可降解凝胶堵剂、制备方法及在超高温井封堵中的应用

本发明涉及油田化学，具体涉及一种可降解凝胶堵剂、制备方法及在超高温井封堵中的应用。

背景技术：

1、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。

2、中国专利cn109796941a公开了一种膨胀堵漏剂及其制备方法和微胶囊型堵漏剂以及水基钻井液及其应用。其中，该膨胀堵漏剂为将丙烯酰胺、强度提升材料、丙烯酸盐和糊化胶体进行聚合反应而得到的，制得的钻井液用膨胀堵漏剂结构稳定，强度高，黏弹性好，在井底高温高压环境下不容易变性，堵漏效果好。但该堵漏剂环境降解性差，解堵时需要特定的破胶剂才能破胶液化，在油水井中作业时易对采油工作造成不便。中国专利cn113185656a提供了一种温度响应型自降解暂堵剂及修井方法，属于油气开采技术领域。包括以下质量百分含量的组分：包括以下质量百分含量的组分：4％～6％的含烯基单体，0.1％～1％的交联剂，0.1％～1％的引发剂，0.05％～0.5％的降解催化剂和余量的水，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述降解催化剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇或乙二醇胺。以聚乙二醇二丙烯酸酯为交联剂，以2-氨基-2-甲基-1-丙醇或乙二醇胺为降解催化剂，暂堵剂在温度的作用下成胶并在一段时间内保持强度，随后随着时间的推移，聚乙二醇二丙烯酸酯在降解催化剂作用下交联失效，将凝胶暂堵剂降解为线性聚合物，最终粘度降低，实现凝胶自降解。然而，上述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、本发明提供了一种可降解凝胶堵剂、制备方法及在超高温井封堵中的应用，解决了现有技术存在的破胶困难，污染储层等问题，其应用时封堵率高、强度高、降解时间短。

2、为了解决该技术问题，本发明提供了如下技术方案：

3、一种可降解凝胶堵剂，包括以下质量百分含量的组分：

4、丙烯基单体 5.0～10％，

5、凝胶交联剂 0.1-1.0％，

6、引发剂 0.001wt％～0.01％，

7、余量为水。

8、本方案的凝胶堵剂，可以现场制备，现场注入井下利用井下温度通过化学交联形成三维网状结构，进行反应实现暂堵。

9、在井底高温作用下，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。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。

10、优选的，所述丙烯基单体选自丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸或丙烯腈中的一种。

11、优选的，所述凝胶交联剂的结构通式如式i所示：

12、

13、其中：r1＝cnh2n+1，r2＝cmh2m+1；n＝2～6；m＝2～6；x＝1～5；y＝1～5；z＝1～5。

14、优选的，所述引发剂选自过硫酸铵或偶氮二异丁脒盐酸盐。

15、上述凝胶交联剂的合成路线如下：

16、

17、其中：

18、r1＝cnh2n+1，r2＝cmh2m+1；n＝2～6；m＝2～6；x＝1～5；x＝f、cl、br或i；

19、所述凝胶交联剂的制备方法包括如下步骤：

20、s1：将化合物a溶解于有机溶剂中，充分搅拌均匀；在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；

21、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。

22、所述有机溶剂为甲醇或乙醇中的一种或多种。所述凝胶交联剂结构中n＝m＝2～6。化合物a和三卤代苯的摩尔质量比为6～3:1。所述s2步骤的加热温度为40～65℃。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。

23、本方案还提供了可降解凝胶堵剂，包括以下质量百分含量的组分：

24、丙烯基单体 7％，

25、凝胶交联剂 0.5％，

26、引发剂 0.005％，

27、余量为水。

28、优选的，所述凝胶交联剂的结构中：n＝m＝2～6，x＝y＝z＝1～5。

29、本方案还提供了一种所述的可降解凝胶堵剂的制备方法，包括以下步骤：

30、(1)在反应容器中加入水和丙烯基单体混匀；

31、(2)在步骤(2)所得溶液中加入交联剂、引发剂搅拌均匀；静置冷却即得所述可降解凝胶堵剂。

32、上述的可降解凝胶堵剂在油田超高温井封堵中的应用。

33、本发明和现有技术相比，具有以下优点：

34、本发明方法能够制备得到性能较好的可降解凝胶堵剂，且技术简单可靠，产率高，适用于大规模工业生产。本方案可以现场制备，现场注入井下进行反应实现暂堵；或者将配方注入井下直接反应形成暂堵。封堵剂所使用的凝胶交联剂，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。

35、本发明的凝胶堵剂，通过化学交联形成三维网状结构，在井底高温作用下，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：

1.一种可降解凝胶堵剂，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：

2.根据权利要求1所述的可降解凝胶堵剂，其特征在于，所述丙烯基单体选自丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸或丙烯腈中的一种。

3.根据权利要求1所述的可降解凝胶堵剂，其特征在于，所述凝胶交联剂的结构通式如式i所示：

4.根据权利要求1所述的可降解凝胶堵剂，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵或偶氮二异丁脒盐酸盐。

5.根据权利要求1所述的可降解凝胶堵剂，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：

6.根据权利要求3所述的可降解凝胶堵剂，其特征在于，所述凝胶交联剂的结构中：n＝m＝2～6，x＝y＝z＝1～5。

7.权利要求1-6任一项所述的可降解凝胶堵剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求1-6任一项所述的可降解凝胶堵剂在油田超高温井封堵中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可降解凝胶堵剂、制备方法及在超高温井封堵中的应用，所述一种可降解凝胶堵剂，包括以下质量百分含量的组分：丙烯基单体5.0～10％，凝胶交联剂0.1‑1.0％，降解催化剂0.01‑0.1％，引发剂0.001wt％～0.01％，余量为水，解决了现有技术存在的破胶困难，污染储层等问题，其应用时封堵率高、强度高、降解时间短。

技术研发人员：杨欢,王本儒,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