CN104371682A - 一种aa-am-amps-dac聚合物凝胶堵水剂及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于油田生产的聚合物凝胶，特别涉及一种以地下交联的方式实现深部调剖堵水的凝胶堵水剂及制备方法，该凝胶堵水剂是由丙烯酸(AA)，丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氧乙基氯化铵(DAC)为主要原料，以过硫酸铵(APS)为引发剂，以乌洛托品(六次甲基四胺)为交联剂合成的一种聚合物凝胶体系；其合成最佳加量为：单体浓度为10％(以反应物总质量为基准)，单体配比AA/AM＝3：7(质量比)，交联剂加量为0.1％，引发剂加量为0.13％，功能单体加量AMPS为5％，DAC加入量为5％(以上加量均以单体总质量为基准)。本发明聚合物凝胶体系具有良好的耐温、耐盐、耐冲刷性能。

Description

一种AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶堵水剂及其合成方法
技术领域
本发明涉及油田提高采收率技术领域，特别涉及一种AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶堵水剂及其合成方法。
背景技术
随着注水开发进行到中后期，大多数油田出现水淹。油井出水会造成很多危害：消耗地层能量，减少油层最终采收率，降低抽油井的泵率，造成管线和设备腐蚀与结垢，加重脱水站的负荷等。国外将堵水作为三次采油前地层的预处理措施，国内则将堵水作为控水稳油的重要手段。根据我国油藏条件的不同要求，已经研发了不同类别的系列化的堵水调剖剂，因各油田地质条件的不同，开发应用的堵水调剖剂类型也有不同，但总的来看，以聚丙烯酰胺凝胶系列堵水调剖剂为主要剂种。
近年来，深部调剖用化学剂得到较大发展，聚合物凝胶类是目前国外使用最多、应用最广的一类调剖堵水剂。但是聚合物凝胶体系的聚合物溶液在地下注入的过程中受很多因素的影响会发生剪切作用，使得聚合物溶液粘度大幅度下降，导致体系的稳定性变差，从而影响聚合物凝胶的调剖效果。而且聚合物凝胶在高温高盐油藏下的稳定性很差，是调剖技术现在面临的难题。
为了克服聚合物凝胶调剖剂的这一缺点，现提出单体地下交联的方式进行调剖。单体地下交联是将单体与交联剂以及引发剂等一起注入地下，在地下形成凝胶而进行调剖的方式。而且由于现有的油田高温高盐的地下条件，需要合成的凝胶具有良好的耐温抗盐性。因此，针对聚丙烯酰胺凝胶的分子结构进行改进，从全方面来提高聚合物凝胶的综合性能。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种以地下交联的方式实现深部调剖堵水的聚合物凝胶，并且具有较好的耐温抗盐性以及耐冲刷性能。
本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶堵水剂，该堵水剂是由丙烯酸(AA)，丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氧乙基氯化铵(DAC)为主要单体，以过硫酸铵(APS)为引发剂，以乌洛托品(六次甲基四胺)为交联剂合成的一种聚合物凝胶体系。
所用原料单体的质量百分数为：单体浓度为10％(以反应物总质量为基准)，AA/AM＝3：7(质量比)，功能单体加量AMPS为5％(以单体总质量为基准)，DAC加入量为5％(以单体总质量为基准)；质量以克为单位。
该聚合物凝胶体系的合成方法为：先向广口瓶中加入1.35g丙烯酸、3.15g丙烯酰胺、0.25g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.25g丙烯酰氧乙基氯化铵，取一定量的纯净水配成单体总质量浓度为10％的水溶液，将广口瓶放入60℃水浴锅中，待其完全溶解后，用氢氧化钠溶液调节pH值为5；再依次向广口瓶中滴入交联剂溶液与引发剂溶液，加入量分别为0.10％、0.12％(以单体总质量为基准)；4h后开始成胶，48h即能形成较高强度凝胶。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明聚合物凝胶是在4h后开始成胶，48h后即能形成较高强度凝胶，确保现场施工顺利实施，并能够实现深部调剖堵水的效果。
(2)本发明在较高矿化度的地层水中也能形成较好强度的凝胶，成胶之后，具有较好的热稳定性，能够满足于高温高矿化度油藏对堵水剂的要求。
(3)本发明聚合物凝胶在多孔介质中具有较好的耐冲刷性能，能够保证堵水剂的稳定有效性。
附图说明
图1为本发明聚合物凝胶的红外光谱图；
图2为本发明聚合物凝胶的成胶时间与粘度关系。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图、表及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
实施例1：AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶的合成
先向广口瓶中加入1.35g丙烯酸、3.15g丙烯酰胺、0.25g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.25g丙烯酰氧乙基氯化铵，取一定量的纯净水配成单体总质量浓度为10％的水溶液，将广口瓶放入60℃水浴锅中，待其完全溶解后，用氢氧化钠、丙烯酸溶液调节pH值为5；再依次向广口瓶中滴入交联剂溶液与引发剂溶液，加入量分别为0.10％、0.12％(以单体总质量为基准)。记录广口瓶中的成胶时间及凝胶强度(以瓶测法判断成胶强度)。
实施例2：AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶的表征
将合成的聚合物凝胶用乙醇提纯、烘干、粉碎，所得固体粉末在WQF-520型傅立叶变换红外光谱仪上采用KBr压片法进行红外谱图测试分析，聚物凝胶的红外光谱图如图1，在3445cm-1处有较明显的—NH2的吸收峰；在2932cm-1和2863cm-1处为脂肪族的甲基和亚甲基的伸缩振动峰；在1739cm-1处的吸收峰为R—COO—，是来自于DAC；1577cm-1为AM酰胺基的—O＝C—NH2的吸收峰；1451cm-1处为AMPS或DAC里的–CH3(或者–CH2–)的吸收峰；1186cm-1处为—SO3—的伸缩振动峰，来自于AMPS；1037cm-1为DAC中季铵盐亚甲基弯曲振动产生的特征峰。
实施例3：AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶的热稳定性
按照上述合成方法配置5份样品，48h后待其完全成胶并称重标号。将所形成的5份凝胶置于60℃的烘箱中老化，每隔一段时间称量，并计算其脱水率，实验数据如表1。结果表明本发明AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶在35天之后的平均脱水率为7.8％，具有较好的热稳定性。
表1 凝胶在60℃下脱水率分析
实施例4：AA-AM-AMPS-ADC聚合物凝胶的耐盐性
使用纯水配置聚合物凝胶的成胶时间与粘度关系如图2。聚合物分别用不同矿化度的模拟地层水按上述合成方法制成聚合物凝胶，观察并记录各样品的成胶时间及成胶强度(瓶测法)，实验数据如表2。结果表明即使在较高矿化度的模拟地层水中，所形成的聚合物凝胶仍然具有较好的强度，成胶时间变化不大。
表2 不同矿化度条件下溶液的成胶时间及强度
实施例5：AA-AM-AMPS-ADC聚合物凝胶的封堵性与耐冲刷性
用不同目数的石英砂填充填砂管(内径2.5cm，直径25cm)，在注水速率均为3ml/min时，分别测定初始渗透率K1，然后向不同渗透率的填砂管分别注入0.4PV的未成胶溶液，封住填砂管进出口，并将填砂管放置在60℃烘箱中候凝48h；在1ml/min的注水速度下分别测定封堵后岩心的渗透率K2，计算出凝胶堵剂的封堵率；测定并记录每注入5倍孔隙体积倍数注入水后的注入压力，实验数据如表3、表4。结果表明：配制的聚合物凝胶在填砂管中成胶后，后续注水压力显著升高；其中1号填砂管在注聚合物溶液前渗透率为0.7D，在注体系成胶后，其渗透率降为0.101D，封堵率达到85.57％；在超高渗透填砂管模型中，该体系也能大幅度降低填砂管的渗透率，封堵率为83.09％；在累计注入一定体积的水后，注入压力降低幅度较小，说明该聚合物凝胶具有良好的耐冲刷性。
表3 不同渗透率填砂管封堵率
表4 不同渗透率填砂管的耐冲刷性

Claims (2)

1.一种AA-AM-AMPS-DAC聚合物凝胶堵水剂，其特征在于，该聚合物凝胶以地下交联的方式实现油田深部调剖堵水，由单体丙烯酸(AA)，丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氧乙基氯化铵(DAC)共聚而成；所用原料的质量百分数为：单体浓度为10％(以反应物总质量为基准)，AA/AM＝3：7(质量比)，功能单体加量AMPS为5％(以单体总质量为基准)，DAC加入量为5％(以单体总质量为基准)；质量以克为单位。
2.一种如权利要求1所述的聚合物凝胶堵水剂的合成方法，其特征在于，取广口瓶一只，加入1.35g丙烯酸、3.15g丙烯酰胺、0.25g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以及0.25g丙烯酰氧乙基氯化铵，取一定量的纯净水配成单体总质量浓度为10％的水溶液，将广口瓶放入60℃水浴锅中，待其完全溶解后，用氢氧化钠、丙烯酸溶液调节pH值为5；再依次向广口瓶中滴入交联剂六次甲基四胺与引发剂过硫酸铵，加入量分别为0.10％、0.12％(以单体总质量为基准)；4h后开始成胶，48h即能形成较高强度凝胶。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150225

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