CN105131294A - 一种具备润湿反转性质的有机硅微球及其聚合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备润湿反转性质的有机硅微球，由以下重量份的原料制成：有机硅烷0.5份，乳化剂1份，有机溶剂4份，以及水9.5份，其中，乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯，有机溶剂为低级烷烃或环烷烃的一种。该有机硅微球的聚合方法包括：(1)按重量份称取上述原料备用；(2)将有机硅烷加入水中得到水相，水相加热至90℃；(3)将乳化剂与有机溶剂混合得到油相，油相加热至90℃；(4)将水相滴加至油相中，得到有机硅微球乳化体系。本发明的有机硅微球的粒径为30～60μm，为亲油性，在隔板堵水现场应用中可以起到防止水锥进的问题，为油田长期开发提供技术保障。

Description

一种具备润湿反转性质的有机硅微球及其聚合方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种有机硅微球及其聚合方法。

背景技术

针对中孔、高渗孔隙型断背斜型底水砂岩油藏，采用水平井和直井底水驱动衰竭式开发。经过十多年的开发，多数井由于底水锥进，产液高含水，甚至水淹，目前已经没有进一步上提避水的井段。此类井目前生产特征表现为高产液，高含水，分析认为，油井原油采出程度较低，具备进一步开展堵水技术措施，提高油井产量的物质基础，为此，通过论证决定开展底水砂岩油藏人工隔板堵水技术研究。

通过注入具有润湿反转性能的低渗透(非渗透)的化学隔板，封堵底水锥进通道，控制油井含水，同时改变底水驱动流动方向，使底水沿隔板外沿绕流，提高底水驱替波及体积，从而提高底水油藏采收率和开发效果，达到油井降水增油的目的。

目前国内底水油藏中在化学隔板堵水方面已有相关应用，但对具有润湿反转性的有机硅暂堵微球国内外尚未开展深入研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种具有润湿反转性能的有机硅微球，可以形成满足封堵油藏砂岩孔喉内水锥，达到堵水不堵油的效果。

具体来说，本发明提供的第一技术方案为：

一种具备润湿反转性质的有机硅微球，由以下重量份的原料制成：

有机硅烷0.5份，

乳化剂1份，

有机溶剂4份，以及

水9.5份，

其中，乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯，有机溶剂为低级烷烃或环烷烃的一种。

前述的有机硅微球，所述有机硅烷包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)、乙烯基三甲氧基硅烷(DL171)和乙烯基三乙氧基硅烷(A151)中的一种或多种的混合物。

前述的有机硅微球，其特征在于，所述失水山梨醇脂肪酸酯为司盘40、司盘60和司盘80中的一种或多种的混合物。

前述的有机硅微球，其特征在于，所述有机溶剂为正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、异戊烷、正辛烷中的一种或多种的混合物。

前述的有机硅微球，其特征在于，所述有机硅微球为亲油性的，其粒径为30～60μm。

本发明提供的第二技术方案为一种有机硅微球的聚合方法，所述聚合方法包括以下步骤：

(1)按重量份称取有机硅烷0.5份，乳化剂1份，有机溶剂4份，以及水9.5份备用；

(2)将有机硅烷加入水中得到水相，水相加热至90℃；

(3)将乳化剂与有机溶剂混合得到油相，油相加热至90℃；

(4)将90℃的水相边搅拌边滴加至90℃的油相中后混合2小时，得到有机硅微球乳化体系。

前述的有机硅微球的聚合方法，所述步骤(4)中，将水相在100r/min剪切速率下进行恒速搅拌滴加至油相中。

前述的有机硅微球的聚合方法，所述有机硅烷包括KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171和A151。

前述的有机硅微球的聚合方法，乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯，包括司盘40、司盘60和司盘80中的一种或多种的混合物。

前述的有机硅微球的聚合方法，有机溶剂为低级烷烃或环烷烃的一种，包括正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、异戊烷、正辛烷中的一种或多种的混合物。

本发明的有机硅微球具有润湿反转性，具有亲油性，其粒径为30～60μm，在隔板堵水现场应用中可以起到防止水锥进的问题，为油田长期开发提供技术保障。

附图说明

图1a是水滴在没有用本发明实施例1得到的有机硅微球涂覆的载玻片上的形态。

图1b是水滴在使用本发明实施例1得到的有机硅微球涂覆的载玻片上的形态。

图2是本发明实施例1得到的有机硅微球分散于水中后用显微镜观察到的微观形貌图。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。

本发明提供了一种具备润湿反转性质的有机硅微球，由以下重量份的原料制成：有机硅烷0.5份，乳化剂1份，有机溶剂4份，以及水9.5份，其中，有机硅烷包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)、乙烯基三甲氧基硅烷(DL171)和乙烯基三乙氧基硅烷(A151)中的一种或多种的混合物；乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯，包括司盘40、司盘60和司盘80中的一种或多种的混合物；有机溶剂为低级烷烃或环烷烃的一种，所述低级烷烃为C1-C8烷烃，所述有机溶剂包括正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、异戊烷、正辛烷中的一种或多种的混合物。

本发明的有机硅微球，具有一定的粒径，其粒径为30～60μm，亲油性的，为化学隔板堵水提供有力保障。将本发明的有机硅微球对物体表面进行处理，可改变物体表面的接触角。

本发明还提供了一种有机硅微球的聚合方法，所述聚合方法包括以下步骤：(1)按重量份称取有机硅烷0.5份，乳化剂1份，有机溶剂4份，以及水9.5份备用；(2)将有机硅烷加入水中得到水相，水相加热至90℃；(3)将乳化剂与有机溶剂混合得到油相，油相加热至90℃；(4)将90℃的水相在100r/min剪切速率下进行恒速搅拌滴加至90℃的油相中混合2小时，得到有机硅微球乳化体系。

其中，有机硅烷包括KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171和A151；乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯，包括司盘40、司盘60和司盘80中的一种或多种的混合物；有机溶剂为低级烷烃或环烷烃的一种，所述低级烷烃为C1-C8烷烃，所述有机溶剂包括正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、异戊烷、正辛烷中的一种或多种的混合物。

本发明的有机硅微球的聚合方法，在高温条件(90℃)下，通过硅烷类物质与乳化剂体系进行反相乳液聚合作用，形成具有一定粒径的亲油性有机硅微球，为化学隔板堵水剂提供有力保障。

下面，举出实施例对本发明进一步描述，但本发明并不限于下述的实施例。

实施例中所用的原料除特殊说明外，均是购买自常规市售的原料。

实施例1制备有机硅微球

将5gKH560加入95g水中得到水相，加热至90℃；将10g司盘80与40g环己烷混合得到油相，加热至90℃；将90℃的水相在100r/min剪切速率下进行恒速搅拌搅拌滴加至90℃的油相中混合2小时，得到有机硅微球体系。

对实施例1所得有机硅微球体系的性质进行测定

1.测定润湿性

准备两块相同的载玻片，在其中一块载玻片的表面上涂覆实施例1的有机硅微球体系，在两块载玻片上滴水形成水珠，采用贺承祖方法(贺承祖，张桂英，接触角的测量方法，化学通报，1979年第4期，第41-43页)测量载玻片表面的接触角。

如图1a所示，未涂覆本发明有机硅微球体系的载玻片表面的接触角为37.9°，如图1b所示，涂覆本发明有机硅微球体系的载玻片表面的接触角为104.3°。说明本发明有机硅微球体系的润湿性由亲水性变为了亲油性。

2.测定均匀聚集性

将实施例1乳液聚合后得到的有机硅微球体系分散于水中，用生物显微镜观察其微观形貌，如图2所示，实施例1的有机硅微球体系的粒径主要分布在30～60μm范围内，这说明本发明的有机硅微球体系可以在化学隔板堵水中起到隔板作用。

3.测定隔板堵水性

首先说明有机硅微球体系对水和油的封堵能力的测定方法：

1)有机硅微球体系对水的封堵能力测定：(1)制作水相渗透率为1000mD的填砂管(填砂管直径25mm，长度400mm，填充物为直径30-40μm的石英砂，石英砂事先用乙醇浸泡24h，并在105℃下烘干)；(2)90℃正向以1mL/min的速度饱和塔河模拟地层水，用水压测试仪测定水相稳定时的压力P1；(3)在填砂管中以0.5mL/min的速度反向注入0.3倍石英砂孔隙体积的实施例1中的有机硅微球体系，然后将填砂管放入120℃恒温箱中老化12小时；(4)90℃正向以1mL/min的速度水驱替至稳定时的压力P2。P1与P2之间的变化值直接反映有机硅微球体系对水的封堵效果。

2)有机硅微球体系对油的封堵能力测定：(1)制作油相渗透率为1000mD的填砂管(填砂管直径25mm，长度400mm，填充物为直径30-40μm的石英砂，石英砂事先用乙醇浸泡24h，并在105℃下烘干)；(2)90℃正向以1mL/min的速度饱和油，用油压测试仪测定稳定时的压力P1；(3)90℃正向以1mL/min的速度注水驱油至不再出油；(4)在填砂管中以0.5mL/min的速度反向注入0.3倍石英砂孔隙体积的实施例1中的有机硅微球体系，然后将填砂管放入120℃恒温箱中老化12小时；(5)90℃正向以1mL/min的速度注油，测定稳定时的压力P2。P1与P2之间的变化值直接反映有机硅微球体系对油的封堵效果。

表1是实施例1的有机硅微球体系对水和油的封堵能力的测定结果。

表1有机硅微球对油、水的封堵能力

注入阶段	平衡压力/MPa
		90℃水驱	0.0050
90℃注堵剂后水驱	0.0125
		90℃油驱	0.0144
90℃注堵剂后油驱	0.0140

根据表1的测定结果可以看出，本发明的有机硅微球体系具有堵水不堵油的效果。

应用实例(保密试验)

塔河一区某井井底水锥进严重，在底水机理研究基础上，明确水锥形态，利用本发明的硅微球暂堵剂形成化学隔板封堵水锥进，将根据实施例1所述的方法制备得到的20吨有机硅微球体系加入到180吨原油中一起注入地层内，焖井48h后，开井生产，含水重量百分比由原来的70％降为42％，并且持续有效。

塔河油田底水碎屑岩油藏主要以水平井和直井模式开发，其中含水高于80％油井占直井总数的30％。由于油层薄(油水1:16)，底水强，上提避水效果差，后期无接替产层。仅通过上提避水不能根本解决水锥问题，并且无法动用的潜力，国内外同类油藏也存在同样的问题。这一化学隔板类有机硅微球体系的应用和实施，将为化学隔板堵水技术提供新方向。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种具备润湿反转性质的有机硅微球，其特征在于，由以下重量份的原料制成：

有机硅烷0.5份，

乳化剂1份，

有机溶剂4份，以及

水9.5份，

其中，乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯，有机溶剂为低级烷烃或环烷烃的一种。

2.根据权利要求1所述的有机硅微球，其特征在于，所述有机硅烷包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的有机硅微球，其特征在于，所述失水山梨醇脂肪酸酯为司盘40、司盘60和司盘80中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1～3任一项所述的有机硅微球，其特征在于，所述有机溶剂为正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、异戊烷、正辛烷中的一种或多种的混合物。

5.如权利要求1～4任一项所述的有机硅微球，其特征在于，所述有机硅微球为亲油性的，其粒径为30～60μm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的有机硅微球的聚合方法，其特征在于，所述聚合方法包括以下步骤：

(1)按重量份称取有机硅烷0.5份，乳化剂1份，有机溶剂4份，以及水9.5份备用；

(2)将有机硅烷加入水中得到水相，水相加热至90℃；

(3)将乳化剂与有机溶剂混合得到油相，油相加热至90℃；

(4)将90℃的水相边搅拌边滴加至90℃的油相中后反应2h，得到有机硅微球乳化体系。

7.根据权利要求6所述的聚合方法，其特征在于，步骤(4)中，所述水相的滴加是将水相在100r/min剪切速率下进行恒速搅拌滴加至油相中。