CN104961863A

CN104961863A - 一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备方法

Info

Publication number: CN104961863A
Application number: CN201510359647.8A
Authority: CN
Inventors: 杨隽; 徐黎刚; 闫霜
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明涉及多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备方法，将多糖生物胶溶于蒸馏水配置溶液，向溶液中加入单体和交联剂，通入氮气隔绝空气，然后加入引发剂，恒温反应制得调剖剂。本发明具有如下优点：1)原料成本低廉、广泛易得；2)通过改变反应体系中多糖生物胶、单体、交联剂及引发剂的浓度，或改变交联剂种类、引发体系，来控制调剖体系的成胶时间、成胶强度、成胶后流动性、耐温耐盐性等各项性能；3)具有一定流动性，易注入井下，可有效封堵地层中的高渗透层；4)具备较好的强度，其适用于地层温度为150℃及以下的油藏。5)适用于高盐油藏。

Description

一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备方法，属于油田化学领域。

背景技术

在石油的钻探开采过程中，油井出水是油田进入采油中后期会普遍出现的现象。油田出水存在许多的危害，如消耗地层能量，降低抽油井泵效率，加剧管线设备的腐蚀和结垢，增加脱水站负荷，若不回注，将对环境的产生影响，产出水的分离和处理也增加了采油成本。随着油田开采的不断深入，常规堵水调剖剂已不能满足油田正常生产需求，常规凝胶调剖剂在用于低温低矿化度油藏时能取得较好的应用效果，但在用于高温高矿化度油藏时的长期稳定性和封堵强度较差，不能满足调剖要求。

目前应用最广泛的为聚丙烯酰胺类调剖剂，此类调剖剂多用酚醛类或络合金属型交联剂，这两种交联体系耐温分可达120℃和90℃。同时，这两种交联剂会对环境和施工人员产生很大的不良影响。

发明内容

本发明的目的是为提供一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备方法，该方法得到的凝胶调剖剂具有较好的流动性、耐温耐盐性，同时不会对环境造成污染。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

将多糖生物胶溶于蒸馏水配置成质量分数为0.05～5％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为5～15％的单体和0.1～1％的交联剂，通入氮气隔绝空气，然后加入占反应体系质量分数为0.01～1％的引发剂，并在温度为40～90℃下恒温反应制得调剖剂。

上述方案中，所述多糖生物胶为黄原胶、瓜尔胶、壳聚糖中任意一种。

上述方案中，所述单体为2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸。

上述方案中，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯中任意一种。

上述方案中，所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈、K₂S₂O₈、Na₂SO₃/(NH₄)₂S₂O₈、NaHSO₃/(NH₄)₂S₂O₈、Na₂SO₃/K₂S₂O₈、NaHSO₃/K₂S₂O₈中任意一种。

本发明具有如下优点：

(1)本发明制备的调剖剂，反应以水为溶剂，同时所使用的多糖生物胶、单体、交联剂和引发剂等原料成本低廉、广泛易得，能大大降低生产成本；且所制备的调剖剂对环境影响小，属于环保型调剖剂；

(2)本发明制备的调剖剂，可通过改变反应体系中多糖生物胶、单体、交联剂及引发剂的浓度，或改变交联剂种类、引发体系，来控制调剖体系的成胶时间、成胶强度、成胶后流动性、耐温耐盐性等各项性能；

(3)本发明制备的调剖剂，具有一定流动性，易注入井下，可有效封堵地层中的高渗透层，起到堵水调剖的目的；

(4)本发明制备的调剖剂，在一定地层温度内，仍具备较好的强度，其适用于地层温度为150℃及以下的油藏。

(5)本发明制备的调剖剂，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L的环境下能保持很好的稳定性，适用于高盐油藏。

附图说明

图1为本发明实施例1中所制备的调剖剂的红外图谱；

图2为本发明实施例1中所用原料黄原胶、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的红外谱图；

图3为本发明实施例(2-5)所制备的调剖剂的耐温测试曲线；

图4为本发明实施例(6-9)所制备的调剖剂的耐温测试曲线；

图5为本发明实施例(2-5)所制备的调剖剂的耐盐测试曲线；

图6为本发明实施例(6-9)所制备的调剖剂的耐盐测试曲线。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

将黄原胶溶于蒸馏水配置成0.1％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为10％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和0.16％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为0.025％的过硫酸钾，在温度为70℃下恒温反应制得调剖剂。

将本方法制备的调剖剂用大量蒸馏水浸泡后取出干燥，然后用乙醇浸泡，经干燥后在索氏抽提器中用丙酮抽提24h，干燥完全后得到提纯的聚合物调剖剂。将提纯干燥处理后的聚合物调剖剂、黄原胶、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸进行红外光谱测试，得到其红外光谱图如附图1和附图2所示。

聚合物凝胶调剖剂的谱图中，在波数3442cm^-1处出现-OH的伸缩振动峰，1634cm^-1处出现C＝O的伸缩振动峰，1087cm^-1处出现磺酸基团O＝S＝O的伸缩振动峰，890cm^-1处出现β-吡喃糖环C-H的弯曲振动峰；对比黄原胶和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的谱图，聚合物凝胶调剖剂的谱图中包含了黄原胶中3440cm^-1处的-OH的伸缩振动峰、1628cm^-1处丙酮酸酯结构中C＝O的伸缩振动峰、890cm^-1处β-吡喃糖环C-H的弯曲振动峰；还包含了2丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸中1084cm^-1处O＝S＝O的伸缩振动峰，同时其在1613cm^-1处C＝C的伸缩振动峰消失，说明C＝C双键受引发剂作用发生反应。因此可以证明成功制备了聚合物凝胶调剖剂。

实施例2

将黄原胶溶于蒸馏水配置成5％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为15％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1％的聚乙二醇二丙烯酸酯，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为1％的过硫酸钾，在温度为70℃下恒温反应制得调剖剂。

测试过程中用NDJ-8S黏度计测定该凝胶的黏度，耐温耐盐性能如附图3和附图5所示。

附图3中，从具体实施例2的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在140℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有1.04×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图5中，从具体实施例2的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现轻微的降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有3.22×10⁵mPa·s。

实施例3

将黄原胶溶于蒸馏水配置成2％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为15％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1％的N-羟甲基丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为0.5％的过硫酸铵，在温度为80℃下恒温反应制得调剖剂。

附图3中，从具体实施例3的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有1.38×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图5中，从具体实施例3的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现轻微的降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有3.06×10⁵mPa·s。

实施例4

将黄原胶溶于蒸馏水配置成0.5％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为10％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和0.5％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为1％的亚硫酸氢钠/过硫酸铵(亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比为1:1)，在温度为50℃下恒温反应制得调剖剂。

附图3中，从具体实施例4的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有1.56×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图5中，从具体实施例4的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现轻微的降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有2.9×10⁵mPa·s。

实施例5

将黄原胶溶于蒸馏水配置成0.05％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为5％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和0.25％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为1％的亚硫酸氢钠/过硫酸钾(亚硫酸氢钠与过硫酸钾摩尔比为1:1)，在温度为40℃下恒温反应制得调剖剂。

附图3中，从具体实施例5的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有0.78×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图5中，从具体实施例5的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现轻微的降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有2.3×10⁵mPa·s。

实施例6

将瓜尔胶溶于蒸馏水配置成1％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为5％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为0.5％的过硫酸铵，在温度为70℃下恒温反应制得调剖剂。

测试过程中用NDJ-8S黏度计测定该凝胶的黏度，耐温耐盐性能如附图4和附图6所示。

附图4中，从具体实施例6的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有0.6×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图6中，从具体实施例6的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现波动，但总体趋势仍为降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有1.14×10⁵mPa·s。

实施例7

将瓜尔胶溶于蒸馏水配置成3％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为10％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1％的N-羟甲基丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为0.5％的过硫酸钾，在温度为70℃下恒温反应制得调剖剂。

附图4中，从具体实施例7的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有0.84×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图6中，从具体实施例7的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现波动，但总体趋势仍为降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有1.59×10⁵mPa·s。

实施例8

将壳聚糖溶于蒸馏水配置成0.1％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为5％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为0.5％的过硫酸铵，在温度为70℃下恒温反应制得调剖剂。

附图4中，从具体实施例8的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有0.74×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图6中，从具体实施例8的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现轻微的降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有2.22×10⁵mPa·s。

实施例9

将壳聚糖溶于蒸馏水配置成0.5％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为10％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和1％的N-羟甲基丙烯酰胺，通入氮气隔绝空气，加入占反应体系质量分数为0.5％的过硫酸钾，在温度为70℃下恒温反应制得调剖剂。

附图4中，从具体实施例9的耐温性能测试曲线可以看出，随着温度的升高其黏度逐渐降低，其下降趋势在130℃-150℃时逐渐趋于平缓，当环境温度达到150℃时，其黏度仍有0.98×10⁵mPa·s，因此，其耐温可达150℃。

附图6中，从具体实施例9的耐盐性能测试曲线可以看出，随着矿化度的升高，其黏度出现轻微的降低后趋于稳定，在矿化度达到2.5×10⁵mg/L时，其黏度仍有1.6×10⁵mPa·s。

Claims

1.一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备方法，包括如下步骤：

将多糖生物胶溶于蒸馏水配置成质量分数为0.05～5％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为5～15％的单体2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸和0.1～1％的交联剂，通入氮气隔绝空气，然后加入占反应体系质量分数为0.01～1％的引发剂，并在温度为40～90℃下恒温反应制得调剖剂。

2.根据权利要求1所述的一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备，其特征在于：所述多糖生物胶为黄原胶、瓜尔胶、壳聚糖中任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备，其特征在于：所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯中任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种多糖生物胶聚合物凝胶调剖剂的制备，其特征在于：所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈、K₂S₂O₈、Na₂SO₃/(NH₄)₂S₂O₈、NaHSO₃/(NH₄)₂S₂O₈、Na₂SO₃/K₂S₂O₈、NaHSO₃/K₂S₂O₈中任意一种。