一种微尺度动态分散胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微尺度动态分散胶及制备方法，属于纳-微米材料及油田化学领 域。
【背景技术】
[0002] 油田经过短暂的弹性能量开采后即进入补充能量开发阶段，水驱仍是油田开发的 首选技术，水驱阶段赋予除补充地层能量以外的其他功能，成为世界石油行业攻关的热点。 多年的注水开发，油田进入高含水期、高产水的"双高阶段"。同时，剖面和平面矛盾突出，水 窜严重，稳产难度大。室内研宄及现场试验证明化学驱是提高高含水油藏采收率及注入开 发效果的重要战略技术。
[0003] 目前，国内外常用的调剖剂以酚醛、有机铬为交联剂的弱凝胶调剖体系。酚醛为交 联剂形成的弱凝胶成胶性质较好，但在低于60°C下需加促凝剂，成本高且环境污染大（"一 种用于高温油藏延缓成胶的就地聚合堵水凝胶"专利号ZL2011102355936);有机铬可形 成弱凝胶适用于深部调驱，但铬离子交联的弱凝胶易水解、有效期短，同时有机铬是过渡金 属，后期处理水经济环保达标困难（王平美，崔亮三.调驱用RSP3抗盐聚合物弱凝胶研 制，油田化学[J]，2001，18 (3) :251-254)。微球技术是近年来发展起来的一类新型调驱技 术，微球具有稳定性高、耐高温高盐性能强等特点，聚合物微球技术在国内油田应用较多并 取得了良好的经济效益（罗强，唐可，罗敏，等.聚合物微球在人造砾岩岩心中的运移性 能[J].油气地质与采收率，2014, 21 (I) :63-65)。但室内研宄表明微球的注入性较差、选择 性较差易堵塞低渗区域，同时采用反相乳液法、分散聚合物法制备微球需要大量的乳化剂 和油相，成本很高（林莉莉，郑晓宇，刘可成，等.分散聚合法制备深部调剖用交联聚合物 微球[J].油田化学，2014, 3:011)。胶态分散胶（⑶G)是一类具备深部液流转向的调驱调剖 剂，该技术的主体思想是采用低浓度的聚合物，以铝盐为交联剂，分子内交联为主生成彼此 独立、相互连接较弱的凝胶小颗粒组成的胶态分散体系（罗宪波，蒲万芬，武海燕，等.交 联聚合物溶液的微观形态结构研宄.大庆石油地质与开发[J]，2003, 22(5) :60-62.)。⑶G 在上世纪80年代在国外的20多个油田有比较成功的应用。CDG是聚合物在地层渗流过程中 发生分子内交联为主逐步形成微球分散体，故能以较小的注入压力，进入地层深部，增加原 有高渗透水相通道的流动阻力，促使液流转向，使后续注入水向未波及的低渗透层推进，从 而达到深部调驱，提高原油采收率。再者，铝离子为轻金属，技术处理容易达标，环保经济性 好。但是基于部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)的线性聚合物形成的CDG存在以下明显的不足： ①线性分子在溶液条件下不能足够卷曲，所以需要加无机盐促使分子线团足够蜷曲形成分 子内交联；②成胶条件苛刻、适应性差，CDG是以分子内交联为主，要求低浓度的聚合物和 交联剂体系，聚合物的浓度范围小，表现在较高浓度的聚合物形成弱凝胶，而较低浓度的聚 合物不能形成胶态分散胶；③在地层中成胶困难，受扩散、弥散，滞留（吸附、机械捕集），剪 切降解等影响，聚合物在地层渗流过程中浓度和黏度损失严重，为了解决上述不利因素，通 常增加聚合物的浓度，这导致聚合物在初期注入的过程中以分子间交联为主形成弱凝胶， 增加注入压力，不能达到油藏深部调驱。上述不利因素阻碍了 CDG在我国油田的推广应用。
[0004] 本发明在深刻剖析CDG优势及基于传统聚合物制备CDG的薄弱环节，采用超 支化聚合物制备一种微尺度胶态分散胶。超支化聚合物溶液结构呈现三维立体的拓扑 结构，表现出优异的增粘性、抗剪切性能及耐温抗盐性能（"聚酰胺-胺杂化纳米二氧 化硅超支化聚合及其制备方法"，CN103865008A ;Pu，W. ;Liu，R. ;Wang，K.et al. Water Soluble Core-Shell Hyperbranched Polymers for Enhanced Oil Recovery[J]. Industrial&Engineering Chemistry Research, 2015, 54 (3) ,798-807)。本发明以超支化 聚合物溶液为基液，加入一定浓度的柠檬酸盐与三氯化铝，超支化聚合物分子链形成分子 内组装，构筑微尺度的动态分散胶；超支化聚合物能在不同矿化度条件通过自主调节分子 链的尺度，改变动态分散胶的微观尺度，实现油藏的自适应性，从而达到油藏的调驱。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供适用高含水油藏深部调剖的一种微尺度动态分散胶，该类 调驱剂能在不同矿化度条件自主改变分散胶的微观尺度，实现胶态分散胶的油藏自适应 性，同时，超支化聚合物在可控时间组装形成具有一定的流度调控能力及优异的液流转向 性能的微尺度胶态分散胶，实现中高温、宽矿化度油藏的调驱。
[0006] 本发明的另一目的还在于提供上述微尺度动态分散胶的制备方法，以超支化聚合 物为基液，加入环保型的交联剂柠檬酸盐与三氯化铝以及稳定剂亚硫酸盐，超支化聚合物 分子链形成分子内组装，构筑微尺度的动态分散胶。在较宽的超支化聚合物浓度范围，微尺 度动态分散胶的成胶时间可控，控制因素简单。超支化聚合物在矿化度条件通过自主调节 分子链的尺度，改变分散胶的微观尺度，实现动态分散胶的油藏自适应性及长期稳定性。微 尺度动态分散胶能有效封堵水驱优势通道，实现液流转向，该调驱体系能有效地用于高含 水油藏，提高注入水开发效果。
[0007] 为了达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0008] 一种微尺度动态分散胶，由以下组分按质量百分比组成：
[0009] 超支化聚合物：0· 075%~(λ 15%，
[0010] 柠檬酸盐：0· 005%~0· 0125%，
[0011] 三氯化铝：0. 0075%~0. 015%，
[0012] 亚硫酸盐：0· 005%~0· 01%，
[0013] 其余为水。
[0014] 所述柠檬酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾或柠檬酸铵。
[0015] 所述亚硫酸盐为亚硫酸钠或亚硫酸铵。
[0016] 所述超支化聚合物为聚酰胺-胺杂化纳米二氧化硅超支化聚合物，其结构式如 下：
[0017]
【主权项】
1. 一种微尺度动态分散胶，由以下组分按质量百分比组成： 超支化聚合物：〇.〇75%~0.15%， 柠檬酸盐005%~0· 0125%， 三氯化铝：0.0075%~0.015%， 亚硫酸盐：〇. 005 %~0. 01%， 其余为水； 所述超支化聚合物为聚酰胺-胺杂化纳米二氧化硅超支化聚合物，其结构式如下：
其中 w、X、y、z 为单体聚合度，X 为 75-80 %，y 为 4. 5-9. 5 %，z 为 4. 5-9. 5 %，w = l-x-y-ζ，聚合物分子量为700~1500万。
2. 如权利要求1所述的一种微尺度动态分散胶，其特征在于，所述柠檬酸盐为柠檬酸 钠、柠檬酸钾或柠檬酸铵。
3. 如权利要求1所述的一种微尺度动态分散胶，其特征在于，所述亚硫酸盐为亚硫酸 钠或亚硫酸铵。
4. 如权利要求1所述的一种微尺度动态分散胶的制备方法，过程如下：用油田注入水 配制质量浓度为〇. 5%的超支化聚合物溶液，静置24小时后待用；蒸馏水分别配制质量浓 度为1. 0%的柠檬盐溶液、1. 0%的三氯化铝溶液及1. 0%的亚硫酸盐溶液；向广口瓶中依 次加入0. 5 %的超支化聚合物溶液、I. 0 %的柠檬盐溶液、I. 0 %的三氯化铝溶液及I. 0%的 亚硫酸盐溶液，再加入定量的油田注入水，配制成微尺度动态分散胶基液，将其放置在恒温 烘箱中老化成胶，即得微尺度动态分散胶。
【专利摘要】本发明公开了一种微尺度动态分散胶及其制备方法，该微尺度动态分散胶由以下组分按质量百分比组成：超支化聚合物0.075%～0.15%，柠檬酸盐0.005%～0.0125%，三氯化铝0.0075%～0.015%，亚硫酸盐0.005%～0.01%，其余为水；所述超支化聚合物为聚酰胺-胺杂化纳米二氧化硅超支化聚合物。其制备如下：依次加入超支化聚合物溶液、柠檬盐溶液、三氯化铝溶液及亚硫酸盐溶液，再加入油田注入水，配制成微尺度动态分散胶基液，放置在恒温烘箱中老化成胶。本发明动态分散胶能在不同矿化度条件自主改变微观尺度，实现油藏的自适应性，其适用于中高温、宽矿化度油藏深部调驱，提高注入水开发效果。
【IPC分类】C09K8-588
【公开号】CN104861949
【申请号】CN201510240730
【发明人】蒲万芬, 刘锐, 赵磊, 石国新, 孙琳, 毛天聪
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月12日