海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂及其制备方法。
背景技术：
：老油田经过几十年的注水开发后，由于注入水的不断冲刷，油藏中会产生大量的大孔道或微裂缝等水流优势通道。后续注入水会沿水流优势通道流动过早突入油井，这不但会造成注入水波及范围减小，还会使得油井含水率上升过快，最终降低原油采收率。注水井调剖和油井堵水是改善注水波及效果的有效途径之一。调剖堵水的效果不单取决于注入工艺，还主要取决于调堵剂的性能。随着近年来油田高矿化度地层的调剖堵水作业任务量逐年增加，高强度耐高盐调堵剂成为了作业是否成功的关键之一。凝胶类堵剂是油田常用的调堵剂类型之一，最广泛使用的是以部分水解聚丙烯酰胺(hpam)为聚合物和以金属离子或酚醛为交联剂组成的凝胶体系。但是，由于hpam的耐盐性能较差，以hpam为聚合物的凝胶体系在高矿化度区块中的使用效果不佳。近年来国内外学者针对耐高矿化度的调堵剂的研发做了大量工作。申请号为201510004908.4的中国发明专利公布了一种凝胶体系，其以丙烯酰胺(am)单体与酯类、醇类等物质复配，在引发剂的作用下制备的可耐高温、高矿化度条件的凝胶体系，但该凝胶体系成分复杂且在常温条件下不易配制。此外，颗粒类调堵剂也是目前常用的调堵剂类型。申请号为201410662306.3的中国发明专利提供了一种主要成分为有机酚、甲醛、糠醛等的有机颗粒堵剂；申请号为201310340097.6的中国发明专利提供了一种共聚微球，其耐盐性能较好，但合成工艺复杂且成本较高，应用经济效益不及凝胶型堵剂。因此，仍需要研发新的调堵剂，以有效扩大其在油田中的适用范围。技术实现要素：本发明提供了一种海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂，其中基于100质量％的组分(1)-(4)的总量计，包含以下组分：(1)疏水缔合聚合物，含量为0.1-1％，优选0.15-0.60％，更优选0.15-0.30％，(2)有机复合交联剂，含量为0.08-1％，优选0.1-0.60％，更优选0.15-0.30％，(3)海泡石粉，含量为1-15％，优选1.5-8％，更优选2-5％；(4)余量为水。本发明另一方面提供了所述的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂的制备方法，其包括以下步骤：(1)配制所需质量浓度的疏水缔合聚合物的水溶液；(2)加入有机复合交联剂并搅拌均匀；(3)将海泡石粉加入到上述混合溶液中搅拌均匀，即得海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂。本发明包含疏水缔合聚合物驱油剂及聚乙烯亚胺交联剂，其耐盐性能优异，具体选用疏水缔合聚合物作为聚合物，选用有机铬、有机树脂、聚乙烯亚胺中的两种或多种作为有机复合交联剂，以平均粒度100-500nm的海泡石粉作为强化剂，生成了具有耐高盐且高强度的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂。本发明的有益效果主要体现在以下三个方面：(1)本发明的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂能够在高盐，例如钠离子浓度50000mg/l以上、钙离子浓度1500mg/l以上的条件下自增粘成胶，成胶后凝胶表观粘度大于15000mpa·s。(2)本发明的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂在高盐条件下性能稳定，60天内未见明显脱水。(3)本发明的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂对特高渗透率岩心的封堵率大于98％，后续水驱突破压力梯度高于10mpa/m，60℃条件下封堵有效期超过200天。附图说明图1本发明实施例1中的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂的表观粘度随时间的变化关系图；图2本发明实施例2中的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂的表观粘度随时间的变化关系图；图3本发明实施例3中的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂的表观粘度随时间的变化关系图。具体实施方式本发明提供了一种海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂，其中基于100质量％的组分(1)-(4)的总量计，包含以下组分：(1)疏水缔合聚合物，含量为0.1-1％，优选0.15-0.60％，更优选0.15-0.30％，(2)有机复合交联剂，含量为0.08-1％，优选0.1-0.60％，更优选0.15-0.30％，(3)海泡石粉，含量为1-15％，优选1.5-8％，更优选2-5％；(4)余量为水。在一个优选的实施方案中，疏水缔合聚合物为烯丙基铵型疏水缔合聚合物，其为丙烯酰胺、丙烯酸和烯丙基二甲基辛铵的三元共聚物，相对分子质量为1100万以上，更优选1200万以上，例如1300万-1800万，；水解度20-30％，优选23-27％；疏水缔合基团含量1.5-3％，优选1.8-2.5％。.在一个优选的实施方案中，交联剂为有机铬交联剂、有机树脂交联剂、聚乙烯亚胺交联剂中两种或更多种组成的有机复合交联剂。在一个优选的实施方案中，有机复合交联剂中的有机铬交联剂、有机树脂交联剂、聚乙烯亚胺交联剂，彼此之间等比例使用。在一个优选的实施方案中，聚乙烯亚胺交联剂的重均分子量300-3000，优选1000-2000；且固含量30％-50％；有机铬交联剂为乳酸铬或醋酸铬交联剂；有机树脂交联剂为酚醛树脂交联剂。所述的聚乙烯亚胺交联剂、酚醛树脂交联剂和乳酸铬或醋酸铬交联剂均是本领域人员熟知的市售商品。在一个优选的实施方案中，所述海泡石粉的平均粒径为100-500nm，优选200-400nm。本发明还提供了所述的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂的制备方法，其包括以下步骤：(1)配制所需质量浓度的疏水缔合聚合物的水溶液；(2)加入有机复合交联剂并搅拌均匀；(3)将海泡石粉加入到上述混合溶液中搅拌均匀，即得海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂。在一个优选的实施方案中，配制疏水缔合聚合物的水溶液所用的水为自来水、地层水、采油废水等可利用的水资源。本发明的堵剂耐高盐，可以采用高矿化度的采油废水作为原料。在本发明中，若无相反说明，则操作在常压条件进行。在本发明中，除非另外说明，否则所有份数、百分数均以质量计。在本发明中，所用物质均为已知物质，可以购得或通过已知的方法合成。在本发明中，所用装置或设备均为所述领域已知的常规装置或设备，均可购得。以下实施例1-3中涉及本发明的岩心封堵性能测试，使用的岩心为填砂管岩心，测试步骤均为：(1)使用40-60目、60-80目、100-120目三种石英砂分别充填到直径d为2.5cm、长度l为30cm的填砂管中，制得具有不同渗透率的填砂管岩心；(2)抽真空后饱和钠离子浓度50000mg/l以上、钙离子浓度1500mg/l以上的盐水，测得各填砂管岩心的孔隙体积v和初始水测渗透率k0；(3)将本发明的凝胶调堵剂溶液注入到各岩心中，注入量为0.4倍的岩心孔隙体积；(4)将岩心管两端密封，置于60℃恒温干燥箱中待其成胶，静置时间为凝胶调堵剂溶液的成胶时间；(5)岩心反方向注入钠离子浓度50000mg/l、钙离子浓度1500mg/l的盐水进行驱替实验，测得突破压力p突破和后续平稳注入压力p平稳；(6)根据公式(1)计算突破压力梯度dp/dl(mpa/m)，根据达西公式计算封堵后水测渗透率k1，进而根据公式(2)计算岩心封堵率f(％)。dp/dl＝p突破/l(1)实施例11)凝胶调堵剂1的组成凝胶调堵剂1各组分所占质量百分比，基于凝胶调堵剂1的100质量％计，如下：疏水缔合聚合物0.15％，乳酸铬0.10％，酚醛树脂0.10％，300nm粒径的海泡石5％，余量为钠离子浓度50000mg/l、钙离子浓度1500mg/l的盐水。2)凝胶调堵剂1的自增粘性能图1所示的是不同静置时间时，在60℃和剪切速率7.34s-1条件下测得的该凝胶调堵剂的表观粘度。静置10h后凝胶粘度开始显著升高，表明此时开始凝胶组分交联反应速率加快；静置30h后凝胶粘度增幅减小，表明此时凝胶组分反应接近完毕，成胶时间为30h，此时的凝胶表观粘度达到15800mpa·s。3)凝胶调堵剂1的岩心封堵性能表1中所示的是凝胶调堵剂1对三种不同渗透率填砂管岩心的封堵性能参数。表1凝胶调堵剂1的岩心封堵性能参数编号123岩心渗透率，μm26.232.530.98突破压力梯度，mpa/m10.4215.2317.56岩心封堵率，％98.5399.5099.78由表1可看出，凝胶调堵剂1的突破压力梯度高于10mpa/m，对三种渗透率级别的填砂管岩心的封堵率均在98％以上，具有较好的岩心封堵性能。4)凝胶调堵剂1的稳定性能配制新鲜凝胶调堵剂1溶液后分别装入6个玻璃瓶中密封，每个玻璃瓶中的溶液体积为100ml；将玻璃瓶放置于60℃的恒温烘箱中，在特定时间时取出，在60℃和剪切速率7.34s-1条件下测试凝胶调堵剂的表观粘度。表2中所示的即是凝胶调堵剂1静置不同时间时的粘度数据。表2凝胶调堵剂1的稳定性能参数静置天数，d306090120150200表观粘度，mpa·s151001440013700132001250011900由表2可看出，静置200天内，凝胶调堵剂1的表观粘度高于11000mpa·s，粘度损失率低于25％，表明凝胶调堵剂1具有较好的稳定性能。实施例21)凝胶调堵剂2的组成凝胶调堵剂2各组分所占质量百分比，基于凝胶调堵剂2的100质量％计，如下：疏水缔合聚合物0.25％，乳酸铬0.10％，酚醛树脂0.10％，聚乙烯亚胺0.1％，300nm粒径的海泡石2％，余量为钠离子浓度50000mg/l、钙离子浓度1500mg/l的盐水。2)凝胶调堵剂2的自增粘性能图2所示的是不同静置时间时，在60℃和剪切速率7.34s-1条件下测得的该凝胶调堵剂的表观粘度。静置7h后凝胶粘度开始显著升高，表明此时开始凝胶组分交联反应速率加快；静置24h后凝胶粘度增幅减小，表明此时凝胶组分反应接近完毕，成胶时间为24h，此时的凝胶表观粘度达到16600mpa·s。3)凝胶调堵剂2的岩心封堵性能表3中所示的是凝胶调堵剂2对三种不同渗透率填砂管岩心的封堵性能参数。表3凝胶调堵剂2的岩心封堵性能参数编号123岩心渗透率，μm25.892.120.75突破压力梯度，mpa/m12.4517.2521.36岩心封堵率，％98.9599.4099.85由表3可看出，凝胶调堵剂2的突破压力梯度高于10mpa/m，对三种渗透率级别的填砂管岩心的封堵率均在98％以上，具有较好的岩心封堵性能。4)凝胶调堵剂2的稳定性能配制新鲜凝胶调堵剂2溶液后分别装入6个玻璃瓶中密封，每个玻璃瓶中的溶液体积为100ml；将玻璃瓶放置于60℃的恒温烘箱中，在特定时间时取出，在60℃和剪切速率7.34s-1条件下测试凝胶调堵剂的表观粘度。表4中所示的即是凝胶调堵剂2静置不同时间时的粘度数据。表4凝胶调堵剂2的稳定性能参数静置天数，d306090120150200表观粘度，mpa·s159001510014600143001380013200由表4可看出，静置200天内，凝胶调堵剂2的表观粘度高于13000mpa·s，粘度损失率低于25％，表明凝胶调堵剂2具有较好的稳定性能。实施例31)凝胶调堵剂3的组成凝胶调堵剂3各组分所占质量百分比，基于凝胶调堵剂3的100质量％计，如下：疏水缔合聚合物0.30％，酚醛树脂0.15％，聚乙烯亚胺0.15％，350nm粒径的海泡石4％，余量为钠离子浓度50000mg/l、钙离子浓度1500mg/l的盐水。2)凝胶调堵剂3的自增粘性能图3所示的是不同静置时间时，在60℃和剪切速率7.34s-1条件下测得的该凝胶调堵剂的表观粘度。静置8h后凝胶粘度开始显著升高，表明此时开始凝胶组分交联反应速率加快；静置24h后凝胶粘度增幅减小，表明此时凝胶组分反应接近完毕，成胶时间为24h，此时的凝胶表观粘度达到17400mpa·s。3)凝胶调堵剂3的岩心封堵性能表5中所示的是凝胶调堵剂3对三种不同渗透率填砂管岩心的封堵性能参数。表5凝胶调堵剂3的岩心封堵性能参数编号123岩心渗透率，μm26.552.981.02突破压力梯度，mpa/m11.3316.8520.56岩心封堵率，％98.9999.2399.79由表5可看出，凝胶调堵剂3的突破压力梯度高于10mpa/m，对三种渗透率级别的填砂管岩心的封堵率均在98％以上，具有较好的岩心封堵性能。4)凝胶调堵剂3的稳定性能配制新鲜凝胶调堵剂3溶液后分别装入6个玻璃瓶中密封，每个玻璃瓶中的溶液体积为100ml；将玻璃瓶放置于60℃的恒温烘箱中，在特定时间时取出，在60℃和剪切速率7.34s-1条件下测试凝胶调堵剂的表观粘度。表4中所示的即是凝胶调堵剂3静置不同时间时的粘度数据。表6凝胶调堵剂3的稳定性能参数静置天数，d306090120150200表观粘度，mpa·s168001640015800153001500014200由表6可看出，静置200天内，凝胶调堵剂3的表观粘度高于14000mpa·s，粘度损失率低于25％，表明凝胶调堵剂3具有较好的稳定性能。由以上实验可知，本发明的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂可以耐高盐且高强度、稳定性好、封堵性能好。在实际应用中，可将本发明的海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂用于封堵超高渗透率水流优势通道，也可用于封堵天然及人工水淹裂缝空间。此外，该海泡石强化疏水缔合聚合物凝胶调堵剂耐温耐盐性能良好，可以在矿化度0至高达50000mg/l以上、温度30-100℃的地层内成胶，长期封堵效果过较好。在实际应用时，将其按比例配置好注入地层中，其在地藏条件下形成凝胶，发挥其优异的调堵功效。当前第1页12