CN111961455B - 一种热致硬水凝胶油井堵水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由丙烯酸、肉桂酸、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙为主要原料制备热致硬水凝胶油井堵水剂的方法。本发明首先以丙烯酸和肉桂酸为原料制备丙烯酸‑肉桂酸二元共聚物；将该聚合物与植酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙按一定比例溶解于清水中，制备出一种具有热致硬的水凝胶。该水凝胶在低于50℃时易于流动，高于50℃时变硬。利用这种水凝胶的热致硬的温敏特征，在温度高于50℃的油层内可以有效的封堵出水孔道，表现为具有优良的封堵油井地层水的能力，且制备工艺可靠，提供了一种新型温度敏感的油井堵水剂的制备方法。

Description

一种热致硬水凝胶油井堵水剂的制备方法
技术领域
本发明属油田采油助剂领域，特别是涉及一种由丙烯酸、肉桂酸、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙为主要原料制备热致硬水凝胶油井堵水剂的方法。
背景技术
随着油田开发的不断深入，油井出水日趋严重，含水率的上升必然导致原油产量的下降。堵水调剖已经成为高含水期控水稳油的主导工艺，它可以缓解注水开发期平面上的液流分布不均造成的井间干扰、纵向上层间及层内动用程度差异产生的矛盾，增加储层的水驱动用程度，从而提高油藏的采收率。许多年来，国内外对油井堵剂的研究一直是持续不断的，但目前还没有比较理想的选择性调剖堵水材料，目前使用的材料多为无机粘土、水泥、水玻璃、各种有机冻胶(聚丙烯酰胺冻胶)、有机凝胶(多糖)等，普遍存在下述几个问题：1、对地层水无选择性；2、对亲水性岩石的粘结力差，突破压力低；3、强度小、韧性差、易破碎等。因此，对油层具有选择性，强度高的油井堵水剂是油田生产的紧迫需求。
本发明以丙烯酸、肉桂酸、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙为主要原料制备的热致硬水凝胶油井堵水剂，通过对油层温度的敏感反应封堵油层内地层水，从而达到油井堵水的目的。其中由丙烯酸和肉桂酸聚合形成的线性聚合物分子作为凝胶骨架，植酸、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙参与凝胶网络的构建，共同形成动态络合结构，随着温度的升高，植酸根、乙二胺四乙酸根和乙酸根脱水，使得网络结构间离子相互作用和疏水相互作用加强，水凝胶整体发生亚稳态相分离，进而变为致密态和疏松态复合体，宏观上表现为热致硬效果，使凝胶的硬度、强度和韧性均得到大幅提升。该水凝胶表现为在低于50℃时易于流动，高于50℃时变硬。利用这种水凝胶的热致硬的温敏特征，在油层多数温度高于50℃的情况下，可以有效的封堵油层出水孔道。总体上表现为具有优良的封堵油井地层水的能力。
发明内容
本发明首先以丙烯酸和肉桂酸为原料制备丙烯酸-肉桂酸二元共聚物；将该聚合物与植酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙按一定比例溶解于清水中，制备出一种具有热致硬的水凝胶。该水凝胶在低于50℃时易于流动，高于50℃时变硬。利用这种水凝胶的热致硬的温敏特征，在温度高于50℃的油层内可以有效的封堵出水孔道，表现为具有优良的封堵油井地层水的能力，且制备工艺可靠，提供了一种温度敏感的油井堵水剂的制备方法。
具体实施方式
实施例1
(1)将0.2mol丙烯酸、0.05mol肉桂酸和100mL蒸馏水加入250mL三口反应瓶中，搅拌溶解，再加入0.005克过硫酸铵，通入氮气10分钟，缓慢升温至55℃，需1小时，保温反应3小时，自然降温，温度降至25℃，得无色透明均匀液体，然后倒入500mL烧杯中待用；
(2)将0.01mol植酸钠、0.02mol乙二胺四乙酸二钠和0.05mol乙酸钙加入50ml清水中，搅拌溶解，然后加入上述(1)中，充分搅拌30分钟，得无色粘胶体。
实施例2
准确称取实施例1(2)中制备的胶体样品，分别用清水稀释成，配置出稀释不同倍数的水溶液。用BROOKFILD DV-III+型流变仪测定各溶液在30℃、50℃和80℃三种温度下的粘度；结果见表1。
表1 堵水剂不同温度下和不同稀释倍数溶液的粘度(mPa.s)
Figure GSB0000198383940000021
实施例3
分别取实施例1(2)中制备的胶体样品50.0g样品，分别制成尺度为5cm×1cm×1cm的膜，放置48h；用拉力计分别测定三种膜断裂时的拉力和伸长率。结果见表2。
表2 不同温度下的凝胶强度
Figure GSB0000198383940000022
Figure GSB0000198383940000031
实施例4
准确称取实施例1(2)中制备的胶体样品，分别用清水稀释成不同倍数的200ml水溶液，置于200ml量筒中，选取密度为3.17g/cm3的、粒径为645.5um的陶粒砂，于30℃、50℃和80℃三种不同温度下，分别将10粒陶粒砂均匀撒到量筒凝胶表面，)观察陶粒砂的沉降情况，测量陶粒砂沉到量筒底部的时间，见表3.。
表3 不同温度下陶粒砂在不同稀释倍数凝胶内的沉降时间(h)
Figure GSB0000198383940000032
实施例5
分别将孔隙率相近的人工模拟岩心置于温度分别为40℃、60℃和80℃的保温箱中，保温24小时；以泵排量为10ml/min速度测定岩心渗透率；将实施例1(2)中制备的胶体样品用清水稀释10倍配制成凝胶堵水剂；分别将0.5PV凝胶堵水剂反向注入岩心，然后分别于30℃、50℃和80℃温度下保温24小时；分别以泵排量为10ml/min泵速测定不同温度处理后的岩心渗透率。
表4 不同温度处理后的岩心渗透率下降率
温度，℃ 原始渗透率，mDc 封堵后渗透率，mDc 渗透率下降率，％
30 2.1840 0.8700 60.2
50 2.4950 0.3150 87.4
80 2.2590 0.2035 91.0

Claims (1)

1.一种由丙烯酸、肉桂酸、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙酸钙为主要原料制备热致硬水凝胶油井堵水剂的方法，包括下列步骤：
(1)将0.2mol丙烯酸、0.05mol肉桂酸和100mL蒸馏水加入250mL三口反应瓶中，搅拌溶解，再加入0.005克过硫酸铵，通入氮气10分钟，缓慢升温至55℃，需1小时，保温反应3小时，自然降温，温度降至25℃，得无色透明均匀液体，然后倒入500mL烧杯中待用；
(2)将0.01mol植酸钠、0.02mol乙二胺四乙酸二钠和0.05mol乙酸钙加入50mL清水中，搅拌溶解，然后加入上述(1)中，充分搅拌30分钟，得无色胶体。
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