CN102618230B - 一种油气田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油气田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料。它能封堵裂缝性、溶洞性漏失地层，增加凝胶强度。其技术方案是：先将丙烯酰胺、三氯化铬和N，N—亚甲基双丙烯酰胺加入到盛有去离子水的烧杯中，溶解后加入引发剂，室温静置1h得凝胶，经造粒、烘干、筛分得固相颗粒；在环己烷中加入Span-80，制得油相；取丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中，制得水相；将固相颗粒加入水相中，混合均匀后，再加入到油相中，充分搅拌，滴加引发剂，反应2h加入分散剂，过滤、洗涤、干燥得包裹颗粒，包裹颗粒可再次进行包裹；将该颗粒加入HPAM水溶液中进行交联反应，得到不动凝胶。该材料生产工艺操作性强，成本低，具有滤失量小、密封性好、稳定性好的特点。

Description

一种油气田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料

技术领域

本发明涉及一种用于油气田的可控制交联凝胶堵水堵漏材料。特别是涉及到采用包裹技术缓慢释放高价金属离子，以交联聚合物HPAM的堵水堵漏材料。

背景技术

处理井漏是提高钻井成本的重要因素，其花费的时间占钻井总时间的10%左右，由于裂缝性、溶洞性井漏处理量又占井漏处理时间的70%以上，针对裂缝性、溶洞性严重漏失，传统的堵漏材料堵漏方法（如桥塞堵漏、水泥浆堵漏）等在处理裂缝性、孔洞性恶性漏失时有其自身的缺点，很难在井筒周围的漏层停留，易与地层流体相混，被稀释后流走。因而堵漏浆很难在进筒周围形成足够强度的严密封堵。国内外钻井工作者从化学角度出发，研制出了一些聚合物堵漏材料为基础的堵水堵漏技术还需进行大量的研究工作。

发明内容

本发明的目的是：为了能封堵裂缝性、溶洞性恶性漏失地层，增加凝胶的强度和稳定性，增加封隔层的强度和密封性，特提供一种油田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种油田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料，其特征是：制备该堵水堵漏所用原料的各组分和含量如下，其中质量单位为克，

固相颗粒：丙烯酰胺20-30，三氯化铬3，N,N-亚甲基双丙酰胺0.005-0.02，引发剂0.01-0.02，去离子水67-77，颗粒凝胶大小在0.01-1mm之间；

油相：环己烷200-300，分散剂Span-80 6-8；

水相：丙烯酰胺10-15，N,N-亚甲基双丙酰胺0.001-0.005，引发剂0.005-0.01，去离子水20-30；

HPAM水溶液：部分水解聚丙烯酰胺简称HPAM，是一种线型高分子聚合物，部分水解聚丙烯酰胺0.1-2，分子量1000万、1500万、1800万均水解度在15-25%；稳定剂0.01-0.1用亚硫酸钠、或硫代硫酸钠的一种，淡水或地层污水98.0-99.9，HPAM水溶液粘度100-500mpa.s；

其制备方法是：

以油相做为连续相，以水相和固相颗粒为分散相，采用反相悬浮聚合方法对含有交联剂的颗粒凝胶进行包裹，再把包裹颗粒分散到HPAM水溶液中进行缓交联可得到堵水堵漏材料；先将20-30克丙烯酰胺加入到盛有67-77克去离子水的烧杯中，再加0.005-0.02克N，N—亚甲基双丙烯酰胺和3克三氯化铬，待完全溶解后加入0.01-0.02克引发剂，凝胶化0.5h后，室温静置1h得凝胶块状产品，最后经造粒、100℃以下烘干、筛分成固相凝胶颗粒；在带有搅拌器、回流冷凝管的三颈瓶中加入100-150克环己烷和3-4克分散剂Span-80，该溶液作为油相；取10-15克丙烯酰胺和0.001-0.005克交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于20-30克蒸馏水中，得到水相溶液；再将固相凝胶颗粒加入到水相溶液中，混合均匀后，再加入到盛有油相的三颈瓶中，搅拌混合均匀，以1滴/s的速度分别依次滴加引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶液，在55℃下，搅拌时间为30 min后，升至80℃，反相悬浮聚合反应2 h，加入防粘结剂液体石蜡，降至室温，快速过滤分离，用无水乙醇洗涤数次，置于真空恒温箱中干燥4-6小时，筛分得到粒径大小为0.01-1mm的含交联剂三氯化铬的包裹凝胶颗粒，包裹颗粒可重复进行上述的反相悬浮聚合，进行再次包裹，烘干得到包裹凝胶颗粒；最后将包裹后含三氧化铬的凝胶颗粒加入质量百分浓度为0.1-1%的HPAM水溶液中进行缓交联反应，得到不动强凝胶。

制备该堵水堵漏材料便用的引发剂是用硝酸铈铵，或过氧化氢-硫酸亚铁，或过硫酸铵-亚硫酸氢钠，或过硫酸铵-亚硫酸钠的一种。所用的稳定剂是具有还原性的物质，用亚硫酸钠、或硫代硫酸钠的一种。本发明采用的非共轭双键的化合物N，N-亚甲基双丙烯酰胺，使丙烯酰胺分子链之间发生交联，形成交联化合物。采用反相悬浮聚合方法对含交联剂的固相凝胶颗粒进行包裹，与其它方法相比，可操作性强，包裹的作用是减缓交联剂的释放，且包裹液与HPAM的相容性好，提高了堵水堵漏材料的稳定性。骨架颗粒有一的膨胀性，从而改善常规堵水堵漏剂与岩石胶结不好，易漏失的情况，增加了封隔层的强度和密封性，该添加剂能封堵裂缝性、溶洞性恶性漏失地层。

本发明提供的堵水堵漏材料与现有技术相比较，具有以下有交加效果：（1）该添加剂能封堵裂缝性、溶洞性恶性漏失地层。（2）颗粒中释放的交联剂与HPAM交联形成强凝胶，而颗粒起到骨架作用，增加凝胶的强度和整体性，形成稳定的不动凝胶。（3）采用反相悬浮聚合方法对含交联剂的固相凝胶颗粒进行包裹，可操作性强，包裹明显减缓交联剂的释放，且包裹液与HPAM的相容性好，提高了堵水堵漏材料的稳定性。（4）骨架颗粒有一定的膨胀性，从而改善常规堵水堵漏剂与岩石胶结不好，易漏失的情况，增加了封隔层的强度和密封性。（5）该材料生产工艺可操作性强，成本低，具有滤失量小、密封性好，稳定性好的特点。

具体实施方式

实例1-5：

表1：采用一次反相悬浮聚合所得的包裹颗粒堵漏的成胶时间和强度

实施例	1	2	3	4	5
						包裹交联剂凝胶颗粒，g/100ml	2	4	6	8	10
HPAM质量百分浓度，%	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
						成胶时间/h	4	4	3	2	2
成胶强度	可动	微动	不动	不动	不动

实例6-10：

表2：采用两次反相悬浮聚合所得的包裹颗粒堵漏的成胶时间和强度

实施例	1	2	3	4	5
						包裹交联剂凝胶颗粒，g/100ml	2	4	6	8	10
HPAM质量百分浓度，%	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
						成胶时间/h	8	8	6	6	5
成胶强度	可动	微动	不动	不动	不动

骨架颗粒2g/100ml，释放的交联剂少，交联点少，骨架颗粒少，强度低，时间长，而骨架颗粒浓度大于2g/100ml时，成胶时间随颗粒浓度增加缩短，强度随颗粒浓度增加而增加，可根据不同井深漏失情况对该堵水堵漏材料配方进行调整，以满足工艺需要。

Claims (1)

1.一种用于油气田的可控制交联凝胶堵水堵漏材料，其特征在于：制备该堵水堵漏所用原料的各组分和含量如下，其中质量单位为克，

固相颗粒：丙烯酰胺20-30，三氯化铬3，N,N-亚甲基双丙酰胺0.005-0.02，引发剂0.01-0.02，去离子水67-77，颗粒凝胶大小在0.01-1mm之间；

油相：环己烷100-150，分散剂Span-80 3-4；

水相：丙烯酰胺10-15，N,N-亚甲基双丙酰胺0.001-0.005，引发剂0.005-0.01，去离子水20-30；

HPAM水溶液：部分水解聚丙烯酰胺简称HPAM，是一种线型高分子聚合物，部分水解聚丙烯酰胺0.1-2，分子量1000万、1500万、1800万均水解度在15-25%；稳定剂0.01-0.1用亚硫酸钠、或硫代硫酸钠的一种，淡水或地层污水98.0-99.9，HPAM水溶液粘度100-500mpa.s；

防粘结剂液体石蜡；

其制备方法是：以油相做为连续相，以水相和固相颗粒为分散相，采用反相悬浮聚合方法对含有交联剂的颗粒凝胶进行包裹，再把包裹颗粒分散到HPAM水溶液中进行缓交联可得到堵水堵漏材料；先将20-30克丙烯酰胺加入到盛有67-77克去离子水的烧杯中，再加0.005-0.02克N，N—亚甲基双丙烯酰胺和3克三氯化铬，待完全溶解后加入0.01-0.02克引发剂，凝胶化0.5h后，室温静置1h得凝胶块状产品，最后经造粒、100℃以下烘干、筛分成固相凝胶颗粒；在带有搅拌器、回流冷凝管的三颈瓶中加入100-150克环己烷和3-4克分散剂Span-80，该溶液作为油相；取10-15克丙烯酰胺和0.001-0.005克交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于20-30克蒸馏水中，得到水相溶液；再将固相凝胶颗粒加入到水相溶液中，混合均匀后，再加入到盛有油相的三颈瓶中，搅拌混合均匀，以1滴/s的速度分别依次滴加引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶液，在55℃下，搅拌时间为30 min后，升至80℃，反相悬浮聚合反应2 h，加入防粘结剂液体石蜡，降至室温，快速过滤分离，用无水乙醇洗涤数次，置于真空恒温箱中干燥4-6小时，筛分得到粒径大小为0.01-1mm的含交联剂三氯化铬的包裹凝胶颗粒，包裹颗粒重复进行上述的反相悬浮聚合，进行再次包裹，烘干得到包裹凝胶颗粒；最后将包裹后含三氧化铬的凝胶颗粒加入质量百分浓度为0.1-1%的HPAM水溶液中进行缓交联反应，得到不动强凝胶。