专利名称：一种插层聚合物凝胶转向剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种油田注水作业中采用的转向剂，尤其涉及ー种插层聚合物凝胶转向剂，属于油田米油技术领域。
背景技术：
在油田水驱开采中，注入的是凝胶 交联体系，其是由一定浓度的聚合物与交联剂形成的具有三维网络结构的凝胶交联体系，这样的凝胶交联体系在后续注入水的驱动下会缓慢地整体向前移动，从而具有深部液流转向的作用。弱凝胶转向剂作为老油田稳油控水的技术之一，目前在国内外有大量的室内研究和矿场试验，取得了十分显著的增产效果和经济效益。目前，油田使用的常规凝胶转向技术在实际应用中取得较好成效的同时也存在一些问题，凝胶虽然具有一定的凝胶强度，能够改变水油流度比，提高注入水的波及效率，但是，凝胶类转向剂仍然存在ー些不足，例如，大量的残余油仍会滞留在孔隙中，当前深部液流转向剂成本高，成胶性能对水质、温度等条件敏感性强，制约了转向技术的大規模应用与推广。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供ー种新型的凝胶转向剂，通过采用插层聚合物得到ー种具有一定的凝胶强度，可以使用不同油田水质配制，成胶时间可调，成本低的凝胶转向剂，该凝胶转向剂能够改善注水剖面，提高注水采收率。本发明的目的还在于提供上述凝胶转向剂的制备方法。为达到上述目的，本发明首先提供了ー种插层聚合物凝胶转向剂，其包括以下重量份组成插层聚合物、0. 15-0. 5份，交联剂、0. 05-0. 2份，水(优选为去离子水)、99. 8-99. 3份；其中，上述插层聚合物包括以下原料重量份组成丙烯酰胺(AM) ,20-25份，改性无机粘土矿物、1-7份，水(优选为去离子水)、67. 7-78. 9份，引发剂、0. 1-0. 3份。在本发明提供的上述凝胶转向剂中，优选地，所采用的交联剂为碱性交联剂、乳酸铬和こ酸铬等中的一种或几种的组合。更优选地，上述碱性交联剂包括乌洛托品0. 2-0. 5重量份，硼砂0. 15-0. 3重量份，间苯ニ胺0. 01-0. 02重量份。碱性交联剂能够使用油田污水(油田污水一般呈碱性，污水不需处理，其中含有许多杂质)或碱性水(水的PH值可从7达到13)直接配制成溶液，可以节约配制水的成本。与其他交联剂相比，在高PH值时交联剂的成胶粘度好、有效期可达到一年以上，一般交联剂在PH值大于10时成胶粘度变差、有效期短或无法成胶。在本发明提供的上述凝胶转向剂中，优选地，所采用的改性无机粘土矿物为改性蒙脱土。根据本发明的具体实施方案，优选地，上述改性蒙脱土是将蒙脱土在40-70°C下加入改性剂反应4-8小时制得的，其中，所采用的改性剂为长链烷基甲基铵盐，该长链烷基甲基铵盐的碳链长度为16-22个碳(优选为16-18个碳)。根据本发明的具体实施方案，改性剂的用量可以控制为蒙脱土重量的20-30% ;改性剂的用量是以没有经过改性的蒙脱土原料的重量为基准计算的。所采用的改性蒙脱土片层结构完全剥离(如图4和图5所示)，这种完全剥离的结构可使改性后的蒙脱土与聚合单体充分接触，使聚合后的插层聚合物结构均匀，形成ー个有机整体，从而具有良好的增粘性。在本发明提供的上述凝胶转向剂中，优选地，插层聚合物中所采用的引发剂由过硫酸铵和亚硫酸钠组成，并且，过硫酸铵为1-2重量份(优选1-1. 5重量份)，亚硫酸钠为I
重量份。本发明还提供了上述插层聚合物凝胶转向剂的制备方法，其包括以下步骤
将改性无机粘土矿物、丙烯酰胺和水(优选为去离子水)混合，在6_15°C下通入氮气30-60分钟，然后加入引发剂进行聚合得到插层聚合物；将插层聚合物加入水(优选为去离子水)中，常温下搅拌溶解100-120分钟后，カロ入交联剂，得到插层聚合物凝胶转向剂。根据本发明的具体实施方案，优选地，上述制备方法还包括制备改性粘土无机矿物的步骤，具体步骤如下将无机粘土矿物(例如蒙脱土)、改性剂和水(优选为去离子水)混合，在40-70°C下反应4-8小时(优选为6小时)，然后对产物进行离心、烘干、造粒处理，得到改性无机粘土矿物。本发明还提供了一种提高油田采收率的方法，其是采用上述插层聚合物凝胶转向剂来提高采收率的方法，即在油田注水作业中将转向剂注入油井来提高采收率的方法，其包括以下步骤在油田注水作业过程中，将插层聚合物凝胶转向剂搅拌均匀，利用高压泵注入油井中，然后关井候凝7天；其中，在注入过程中，注入排量控制为10-20m3/h，注入压カ控制为2-7MPa。在关井候凝完成之后，就可以进行下一歩的作业。本发明所提供的凝胶转向剂是以插层聚合物为主要成分，同时加入交联剂得到的插层聚合物凝胶转向剂，该凝胶转向剂能够改善注水剖面，提高注水采收率，并且，该凝胶转向剂具备一定的強度，且成胶时间可调，与同类型凝胶转向剂相比还具有相对较低的成本。本发明提供的插层聚合物凝胶转向剂具有一定的凝胶强度，并且具有成胶时间可调的特点。该转向剂可以使用不同水质的油田水配制，是ー种成本较低的凝胶转向剂。通过采用本发明提供的凝胶转向剂能够改善注水剖面，提高注水采收率，提高波及效率。
图I为实施例3提供的插层聚合物的X射线衍射图谱；图2a-图2d为实施例3提供的插层聚合物的透射电镜照片；图3为本发明的插层聚合物的结构示意图；图4为改性蒙脱土的透射电镜照片；图5为改性蒙脱土的透射电镜照片。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。凝胶粘度测试实验测试凝胶粘度的仪器为Brookfield DV-III旋转粘度计，采用4号转子，剪切速率为 7. 34s'以大庆油田模拟盐水(矿化度4000mg/L，每IOOOg模拟盐水中含有下列盐Na2S04、0. 2193g，KCl、0. 1665g，CaCl2、0. 1569g，MgCl2、0. 2188g, NaHCO3,3. 2416g)为例，插层聚合物凝胶转向剂强度在4000-20000mPa s之间，成胶时间在13_120h之间可调，地面粘度在50mPa s左右，便于大剂量注入，能满足施工エ艺要求。利用模拟盐水用来评价插层聚合物在不同水质条件下的增粘性和成胶性能，使用油田模拟盐水使成胶条件更符合油田水质要求。插层聚合物凝胶转向剂的制备方法如下 I、插层聚合物水溶液的配制由于插层聚合物的分子量较高，应首先配制浓度为Iwt %的插层聚合物溶液以备使用配制时，先称取IOg的插层聚合物，再量取IOOOml的模拟盐水，在高速搅拌下，逐渐向模拟盐水中加入插层聚合物，使之溶解，得到插层聚合物溶液，待用；需要注意的是，配制的插层聚合物溶液必须在熟化24h之后才能使用。2、交联剂溶液的配制配制浓度为IOwt %的交联剂水溶液配制时，称取Ig乳酸铬、Igこ酸铬、Ig碱性交联剂，分别与IOml的水混合，摇匀，得到三种不同的交联剂溶液，待用。3、插层聚合物凝胶转向剂的配制按照插层聚合物凝胶转向剂的成分组成将各种成分混合，搅拌均匀，得到混合溶液；将混合溶液放入30-70°C (恒温温度指油田油藏温度，不同油田的油藏温度不同，温度一般在30-70°C，可根据油田油藏温度设定恒温温度)的恒温烘箱中加热，每隔2小时取出測量，直到成胶为止(45°C下初凝时间一般在24小时之内)。实施例所采用的改性无机粘土矿物为改性蒙脱土，其是按照以下步骤制备的，各原料的用量均为重量份将10份蒙脱土、3份长链烷基甲基铵盐(碳链长度为C16-18)和87份去离子水加入到三ロ瓶中，在40-70°C (优选60-70°C)下反应6小时，然后取出离心处理15分钟，烘干(烘干温度120°C，烘干时间2小时)、造粒(颗粒的粒径小于300目)，得到改性蒙脱土，即改性无机粘土矿物。该改性蒙脱土的透射电镜照片如图4和图5所示，由图4和图5可以看出蒙脱土经过改性后均匀分布，片层结构完全剥离。实施例所采用的插层聚合物的结构如图3所示。对于插层聚合物的结构，可用如下两种方法进行结构表征(I)X射线衍射技术(XRD):比较层状无机物与插层聚合物的XRD试验结果，用Bragg方程2dsin 0 = A (d是片层之间的平均距离，0是半衍射角，A为入射X射线的波长)可以计算出粘土片层间距的变化，并说明聚合物分子是否已经插入到片层之间。(2)透射电子显微技术(TEM):观察插层聚合物的形貌。实例分析对实施例3提供的插层聚合物进行XRD和TEM检测，检测结果分别如图I和图2a-图2d所示。上述检测的结果表明插层聚合物中X-衍射图谱(图I)表明无机粘土矿物的衍射峰很弱，基本消失，说明无机粘土矿物在插层聚合物中完全被剥离。从图2a_图2d中可以看出已不存在非晶结构，也说明改性的无机粘土矿物在插层聚合物内部已经不存在有序片层结构。上述结果表明该插层聚合物具有无机粘土矿物插层进入聚合物内部的插层结构。表I为图I所提供的X-衍射图谱中的衍射峰数据。蒙脱土的衍射峰的d(A)在12. 5左右，由表I的数据可以看出，该X-衍射图谱中没有出现蒙脱土的衍射峰，这也能够证明蒙脱土插层进入了聚合物的内部。表I
权利要求
1.ー种插层聚合物凝胶转向剂，其包括以下重量份组成插层聚合物、0. 15-0. 5份，交联剂、0. 05-0. 2 份，水、99. 8-99. 3 份； 其中，所述插层聚合物包括以下原料重量份组成丙烯酰胺、20-25份，改性无机粘土矿物、1-7份，水、67. 7-78. 9份，引发剂、0. 1-0. 3份。
2.根据权利要求I所述的凝胶转向剂，其中，所述交联剂为碱性交联剂、乳酸铬和こ酸铬中的ー种或几种。
3.根据权利要求2所述的凝胶转向剂，其中，所述碱性交联剂包括乌洛托品0.2-0. 5重量份，硼砂0. 15-0. 3重量份，间苯ニ胺0. 01-0. 02重量份。
4.根据权利要求I所述的凝胶转向剂，其中，所述改性无机粘土矿物为改性蒙脱土。
5.根据权利要求4所述的凝胶转向剂，其中，所述改性蒙脱土是将蒙脱土在40-70°C下加入改性剂反应4-8小时制得的，所述改性剂为长链烷基甲基铵盐，所述长链烷基甲基铵盐的碳链长度为16-22个碳，所述改性剂的用量占所述改性蒙脱土重量的20-30%。
6.根据权利要求I所述的凝胶转向剂，其中，所述引发剂由过硫酸铵和亚硫酸钠组成，并且，所述过硫酸铵为1-2重量份,亚硫酸钠为I重量份。
7.权利要求1-6任一项所述的插层聚合物凝胶转向剂的制备方法，其包括以下步骤 将改性无机粘土矿物、丙烯酰胺和水混合，在6-15°C下通入氮气30-60分钟，然后加入引发剂进行聚合得到插层聚合物； 将插层聚合物加入水中，常温下搅拌溶解100-120分钟后，加入交联剂，得到所述插层聚合物凝胶转向剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述改性无机粘土矿物是通过以下步骤制备的 将无机粘土矿物、改性剂和去离子水混合，在40-70°C下反应4-8小吋，然后对产物进行离心、烘干、造粒处理，得到所述改性无机粘土矿物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述反应时间为6小吋。
10.一种提高油田采收率的方法，其是采用权利要求1-6任一项所述的插层聚合物凝胶转向剂来提高采收率的方法，其包括以下步骤 将所述插层聚合物凝胶转向剂搅拌均匀，利用高压泵注入油井中，然后关井候凝7天，其中，注入排量控制为10-20m3/h，注入压カ控制为2-7MPa。
全文摘要
本发明涉及一种插层聚合物凝胶转向剂。该插层聚合物凝胶转向剂包括以下重量份组成插层聚合物、0.15-0.5份，交联剂、0.05-0.2份，水、99.8-99.3份；其中，所述插层聚合物包括以下重量份组成丙烯酰胺、20-25份，改性无机粘土矿物、1-7份，水、67.7-78.9份，引发剂、0.1-0.3份。本发明所提供的凝胶转向剂是以插层聚合物为主要成分，同时加入了交联剂得到的插层聚合物凝胶转向剂，该凝胶转向剂能够改善注水剖面，提高注水采收率，并且，该凝胶转向剂具备一定的强度，且成胶时间可调，与同类型凝胶转向剂相比还具有相对较低的成本。
文档编号E21B43/22GK102796503SQ20121030325
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者冯爱丽, 张松, 白胤杰, 王洪关, 熊春明 申请人:中国石油天然气股份有限公司