难有效封堵厚油层内的高渗透条带，效果均不理想。
预交联弱凝胶类和体膨颗粒类深部液流转向剂的主剂都含有羧基或酰胺基，这类 聚合物的耐温、耐盐、抗剪切性能较差，在油藏内使用易分解，这是由聚合物的分子 结构决定的。
CN 103216211A公开了一种用两性离子冻胶调剖剂悬浮携带缓膨抗盐高强吸水 树脂颗粒，注入油层裂缝封堵高渗大孔道的堵剂及其调剖方法，所述缓膨抗盐高强吸 水树脂颗粒是由丙烯酸、淀粉、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺 和过硫酸铵和水，引发聚合造粒而成。然而通过室内研究发现，该树脂颗粒存在堵剂 耐温性最高仅能达到85℃，且长期稳定性差，对油藏储层物性要求高，同时必须用 清水或去离子配制，且容易在井筒或近井地带堆积，导致无法注入地层等问题。
CN 101200513A公开了一种柔性聚合物颗粒及制备方法，该柔性聚合物颗粒虽然 耐温性很好，但原料存在易燃、有毒特性，环保性差，配制过程剧烈放热，操作危险， 聚合过程不易不控制，聚合产物分子量分布范围广，有效成分低，不适于批量生产， 不能有效满足油田大剂量调剖堵水需要。
因此，有必要寻找一种环境友好、制备工艺简单、耐温性好、强度高、适应油藏 类型范围广的凝胶颗粒调堵剂来解决油田高含水问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种悬浮凝胶颗粒调堵剂。
本发明的另一目的是提供上述悬浮凝胶颗粒调堵剂在油田高含水区块油水井堵 水调剖中的应用。
为达到上述目的，本发明提供了一种悬浮凝胶颗粒调堵剂，以重量百分比计，该 悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料包括：2-10wt％聚合物、0.5-3wt％交联剂、5-20wt％密度 调节剂、2-8wt％凝胶颗粒，余量为水。
在上述调堵剂中，优选地，以重量百分比计，该悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料包括： 3-6wt％聚合物、1-2wt％交联剂、10-15wt％密度调节剂、3-5wt％凝胶颗粒，余量为水。
在上述调堵剂中，优选地，所述聚合物为聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺和聚丙烯 酸酯中的一种或多种的组合；优选为，聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺。
在上述调堵剂中，优选地，所述交联剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐、二 乙烯基酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸三甲基丙烷三甲基酯和甲叉基双丙烯酰 胺中的一种或多种的组合；优选为，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐或甲叉基双丙烯 酰胺。
在上述调堵剂中，优选地，所述密度调节剂为氯化钠、氯化钾、硝酸钾、溴化钠、 溴化钾中的一种或多种的组合；优选为，硝酸钾或溴化钾。
在上述调堵剂中，优选地，所述凝胶颗粒的原料包括：油溶性不饱和二烯单体、 含氨基的功能性单体、增塑剂和引发剂；
以重量份计，各组分含量分别为：20-40份、40-60份、10-25份、0.5-2份，优选 为，25-35份、45-55份、15-20份、0.8-1.2份。
在上述调堵剂中，优选地，所述油溶性不饱和二烯单体为邻苯二甲酸二烯丙酯、 二烯丙基丙二酸二乙酯、富马酸二烯丙酯、异丁烯酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯 或马来酸二烯丙酯；优选为，邻苯二甲酸二烯丙酯或二烯丙基丙二酸二乙酯。
在上述调堵剂中，优选地，所述含氨基的功能性单体为乙烯基吡咯烷酮、2-乙酰 氨基苯乙烯、3-乙酰氨基苯乙烯、4-乙酰氨基苯乙烯、3-乙酰氨基-4-乙烯基吡啶、4- 乙酰氨基-3-乙烯基吡啶、4-乙酰氨基-2-乙烯基吡啶和3-乙酰氨基-2-乙烯基吡啶中的 一种或多种的组合；优选为乙烯基吡咯烷酮、2-乙酰氨基苯乙烯或3-乙酰氨基-4-乙烯 基吡啶；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；所述引发剂为过氧化 苯甲酰、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈，优选为过氧化苯甲酰。
在上述调堵剂中，优选地，所述凝胶颗粒是通过以下方法制备的：
在油溶性不饱和二烯单体与含氨基的功能性单体中，加入增塑剂，搅拌升温至 60-80℃，加入引发剂聚合得到凝胶体，凝胶体经干燥、研磨、造粒得到所述凝胶颗 粒；进一步优选地，所述升温的温度为65-75℃。
制备上述悬浮凝胶颗粒调堵剂的方法包括以下步骤：
凝胶颗粒加入水中溶胀后，依次加入聚合物、交联剂、密度调节剂，搅拌至颗粒 分布均匀并悬浮状态，得到所述悬浮凝胶颗粒调堵剂；在制备过程中，反应温度可以 为15-45℃，优选为20-30℃，所使用的水可以为油田污水或清水。
在制备上述悬浮凝胶颗粒调堵剂时，常温下就可以进行，现场配液不需要污水或 清水加热装置，反应过程不放热，因此，在普通的搅拌罐中就可以进行，操作安全。
本发明另外提供了上述悬浮凝胶颗粒调堵剂在油田高含水区块油水井堵水调剖 中的应用，其包括以下步骤：
配制凝胶颗粒浓度为2-8wt％的悬浮凝胶颗粒调堵剂，通过柱塞泵将浓度从低到 高的调堵剂依次注入井内；
在调堵剂配制过程中，悬浮凝胶颗粒调堵剂浓度从低到高的顺序同时对应凝胶颗 粒粒径从小到大的顺序。
现场施工时，可将悬浮颗粒调堵剂与水配制成3-5wt％的溶液。
在具体应用中，先将油溶性不饱和二烯单体与含氨基的功能性单体、增塑剂依次 加入搅拌罐，混合均匀后，加入引发剂，得到凝胶体，将凝胶体挤入造粒机，经干燥、 研磨、造粒制得凝胶颗粒；再将上述凝胶颗粒用回注污水或清水溶胀，在搅拌的同时 加入聚合物、交联剂、密度调节剂，待凝胶颗粒悬浮均匀后，由柱塞泵注入井内。凝 胶颗粒大小按从小到大顺序依次填加，浓度也从低到高设计，目的是为了防止由于粒 径远大于孔喉直径造成凝胶颗粒在井底或近井地带堆积，影响施工效果，同时根据施 工过程中注入压力的变化进行动态调整。
本发明提供的悬浮凝胶颗粒调堵剂具有可任意形变、不易破碎断裂的特点，是一 种柔软性、韧性、化学稳定性极好的微球。注入油藏高渗区域后，通过变形、再造粒、 暂堵、运移、局部突破、再形成等循环过程形成“暂堵蠕动带”，在水流优势通道部 位产生沿程动态流动阻力，使后续注入水从油藏低渗部位绕流，驱替低渗区域剩余油。
该调堵剂环境友好、对地层污染小，且制备工艺简单，与现有的颗粒类调堵剂相 比，耐温性可达150℃、突破压力梯度可达81MPa/m，耐矿化度可达250000mg/L， 适应于砂岩，碳酸岩等不同类型油藏高温高盐油水井堵水调剖、聚驱井、蒸汽吞吐或 蒸汽驱深部封窜、水平井底水锥进等领域。而且现场原料用量少(凝胶颗粒的量)、 成本低、无毒无挥发、不易燃，操作安全，不需要清水或去离子配制，避免了现场使 用甲醛或间苯二酚等剧毒化学用品危害工人健康的问题。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种悬浮凝胶颗粒调堵剂。
1、制备凝胶颗粒的原料为：
邻苯二甲酸二烯丙酯：20重量份；
乙烯基吡咯烷酮：60重量份；
邻苯二甲酸二辛酯：19.2重量份。
过氧化苯甲酰：0.8重量份
2、制备悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料为：
凝胶颗粒：5重量份；
聚丙烯酰胺：5重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐：2重量份；
硝酸钾：10重量份；
水：78重量份。
3、该悬浮凝胶颗粒调堵剂是通过以下步骤制备的：
将邻苯二甲酸二烯丙酯与乙烯基吡咯烷酮、邻苯二甲酸二辛酯依次加入搅拌罐， 60℃混合均匀后，加入过氧化苯甲酰，即得到凝胶体，将凝胶体挤入造粒机，经干燥、 研磨、造粒制得凝胶颗粒；
再将凝胶颗粒加入到油田污水中溶胀后，依次加入聚丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2- 甲基丙磺酸钠盐、硝酸钾，20℃条件下搅拌至颗粒分布均匀并呈悬浮状态即为悬浮凝 胶颗粒调堵剂。
实施例2
本实施例提供了一种悬浮凝胶颗粒调堵剂。
1、制备凝胶颗粒的原料为：
二烯丙基丙二酸二乙酯：40重量份；
3-乙酰氨基-4-乙烯基吡啶：40重量份；
邻苯二甲酸二丁酯：19重量份。
过氧化苯甲酰：1重量份
2、制备悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料为：
凝胶颗粒：4重量份；
聚甲基丙烯酰胺：6重量份；
甲叉基双丙烯酰胺：1.5重量份；
溴化钾：12重量份；
水：76.5重量份。
3、该悬浮凝胶颗粒调堵剂是通过以下步骤制备的：
将二烯丙基丙二酸二乙酯与3-乙酰氨基-4-乙烯基吡啶、邻苯二甲酸二丁酯依次 加入搅拌罐，70℃混合均匀后，加入引发剂过氧化苯甲酰，即得到凝胶体，将凝胶体 挤入造粒机，经干燥、研磨、造粒制得凝胶颗粒；
将凝胶颗粒加入到清水中溶胀后，依次加入聚甲基丙烯酰胺、甲叉基双丙烯酰胺、 溴化钾，30℃条件下搅拌至颗粒分布均匀并呈悬浮状态即为悬浮凝胶颗粒调堵剂。
实施例3
本实施例提供了一种悬浮凝胶颗粒调堵剂及其性能评价实验。
1、制备凝胶颗粒的原料为：
邻苯二甲酸二烯丙酯：30重量份；
3-乙酰氨基-4-乙烯基吡啶：58重量份；
邻苯二甲酸二辛酯：10重量份。
过氧化苯甲酰：2重量份
2、制备悬浮凝胶颗粒调堵剂的原料为：
凝胶颗粒：5重量份；
聚丙烯酰胺：5重量份；
甲叉基双丙烯酰胺：2重量份；
硝酸钾：13重量份；
水：75重量份。
3、该悬浮凝胶颗粒调堵剂是通过以下步骤制备的：
将邻苯二甲酸二烯丙酯与3-乙酰氨基-4-乙烯基吡啶、邻苯二甲酸二辛酯依次加 入搅拌罐，65℃混合均匀后，加入引发剂过氧化苯甲酰，即得到凝胶体，将凝胶体挤 入造粒机，经干燥、研磨、造粒制得凝胶颗粒；
将凝胶颗粒加入到油田污水中溶胀后，依次加入聚丙烯酰胺、甲叉基双丙烯酰胺、 硝酸钾，25℃条件下搅拌至颗粒分布均匀并呈悬浮状态即为悬浮凝胶颗粒调堵剂。
4、性能评价实验：
向本实施例中的悬浮凝胶颗粒调堵剂中加入不同矿化度油田回注污水，配制成含 水80wt％的混合液，使该体系矿化度分别为5000mg/L、10000mg/L、20000mg/L、 50000mg/L、100000mg/L、200000mg/L、250000mg/L，通过测试粘度和悬浮状态情 况来考察调堵剂的耐矿化度性能，测试结果见表1。分散状态是通过肉眼观察聚合物 微球在混合液中是否聚集成团，有无粘黏。
实验结果表明，本实施例中的悬浮凝胶颗粒调堵剂受地层矿化度影响非常小，几 乎不受影响，对油藏矿化度适应能力强。
表1 50℃时不同矿化度调堵剂的粘度和悬浮状态情况