一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，采用以下步骤：将质量浓度为20-60%的聚合单体水溶液，复合交联剂，引发剂，加入反应釜中，在55-75℃下反应2-3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。本发明合成的稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒耐温性能良好，且在低温下不膨胀或膨胀倍率很小，高温下膨胀倍率很大，弥补了现有体膨颗粒耐温性能差、膨胀速率过快、耐盐性差、难以注如目的地层的缺陷。
【专利说明】一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于功能高分子材料【技术领域】，具体地说，涉及一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法。
【背景技术】
[0003]世界上稠油资源相对比较丰富，其地质储量超过常规原油。稠油资源的主要开采方式是蒸汽热采技术，而蒸汽开采中较为常用的是蒸汽吞吐。但是，在开采过程中，随着井网加密及吞吐轮次的增多，储层非均质及流体性质差异增大，汽窜现象逐步加剧，井间汽窜干扰大大地降低蒸汽吞吐效果，严重影响油井生产效果。此外，汽窜还容易造成油井出砂套管损坏，如果发现不及时，将会导致发生井喷，造成巨大的损失。
[0004]为了解决以上问题，通常会采用调剖封堵来防止开采过程中出现汽窜。体膨颗粒常用于堵水调剖中并取得较好的调剖效果，但现有的体膨颗粒大都存在高温溶解、膨胀倍率过小且耐盐性差的问题。此外，体膨颗粒初期膨胀过快，易在近井地带附近堆积，进而导致注入压力迅速上升甚至堵塞施工管柱，使非目的层伤害增大。上述缺陷限制了体膨颗粒在稠油热采封堵汽窜中的应用。
[0005]为实现有效封堵汽窜、提高采收率、降低施工风险、降低非目的层伤害的目的，研究一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，制备出的稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒很大程度上弥补了现有体膨颗粒耐温性能差、膨胀速率过快、耐盐性差、难以注如目的地层的缺陷，耐`温性能良好，且在低温下不膨胀或膨胀倍率很小，遇到高温蒸汽快速膨胀，且膨胀倍率很大。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
本发明提供了一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，包括以下步骤:将质量浓度为20-60%的聚合单体水溶液，复合交联剂，引发剂，加入反应釜中，在55-75°C下反应
2-3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过20-200目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0008]如上所述体膨颗粒的制备方法，所述复合交联剂用量为聚合单体总质量的3.5-6%，所述引发剂用量为聚合单体总质量的0.02-0.5%。
[0009]如上所述体膨颗粒的制备方法，所述的聚合单体为丙烯酸钠、丙烯酰胺、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸、N-乙烯基乙酰胺、N-异丙基丙烯酰胺中的一种或者几种的混合。
[0010]如上所述体膨颗粒的制备方法，所述的复合交联剂包括主交联剂和助交联剂；所述主交联剂为不含高温易水解化学键水溶性交联剂，采用四烯丙基氯化铵，四烯丙基溴化铵，三烯丙基氯化铵，三烯丙基溴化铵，三烯丙基氨丙基胺盐酸盐中的一种或几种；所述助交联剂为含高温易水解化学键水溶性交联剂，采用N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
[0011]如上述所述复合交联剂，所述的主交联剂与助交联的物质的量之比为0.3-3。
[0012]如上所述体膨颗粒的制备方法，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或者几种的混合。
[0013]所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒，在低温(20-100°C)下不膨胀或膨胀倍率很小，在蒸馏水或质量百分浓度为2%的盐水中的膨胀倍率为l_6g/g ;高温(140-300°C)下膨胀至较大倍率，在蒸馏水中膨胀倍率为120-400 g/g，在2%的盐水中为50-80 g/g。
[0014]本发明采用复合交联剂合成稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒，其技术原理是采用复合交联剂合成耐高温体膨颗粒，主交联剂是不含易水解化学键的水溶性交联剂，可大幅度提高现有体膨颗粒的耐温性能。助交联剂是含高温下易水解化学键的水溶性交联剂，通过增大其浓度，使体膨颗粒低温下交联密度过大，因此低温下膨胀倍率很小；温度较高时助交联剂化学键水解，体膨颗粒交联密度降低，膨胀倍率增加。本发明通过使用复合交联剂，使体膨颗粒达到低温下不膨胀或者膨胀倍率很小、高温膨胀至较大倍率的效果，并且高温不溶解。
[0015]本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果:
1.本发明以复合交联剂制备了低温下几乎不膨胀、高温下可膨胀至较大倍率的稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒，解决了现有稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的注入初期膨胀速率过快、耐温性能差、耐盐性差、难以注如目的地层的缺陷。
[0016]2.本发明所合成的稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒在低温下蒸馏水中的膨胀倍率为l_6g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为l_5g/g ;高温下在蒸馏水中的膨胀倍数为120-400g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达50-80 g/g,耐温耐盐性能优良。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明进一步说明:
实施例1
将30g丙烯酰胺溶于70g蒸馏水中，然后加入1.05g (0.0049mol)四烯丙基氯化铵、
0.45g (0.0029mol)N, N-亚甲基双丙烯酰胺、0.09g过硫酸铵，混合均匀后置于65°C下2_3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为4g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为2g/g;在150°C 4h后蒸懼水中的膨胀倍数为148g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达52 g/g，在200°C 2h后蒸馏水中的膨胀倍数为149g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达50g/g，在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为156g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达53g/g，在3000C 0.5h后蒸懼水中的膨胀倍数为154g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达51g/g。
[0018]实施例2
将30g丙烯酰胺溶于70g蒸馏水中，然后加入1.25g (0.0073mol)三烯丙基氯化铵、0.45g (0.0029mol)N, N-亚甲基双丙烯酰胺、0.08g过硫酸钾，混合均匀后置于60°C下2_3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0019]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为5g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为4g/g ;在150°C 4h后蒸馏水中的膨胀倍数为126g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达52 g/g，在200°C 2h后蒸馏水中的膨胀倍数为130g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达50g/g，在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为128g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达54g/g，在3000C 0.5h后蒸馏水中的膨胀倍数为132g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达51g/g。
[0020]实施例3
将30g丙烯酸钠溶于75g蒸馏水中，然后加入1.lg(0.0052mol)四烯丙基氯化铵、0.5g(0.0032mol)N, N-亚甲基双丙烯酰胺、0.09g过硫酸铵，混合均匀后置于60°C下2_3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0021]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为6g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为3g/g;在150°C 4h后蒸懼水中的膨胀倍数为136g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达51 g/g，在200°C 2h后蒸馏水中的膨胀倍数为139g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达54g/g，在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为138g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达56g/g，在3000C 0.5h后蒸馏水中的膨胀倍数为140g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达55g/g。
[0022]实施例4
将20g丙烯酸钠、IOg丙烯酰胺溶于70g蒸馏水中，然后加入0.8g (0.0037mol)四烯丙基氯化铵、0.9g (0.0042mol)N, N-亚甲基双丙烯酰胺、0.06g过硫酸铵，混合均匀后置于70°C下2-3h得聚合物胶块，将聚 合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0023]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为5g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为3g/g ;在150°C 4h后蒸馏水中的膨胀倍数为198g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达52 g/g，在200°C 2h后蒸馏水中的膨胀倍数为202g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达54g/g，在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为196g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达59g/g，在3000C 0.5h后蒸馏水中的膨胀倍数为189g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达58g/g。
[0024]实施例5
将20g丙烯酸钠、IOg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于70g蒸馏水中，然后加入0.6g(0.0028mol)四烯丙基氯化铵、1.0g (0.0064mol)N, N-亚甲基双丙烯酰胺、0.06g过硫酸铵，混合均匀后置于70°C下2-3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0025]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为4g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为3g/g ;在15011C 4h后蒸懼水中的膨胀倍数为231g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达68g/g，在200°C 2h后蒸馏水中的膨胀倍数为228g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达69g/g，在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为232g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达66g/g，在3000C 0.5h后蒸馏水中的膨胀倍数为226g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达70g/g。
[0026]实施例6
将15g丙烯酸钠、5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5g丙烯酰胺溶于70g蒸馏水中，然后加入0.7g (0.003211101)四烯丙基氯化铵、1.(^ (0.0064mol) N，N-亚甲基双丙烯酰胺、0.08g过硫酸铵，混合均匀后置于60°C下2-3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0027]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为6g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为2g/g ;在150°C 4h后蒸懼水中的膨胀倍数为201g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达63g/g，在200°C 2h后蒸馏水中的膨胀倍数为208g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达62g/g，在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为219g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达65g/g，在3000C 0.5h后蒸馏水中的膨胀倍数为221g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达62g/g。
[0028]工业实施例7
将It丙烯酰胺溶于2.3t蒸馏水中，然后加入28.448kg (133.6mol)三烯丙基氯化铵、15kg (98.04mol) N，N-亚甲基双丙烯酰胺、2kg过硫酸铵，混合均匀后置于60°C下2_3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
[0029]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为5g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数为4g/g;在150°C 4h后蒸懼水中的膨胀倍数为151g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达58g/g,在200°C 2h后蒸懼水中的膨胀倍数为154g/g,在2%的盐水中的膨胀倍数可达61g/g,在250°C Ih后蒸馏水中的膨胀倍数为152g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达60g/g，在3000C 0.5h后蒸馏水中的膨胀倍数为153g/g，在2%的盐水中的膨胀倍数可达61g/g。
[0030]对比例I (常用体膨颗粒合成方法)
将18g丙烯酸钠、6g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5g丙烯酰胺溶于70g蒸馏水中，然后加入0.03g (0.0002mol)N, N-亚甲基双丙烯酰胺、0.08g过硫酸铵，混合均匀后置于60°C下2-3h得聚合物胶块，将聚合物胶块挤出造粒，烘干粉碎后过120目标准筛得体膨颗粒。
[0031]所得体膨颗粒在低温下的膨胀倍率为208g/g、在2%的盐水中的膨胀倍数为49g/g ;在150°C及更高温度的蒸馏水和2%盐水中均溶解。
[0032]通过对比例I与实施例1-7可以看出，若单纯采用助交联剂，体膨颗粒在低温下吸水倍率很大，且耐温性能差，高温下全部溶解，无法满足应用需求。
【权利要求】
1.一种稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤:将质量浓度为20-60%的聚合单体水溶液，复合交联剂，引发剂，加入反应釜中，在55-75°C下反应2-3h得产物，将产物挤出造粒，烘干粉碎后过20-200目标准筛即得到稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒。
2.根据权利要求1所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于:所述复合交联剂用量为聚合单体总质量的3.5-6%，所述引发剂用量为聚合单体总质量的0.02-0.5%ο
3.根据权利要求1所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于:所述的聚合单体为丙烯酸钠、丙烯酰胺、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸、N-乙烯基乙酰胺、N-异丙基丙烯酰胺中的一种或者几种的混合。
4.根据权利要求1所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于:所述的复合交联剂包括主交联剂和助交联剂； 所述主交联剂采用四烯丙基氯化铵，四烯丙基溴化铵，三烯丙基氯化铵，三烯丙基溴化铵，三烯丙基氨丙基胺盐酸盐中的一种或几种； 所述助交联剂采用N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
5.根据权利要求4所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于:所述主交联剂与助交联剂的物质的量之比为0.3-3。
6.根据权利要求1所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于:所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或者几种的混合。
7.根据权利要求1所述稠油热采`封堵汽窜用体膨颗粒的制备方法，其特征在于:所述稠油热采封堵汽窜用体膨颗粒，在20-100°C下，在蒸馏水或质量百分浓度为2%的盐水中的膨胀倍率为l_6g/g ;在140-300°C下，在蒸馏水中膨胀倍率为120-400 g/g，在2%的盐水中为 50-80 g/g。
【文档编号】C08F220/06GK103626917SQ201310683672
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】张晓云, 王向鹏, 武继辉, 吴伟, 张思思, 郑云香 申请人:中国石油大学(华东)