改性聚丙烯酰胺调剖体系以及其制备方法和使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性聚丙烯酰胺调剖体系及其的制备方法和使用方法。所述改性聚丙烯酰胺调剖体系，40～50％的聚丙烯酰胺、50～40％的木质素和10％的生物胶原蛋白，形成胶原胶束微粒。其制备方法，包括以下步骤：4份木质素和1份生物胶原蛋白，在250℃条件下，发生胶合反应，生成木质素胶合物；在常温下，2份木质素胶合物与1份絮凝剂吸附发生反应，生成的沉淀为胶原胶束；2份胶原胶束与1份双丙烯酰胺，在引发剂的作用下发生聚合反应，产生曲张性胶原胶束微粒。其使用方法为，将改性聚丙烯酰胺调剖体系中加入水中，形成分散溶液，然后向井中泵注上述分散溶液。所述改性聚丙烯酰胺调剖体系具有较高的热稳定性。
【专利说明】改性聚丙烯酰胺调剖体系以及其制备方法和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性聚丙烯酰胺调剖体系，以及该调剖体系的制备方法和使用方法。
【背景技术】
[0002]堵水调剖及相关配套技术在高含水油田控水稳产(增产)措施中占有重要地位，但随着高含水油藏水驱问题的日益复杂，对该领域技术要求越来越高，推动着堵水调剖及相关技术的不断创新和发展，尤其近年来在深部调剖(调驱)液流转向剂研究与应用方面取得了许多新进展，形成包括弱凝胶、胶态分散凝胶(CDG)、体膨颗粒、柔性颗粒等多套深部调剖(调驱)技术，为我国高含水油田改善水驱开发效果、提高采收率发挥着重要作用。
[0003]但是，现有的调剖配方体系工艺复杂，段塞设计不够合理，而且现有的大剂量深部调剖体系较大程度增加了我们的药剂成本，使利润降低；另外目前的很多调剖体系调剖效果持续时间较短，很难达到一年以上。
[0004]因此，需要发明一种新型的改性聚丙烯酰胺的制备方法。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于，提供一种新型结构的改性聚丙烯酰胺调剖体系，具有较高的热稳定性，且大大降低了使用成本。
[0006]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种改性聚丙烯酰胺调剖体系，配方为:
[0007]40~50 %的聚丙烯酰胺、50~40 %的木质素和10 %的生物胶原蛋白，形成胶原胶束微粒。
[0008]优选地，所述胶原胶束微粒的粒径为15~150 μ m。
[0009]本发明还公开了一种改性聚丙烯酰胺调剖体系的制备方法，包括以下步骤:
[0010]第一步:4份木质素和1份生物胶原蛋白，在250°C条件下，发生胶合反应，生成木质素胶合物；
[0011]第二步:在常温下，2份木质素胶合物与1份絮凝剂吸附发生反应，生成的沉淀为胶原胶束；
[0012]第三步:2份胶原胶束与1份双丙烯酰胺，在引发剂的作用下发生聚合反应，产生曲张性胶原胶束微粒。
[0013]优选地，所述的絮凝剂为双(3，5，5-三甲基己酰)过氧化物。
[0014]优选地，所述的引发剂为双(3，5，5-三甲基己酰)过氧化物。
[0015]本发明还公开了一种改性聚丙烯酰胺调剖体系的使用方法，将上述的改性聚丙烯酰胺调剖体系中加入水中，形成分散溶液，然后向井中泵注上述分散溶液。 [0016]优选地，所述改性聚丙烯酰胺调剖体系与水的质量比为1/20~1/4。
[0017]优选地，所述改性聚丙烯酰胺调剖体系与水的质量比为1/10。[0018]优选地，在所述分散溶液中添加有交联剂和助剂。[0019]借由上述技术方案，本发明改性聚丙烯酰胺调剖体系至少具有下列优点:
[0020]1、改性聚丙烯酰胺调剖体系悬浮性良好，易于进行现场配置，既可用100转/分的搅拌器配置，也可用射流泵或高压水流冲稀配置。
[0021]2、改性聚丙烯酰胺调剖体系的胶原胶束微粒的直径为10~150微米，可根据需要进行调整。
[0022]3、改性聚丙烯酰胺调剖体系适应于20~220°C的温度范围。
[0023]4、改性聚丙烯酰胺调剖体系适应于回注污水的高盐(500~150000ppm)环境。
[0024]5、改性聚丙烯酰胺调剖体系抗剪切。
[0025]6、改性聚丙烯酰胺调剖体系适应剂量为500~25000m3。
[0026]7、改性聚丙烯酰胺调剖体系对0.5~3 μ m2岩心的突破压力(梯度)≥2.0MPa/m、堵塞率≥97.38%ο
[0027]8、改性聚丙烯酰胺调剖体系在220°C密封状态下的热稳定时间> 240天。
[0028]9、改性聚丙烯酰胺调剖体系能够实现对地层纵横、纵深方向上吸水剖面的调整。
[0029]10、改性聚丙烯酰胺调剖体系可以对地层高渗透层带实施堵塞、而避免或极少对中低渗透层带造成污染。
[0030]11、改性聚丙烯酰胺调剖体系对渗透性自水井井底向地层深部逐渐减小的油藏，能够达到中深部调剖。
[0031]12、改性聚丙烯酰胺调剖体系对0.5~3.0 μ m2岩心的调剖后堵塞率大于97.38%、突破压力梯度大于2.0MPa/m, 10ml/s排量下的定流压力梯度大于3.0MPa/m。
[0032]13、改性聚丙烯酰胺调剖体系既可用于单井施工，也可进行整个区块的多口井同时施工。
[0033]14、改性聚丙烯酰胺调剖体系既可用于分层调剖，也可对水井进行全井笼统调剖。
[0034]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明胶原胶束微粒的粒度分布曲线；
[0036]图2是本发明超长填砂管示意图；
[0037]图3是本发明均质岩心的堵塞率和定流压力梯度改性聚丙烯酰胺调剖体系用量的变化曲线；
[0038]图4是本发明非均质岩心的堵塞率和定流压力梯度改性聚丙烯酰胺调剖体系用量的变化曲线；
[0039]图5是本发明均质填砂管并联示意图；
[0040]图6是本发明并联岩心组堵塞率和定流压力梯度改性聚丙烯酰胺调剖体系用量的变化曲线。
【具体实施方式】
[0041]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的改性聚丙烯酰胺调剖体系，以及该调剖体系的制备方法和使用方法，详细说明如后。
[0042]一种改性聚丙烯酰胺调剖体系，配方为:40~50%的聚丙烯酰胺、50~40%的木质素和10%的生物胶原蛋白，形成胶原胶束微粒。所述胶原胶束微粒的粒径为15~150 μ m0
[0043]改性聚丙烯酰胺调剖体系代替以往所用的体膨颗粒或水驱流转向剂，改善了调剖剂组成，缩少了调剖剂组份，减少了聚丙烯酰胺溶液和聚丙烯酰胺凝胶的使用量，从而大大降低了调剖剂的成本。使单井调剖剂成本从7-8万元降到4-6万元左右。
[0044]改性聚丙烯酰胺调剖剂主要是由聚丙烯酰胺、木质素和生物胶原蛋白组成，其作用在于对油藏内的大孔道或高渗透层带实施吸水剖面的调整。粒径一般介于15 — 150μπι。改性聚丙烯酰胺调剖剂由于在水中分散均匀、悬浮性良好，在现场按一定比例加入回注污水即可使用，施工非常简单方便。主要评价其悬浮性，以保证现场注入。现场试验主要是针对各个区块，选择合适的PPS粒径和注入浓度，以便与地层裂缝相匹配，达到注得进、堵得住，加大实验力度，确定体系的适应范围。
[0045]一种改性聚丙烯酰胺调剖体系的制备方法，包括以下步骤:
[0046]第一步:木质素和生物胶原蛋白(反应物的比例4:1)在250°C条件下，发生胶合反应；
[0047]第二步:第一步的反应产物在常温下，经絮凝剂吸附沉淀生成胶原胶束；
[0048]第三步:胶原胶束与双丙烯酰胺(反应物的比例2:1)，在引发剂的作用下发生聚合反应，产生胶原胶束微粒。
[0049]从而制得的具有较高耐温、较大吸水能力和较强曲张性胶原胶束微粒，其化学制备原理如下:`
[0050]胶合反应的目的是将木质素通过蛋白胶原连接起来，形成大分子化合物P，然后在絮凝剂吸附下沉淀成胶原胶束聚合物PS，胶原胶束聚合物再与双丙烯酰胺进行限制聚合，增加其吸水能力和悬浮性，最终制得胶原胶束微粒PPS。
[0051]具体实施时，所述的絮凝剂为双(3，5，5-三甲基己酰)过氧化物。所述的引发剂为双(3，5，5-三甲基己酰)过氧化物。
[0052]一种改性聚丙烯酰胺调剖体系的使用方法，将所述的改胶原胶束微粒加入水中，形成分散溶液，然后向井中泵注上述分散溶液。
[0053]优选地，所述改性聚丙烯酰胺调剖体系与水的质量比为1/10。
[0054]可选择地，所述改性聚丙烯酰胺调剖体系与水的质量比为可以为1/20~1/4之间的任意值。
[0055]优选地，在所述分散溶液中添加有交联剂和助剂。
[0056]改性聚丙烯酰胺调剖剂的调剖机理主要在于:一是利用胶原胶束微粒PPS的颗粒性特点，确保其在被挤入油藏时以进入大孔道和高渗透层带为主，仅有很少部分会污染油藏中低渗透层带；二是由于胶原胶束微粒的曲张性，使其在较高压力下发生析水收缩，从而进入油藏深部孔隙而不会被剪切、断裂，且一旦进入油藏深部后，随着所承受压力的降低，胶原胶束微粒又重新吸水膨胀；三是利用地层的滤失作用，使胶原胶束微粒过滤、沉积、吸附在油藏大孔道和高渗透层带内，从而降低油藏大孔道或高渗透层带的渗透性、堵塞地层水流通道、改变注入水走向，达到调整油藏深部吸水剖面的目的。
[0057]由于改性聚丙烯酰胺调剖体系是以胶原胶束微粒PPS为主的悬浮液体，其溶液的流动性、悬浮性和均匀性对现场配液、挤注和施工至关重要，是能否顺利施工的关键，为此，针对调剖剂液体性能(流动性、悬浮性和均匀性)进行进一步研究。一)胶原胶束微粒浓度对调剖液性能的影响；二)配液设备(搅拌转速)对调剖液性能的影响；三)水质对调剖液性能的影响。
[0058]其中关于流动性，采用用液体的漏斗粘度η表示:η是指某一悬浮液用马氏泥浆漏斗粘度计测得的漏斗粘度，η主要表示了悬浮液的挤注摩阻和流动性。η越大摩阻越大、流动性越差，η越小摩阻越小、流动性越好。n的单位为秒(s)。
[0059]关于悬浮性，次用配制好的悬浮液的悬浮指数α表示:α是指某一悬浮液在带刻度玻璃溶器内静止放置10分钟后，其中层液体与溶剂(水)的比重之差除以该悬浮液配制初始其与溶剂(水)的比重之差的百分比(％)，即α=100%Χ (中层液体的比重一 I)/ (悬浮液初始比重一I);液体的比重我们用泥浆比重计测得。α主要表示了悬浮液的悬浮性，α越大悬浮性越好，α越小悬浮性越差。
[0060]均匀性用均匀指数β表示:β是指某一悬浮液在带刻度玻璃溶器内静止放置10分钟后，其上层液体的悬浮指数与下层液体的悬浮指数之比，也就是该悬浮液上层液体与溶剂(水)的比重之差除以其下 层液体与溶剂(水)的比重之差的百分比。β越大悬浮液的均匀性越好，β越小悬浮液的均匀性越差。
[0061]实验仪器:激光粒度仪、电子天平、可读电子搅拌器、马氏泥浆漏斗粘度计、泥浆比重计、玻璃仪器等。
[0062]实验药品:10%PPS浓缩液、自来水、普通河水、回注污水等。
[0063]实验方法:首先用量筒和电子天平取得实验用量的水和PPS浓缩液加入带刻度的玻璃烧杯中，按选定的搅拌速度，用可读电子搅拌器搅拌三分钟，后立即取一定量分别用马氏泥浆漏斗粘度计和泥浆比重计测得其原始漏斗粘度和原始比重；第二将测完的液体倒回烧杯中再搅拌三分钟，静止放置10分钟后，慢慢用硬质塑料管分别吸取其一定量的上、中、下层液体并立即用泥浆比重计分别测其各层液体的比重；最后准确记录各数据并绘制出曲线。
[0064]表1 PPS浓缩液用量对调剖液性能的影响
【权利要求】
1.一种改性聚丙烯酰胺调剖体系，其特征在于，配方为: 40~50 %的聚丙烯酰胺、50~40 %的木质素和10 %的生物胶原蛋白，形成胶原胶束微粒。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系，其特征在于， 所述胶原胶束微粒的粒径为15~150 μ m。
3.一种改性聚丙烯酰胺调剖体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步:4份木质素和1份生物胶原蛋白，在250°C条件下，发生胶合反应，生成木质素胶合物； 第二步:在常温下，2份木质素胶合物与1份絮凝剂吸附发生反应，生成的沉淀为胶原胶束； 第三步:2份胶原胶束与1份双丙烯酰胺，在引发剂的作用下发生聚合反应，产生曲张性胶原胶束微粒。
4.根据权利要求3所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系的制备方法，其特征在于， 所述的絮凝剂为双(3，5，5-三甲基己酰)过氧化物。
5.根据权利要求3所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系的制备方法，其特征在于， 所述的引发剂为双(3，5，5-三甲基己酰)过氧化物。
6.一种改性聚丙烯酰胺调剖体系的使用方法，其特征在于， 将权利要求1中所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系中加入水中，形成分散溶液，然后向井中泵注上述分散溶液。
7.根据权利要求6所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系的使用方法，其特征在于， 所述改性聚丙烯酰胺调剖体系与水的质量比为1/20~1/4。
8.根据权利要求7所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系的使用方法，其特征在于， 所述改性聚丙烯酰胺调剖体系与水的质量比为1/10。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的改性聚丙烯酰胺调剖体系的使用方法，其特征在于， 在所述分散溶液中添加有交联剂和助剂。
【文档编号】C08F289/00GK103710011SQ201310688985
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】韩广彬, 孟凡斌, 史瀚文 申请人:吉林省东新石油工程技术有限公司