凝胶用交联剂、制备方法及在超高温可降解凝胶堵剂应用

本发明属于油田化学与应用领域，涉及一种凝胶交联剂及其在可降解凝胶堵剂应用，具体涉及凝胶用交联剂、制备方法及在超高温可降解凝胶堵剂应用。

背景技术：

1、采用注水开发模式的油田，随着开发不断深入，每年有大量带压注水井需要检串、修井作业，作业需求量大。常规压井措施实施时，起下管柱时溢流量大，井控风险高，同时返排液处理困难。目前，一般带压注水井作业主要采用泄压后常规作业和带压作业两种方式，以保证高压注水井的检串、修井作业正常进行。由于油田带压注水井井口普遍压力高，油管压力普遍在10mpa以上，进行放水泄压时，一方面排水量非常大且排出的污水处理成本高，另一方面因放喷周期长而影响作业效率。带压作业时，起下管柱作业，作业工序复杂，平均占井时间长，作业费用高。

2、聚合物凝胶材料在成胶前，具有流变性好、易注入的特性；成胶后，具有可变形、封堵强度可调的特性。因此，在进行封堵作业时，聚合物凝胶具有独特的优势。由于聚合物凝胶材料本身具有较高的变形性，不会受到漏失通道的限制，注入后，可由易于流动的聚合物或单体溶液交联共聚形成不可流动的冻胶或凝胶，可在极其微小的孔道内产生封堵作用。这种材料在注入前是液态，注入后，在地层条件下，由于交联作用而转变成具有三维网络结构的固态凝胶，具有很好的封堵性。然而，目前国内现有类似凝胶类堵剂难以应用于暂时性封堵作业，存在破胶困难，污染储层等问题，现场施工难度大，风险高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服超高温注水开发模式的油田现有凝胶类堵剂存在破胶困难、不能自发降解、污染储层等问题，提供了一种凝胶用交联剂、制备方法及在超高温可降解凝胶堵剂应用。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明的第一目的在于提供一种凝胶交联剂，所述凝胶交联剂的结构通式如式i所示：

4、其中：

5、r1＝cnh2n+1，r2＝cmh2m+1；n＝2～6；m＝2～6；

6、x＝1～6；y＝1～6；z＝1～6。

7、而本发明所设计的凝胶交联剂，所述凝胶交联剂结构包括了季胺盐结构、酯基基团以及苯环三树枝中心核，该结构不需要额外的破胶剂即可在一定温度条件下可自行降解。季胺盐结构可以提高相邻酯基的水解速度，从而达到自降解性能满足要求；苯环三树枝中心核引入可提高交联剂，在交联过程中的空间结构，保证其在超高温情况下维持自身的相对稳定性，但又能满足后期自降解的需求。

8、更进一步地，所述凝胶交联剂结构中：所述凝胶交联剂结构中：n＝m＝2～6。

9、更进一步地，所述凝胶交联剂结构中：所述凝胶交联剂结构中：x＝y＝z＝1～5。

10、该结构能够在交联过程中形成更加合理的三维空间结构，在自降解和稳定性两者之间找到满足条件的平衡点。

11、本发明的第二个目的在于提供一种凝胶交联剂的制备方法：

12、所述合成路线如下：

13、

14、其中：

15、r1＝cnh2n+1，r2＝cmh2m+1；n＝2～6；m＝2～6；

16、x＝1～5；

17、x＝f、cl、br、i；

18、所述凝胶交联剂的制备方法包括如下步骤：

19、s1：将化合物a溶解于有机溶剂中，充分搅拌均匀；再加入适量的阻聚剂和三卤代苯，在室温条件下充分搅拌均匀待用；

20、s2：加热搅拌，反应12～48h，通过乙醚洗涤、乙醇重结晶，抽滤和干燥得到凝胶交联剂。

21、更进一步地，所述有机溶剂为甲醇或乙醇中的一种或多种。

22、更进一步地，所述凝胶交联剂结构中n＝m＝2～6。

23、更进一步地，化合物a和三卤代苯的摩尔质量比为6～3∶1。

24、更进一步地，所述s2步骤的加热温度为40～65℃。

25、更进一步地，所述阻聚剂为多元酚或者吩噻嗪，所述多元酚为对苯二酚或邻苯二酚。

26、本发明的方法能够制备得到性能较好的凝胶交联剂，且技术简单可靠，产率高，适用于大规模工业生产。

27、本发明的第三个目的是提供一种凝胶交联剂在配置油田用超高温可降解凝胶堵剂中的应用。

28、所述超高温可降解凝胶堵剂由以下组分的原料组成：

29、丙烯基单体 10wt％～15wt％；

30、凝胶交联剂 1.0wt％；

31、引发剂 0.01wt％～0.001wt％；

32、余量为水。

33、更进一步地，所述丙烯基单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯腈等其中的一种或多种。

34、更进一步地，引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种或多种。

35、更进一步地，所述超高温可降解凝胶堵剂应用温度为120℃～150℃。

36、更进一步地，所述超高温可降解凝胶堵剂成胶时间2h～4h。

37、更进一步地，所述超高温可降解凝胶堵剂降解时间7d～10d，完全降解后粘度低于10mpa·s。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、本发明所设计的凝胶交联剂，不需要额外条件，如光照、酸性条件或碱性条件等，即可在一定温度条件下可自行降解。

40、本发明方法能够制备得到性能较好的凝胶交联剂，且技术简单可靠，产率高，适用于大规模工业生产。

41、本发明的凝胶交联剂在超高温可降解凝胶堵剂中的应用，通过化学交联形成三维网状结构，在内置催化剂作用下，功能性交联剂中的弱键断裂，三维网状结构崩解，生成的线型低分子量水溶性高分子溶解在地层水中，形成低粘度流体，无需返排，不影响后续注水，可实现超高温油田井的暂时性封堵检修等工作。

技术特征：

1.一种凝胶交联剂，其特征在于：所述凝胶交联剂的结构通式如式i所示：

2.根据权利要求1所述的一种凝胶交联剂，其特征在于：所述凝胶交联剂结构中：n＝m＝2～6。

3.根据权利要求1所述的一种凝胶交联剂，其特征在于：所述凝胶交联剂结构中：x＝y＝z＝1～5。

4.根据权利要求1所述的一种凝胶交联剂的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种凝胶交联剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲醇或乙醇中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种凝胶交联剂的制备方法，其特征在于：所述凝胶交联剂结构中n＝m＝2～6。

7.根据权利要求4所述的一种凝胶交联剂的制备方法，其特征在于：化合物a和三卤代苯的摩尔质量比为6～3:1。

8.根据权利要求4所述的一种凝胶交联剂的制备方法，其特征在于：所述s2步骤的加热温度为40～65℃。

9.根据权利要求1所述的一种凝胶交联剂在油田用超高温可降解凝胶堵剂中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述超高温可降解凝胶堵剂由以下组分的原料组成：

技术总结
本发明公开了一种凝胶用交联剂、制备方法及在超高温可降解凝胶堵剂应用，所述凝胶交联剂结构通式如式I所示。该凝胶交联剂不需要额外条件，可在超高温可降解凝胶堵剂中的应用，通过化学交联形成三维网状结构，在内置催化剂作用下，功能性交联剂中的弱键断裂，三维网状结构崩解，生成的线型低分子量水溶性高分子溶解在地层水中，形成低粘度流体，无需返排，不影响后续注水，可实现超高温油田井的暂时性封堵检修等工作。

技术研发人员：杨欢,唐雨苗,王尚卫,杨玲智,徐洋,帅群,苏高申,于小荣,王吉星,蒋筑阳,王凯璐
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29