CN112442345A - 一种抗稀释控水凝胶体系及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗稀释控水凝胶体系及其制备方法和应用。本发明提供了一种抗稀释控水凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂0.3～3.0wt％；桥接剂0.15～1.0wt％；交联剂0.05～1.0wt％；以及水余量。本发明还提供了该抗稀释控水凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：将主剂、桥接剂、交联剂和水按比例混合固化得到抗稀释控水凝胶体系。本发明还提供了该抗稀释控水凝胶体系在高含水油藏水窜通道封堵中的应用。本发明的抗稀释控水凝胶体系注入地层遇地层水或岩石表面束缚水稀释后，仍能在温度作用下发生固化形成一定封堵强度的凝胶，该体系的抗稀释特性使其地下有效性、利用率及经济效益大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及高含水油田控水技术领域。更具体地，涉及一种抗稀释控水凝胶体系及其制备方法和应用。
背景技术
注水是油田开发最为经济有效的方式。注入水长期冲刷及地层非均质性、油水粘度差异导致注入水窜流、无效循环严重，制约油田整体开发效益的提高。控水成为油田注水开发过程中的重要举措。
化学控水中最常用的堵剂为聚丙烯酰胺凝胶体系。该体系注入地下后，可在交联剂作用下，由线性转化为三维体型结构，强度大幅增大，实现水窜通道封堵。
常规聚丙烯酰胺凝胶体系有聚丙烯酰胺交联酚醛树脂体系、聚丙烯酰胺交联有机铬体系等，该类体系在地下交联过程常遇到以下问题：体系注入地层后会因地层水或岩石表面束缚水的作用而稀释，使得体系中各组分尤其是交联剂组分浓度降低，导致难以固化成胶(稀释1倍则无法固化)，从而使措施失效。交联剂组分浓度降低的主要原因是稀释条件下交联剂向水溶液中的扩散。因此研究一种抗稀释的控水体系对保证控水效果、提高技术经济效益具有重要意义。
因此，本发明提供了一种抗稀释控水凝胶体系及其制备方法和应用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种抗稀释控水凝胶体系，解决了以往常规聚丙烯酰胺体系由于稀释导致地下无法凝胶化的难题。
本发明的第二个目的在于提供一种抗稀释控水凝胶体系的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种抗稀释控水凝胶体系的应用。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种抗稀释控水凝胶体系，按质量百分数计，包括：
本发明中主剂在抗稀释控水凝胶体系中提供交联骨架，具有低粘、速溶等特点，保证现场配制与注入；交联剂为主剂提供交联点，将主剂交联成三维网状结构；桥接剂通过片层结构连接交联剂及主剂，避免了稀释条件下交联剂的扩散，从而保证稀释条件下交联剂仍可与主剂发生交联反应，解决了以往常规聚丙烯酰胺体系由于稀释导致地下无法凝胶化的难题。进一步地，根据本发明的优选实施方式，例如，按质量百分数计，所述主剂的添加量占抗稀释控水凝胶体系的0.3～1.5wt％、1.5～3.0wt％等；所述桥接剂的添加量占抗稀释控水凝胶体系的0.15～0.5wt％、0.5～1.0wt％等；所述交联剂的添加量占抗稀释控水凝胶体系的0.05～0.3wt％、0.3～1.0wt％等。
优选地，按质量百分数计，所述抗稀释控水凝胶体系包括：
优选地，按质量百分数计，所述抗稀释控水凝胶体系包括：
优选地，所述主剂为聚丙烯酸钠和/或海藻酸钠；与常规聚丙烯酰胺相比，本发明优选的主剂低粘速溶，易于现场配制与注入。
优选地，所述聚丙烯酸钠的相对分子质量为500万～600万。
优选地，所述桥接剂为海泡石和/或硅酸锂；本发明优选的桥接剂具有类似纤维状片层结构，连接交联剂及主剂，避免稀释条件下交联剂扩散，确保稀释条件下交联剂仍可与主剂发生交联反应，起到提高凝胶强度作用。
优选地，所述交联剂为水杨醛、水杨醇和聚乙烯亚胺中的一种或多种；相对于现有甲醛、酚醛树脂等交联体系，本发明优选的交联剂低毒环保、耐温性能较好。
本发明还提供了上述抗稀释控水凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：将主剂、桥接剂、交联剂和水按比例混合在一定温度下固化得到抗稀释控水凝胶体系。
优选地，所述固化的温度为70～90℃。
本发明还提供了上述抗稀释控水凝胶体系在高含水油藏水窜通道封堵中的应用。
优选地，所述高含水油藏水窜通道包括裂缝的孔道、砂砾岩的孔道和疏松砂岩的孔道等。
另外，如无特殊说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
本发明的有益效果如下：
本发明的抗稀释控水凝胶体系注入地层遇地层水或岩石表面束缚水稀释后，仍能在温度作用下发生固化形成一定封堵强度的凝胶(最低可稀释至30wt％)，该体系的抗稀释特性使其地下有效性、利用率及经济效益大幅提高，解决了以往常规聚丙烯酰胺体系由于稀释导致地下无法凝胶化的难题。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例1中不同稀释条件下抗稀释控水凝胶体系的固化强度。
图2示出本发明对比例1中不同稀释条件下常规控水凝胶体系的固化强度。
图3示出本发明实施例2中稀释50wt％后抗稀释控水凝胶体系加热前后固化强度对比图。
图4示出本发明对比例2中稀释50wt％后常规控水凝胶体系加热前后的强度对比图。
图5示出本发明实施例3中稀释30wt％后抗稀释控水凝胶体系加热前后固化强度对比图。
图6示出本发明对比例3中稀释30wt％后抗稀释控水凝胶体系加热前后固化强度对比图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法；所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得；所述百分比如无特别说明均为质量百分数。
实施例1
本实施例提供了一种抗稀释控水凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂0.3wt％，桥接剂0.15wt％，交联剂0.05wt％，余量为水；
其中，所述主剂为质量比为5:1的聚丙烯酸钠(分子量600万)和海藻酸钠；
所述桥接剂为质量比为1:3的海泡石和硅酸锂；
所述交联剂为水杨醛。
本实施例还提供了上述抗稀释控水凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：
将主剂、桥接剂、交联剂和水按比例混合得到成胶液，即抗稀释控水凝胶体系。
对本实施例提供的抗稀释控水凝胶体系进行抗稀释性能检验，包括如下步骤：
向本实施例制得的成胶液中分别加入不同重量份数的自来水进行稀释，然后放置恒温条件下固化成胶，得到不同稀释条件下抗稀释凝胶体系的凝胶，如稀释为70wt％(即7份成胶液加3份水)、稀释50wt％(即5份成胶液加5份水)、稀释30wt％(即3份成胶液加7份水)，并利用流变仪测量固化后凝胶的形变随应力的变化，如图1所示，根据曲线的拐点可获得凝胶的强度。图1可以看出稀释至70wt％，50wt％以及30wt％后的溶液能固化成胶，并且强度较大。
对比例1
本对比例提供了一种常规交联聚丙酰胺凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂0.3wt％，交联剂0.05wt％，余量为水；
其中，所述主剂为聚丙烯酰胺，其分子量600万，水解度为5wt％；
所述交联剂为水杨醛。
本对比例还提供了上述常规交联聚丙酰胺凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：
将聚丙烯酰胺、水杨醛和水按比例混合得到成胶液，即常规交联聚丙酰胺凝胶体系。
对本对比例提供的常规交联聚丙酰胺凝胶体系进行抗稀释性能检验，包括如下步骤：
向本对比例制得的成胶液中分别加入不同重量份数的自来水进行稀释，分别得到稀释为70wt％(即7份成胶液加3份水)、稀释50wt％(即5份成胶液加5份水)、稀释30wt％(即3份成胶液加7份水)，将上述成胶液放置恒温(即温度调至80℃水浴)条件下固化成胶。利用流变仪测量了固化后凝胶的形变随应力的变化，如图2所示。图2可以看出稀释为70wt％后的成胶液仍能固化成胶，而稀释50wt％、30wt％的成胶液没有发生固化。
实施例2
本实施例提供了一种抗稀释控水凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂1.5wt％，桥接剂0.5wt％，交联剂0.3wt％，余量为水；
其中，所述主剂为质量比为5:1的聚丙烯酸钠(分子量600万)和海藻酸钠；
所述桥接剂为质量比为1:3的海泡石和硅酸锂；
所述交联剂为水杨醛。
本实施例还提供了上述抗稀释控水凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：
将主剂、桥接剂、交联剂和水按比例混合得到成胶液，即抗稀释控水凝胶体系。
对本实施例提供的抗稀释控水凝胶体系进行抗稀释性能检验，包括如下步骤：
向本实施例制得的成胶液稀释50wt％(即5份成胶液加5份水)，得到稀释50wt％的成胶液。将稀释50wt％的成胶液分别分成两份，一份加热固化(即温度调至80℃水浴中加入固化)，另一份不做处理作对比。利用流变仪测得固化结果图3所示。由图3可以看出，稀释50wt％的成胶液加热后发生了固化，表明稀释为50wt％后的抗稀释控水凝胶体系成胶液仍能固化成胶。
对比例2
本对比例提供了一种常规交联聚丙酰胺凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂1.5wt％，交联剂0.3wt％，余量为水；
其中，所述主剂为水解聚丙烯酰胺，其分子量600万，水解度为5wt％；
所述交联剂为水杨醛。
本对比例还提供了上述常规交联聚丙酰胺凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：
将聚丙烯酰胺、水杨醛和水按比例混合得到成胶液，即常规交联聚丙酰胺凝胶体系。
对本对比例提供的常规交联聚丙酰胺凝胶体系进行抗稀释性能检验，包括如下步骤：
向本对比例制得的成胶液稀释50wt％(即5份成胶液加5份水)，得到稀释50wt％的成胶液。将稀释50wt％的成胶液分别分成两份，一份加热固化(即温度调至80℃水浴中加入固化)，另一份不做处理作对比。利用流变仪测得固化结果图4所示。由图4可以看出，稀释50wt％的成胶液加热后未发生固化，表明常规交联聚丙酰胺凝胶体系稀释50wt％不能成胶。
实施例3
本实施例提供了一种抗稀释控水凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂3wt％，桥接剂1wt％，交联剂1wt％，余量为水；
其中，所述主剂为质量比为5:1的聚丙烯酸钠(分子量600万)和海藻酸钠；
所述桥接剂为质量比为1:3的海泡石和硅酸锂；
所述交联剂为水杨醛。
本实施例还提供了上述抗稀释控水凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：
将主剂、桥接剂、交联剂和水按比例混合得到成胶液，即抗稀释控水凝胶体系。
对本实施例提供的抗稀释控水凝胶体系进行抗稀释性能检验，包括如下步骤：
向本实施例制得的成胶液稀释30wt％(即7份成胶液加3份水)，得到稀释30wt％的成胶液。将稀释30wt％的成胶液分别分成两份，一份加热固化(即温度调至80℃水浴中加入固化)，另一份不做处理作对比。利用流变仪测得固化结果图5所示。由图5可以看出，稀释30wt％的成胶液加热后发生了固化，表明稀释为30wt％后的抗稀释控水凝胶体系成胶液仍能固化成胶。
对比例3
本对比例提供了一种常规交联聚丙酰胺凝胶体系，按质量百分数计，包括主剂3wt％，交联剂1wt％，余量为水；
其中，所述主剂为水解聚丙烯酰胺，其分子量600万，水解度为5wt％；
所述交联剂为水杨醛。
本对比例还提供了上述常规交联聚丙酰胺凝胶体系的制备方法，包括如下步骤：
将聚丙烯酰胺、水杨醛和水按比例混合得到成胶液，即常规交联聚丙酰胺凝胶体系。
对本对比例提供的常规交联聚丙酰胺凝胶体系进行抗稀释性能检验，包括如下步骤：
向本对比例制得的成胶液稀释30wt％(即7份成胶液加3份水)，得到稀释30wt％的成胶液。将稀释50wt％的成胶液分别分成两份，一份加热固化(即温度调至80℃水浴中加入固化)，另一份不做处理作对比。利用流变仪测得固化结果图6所示。由图6可以看出，稀释30wt％的成胶液加热后未发生固化，表明常规交联聚丙酰胺凝胶体系稀释30wt％不能成胶。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，按质量百分数计，所述抗稀释控水凝胶体系包括：
2.根据权利要求1所述的抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，按质量百分数计，所述抗稀释控水凝胶体系包括：
3.根据权利要求1所述的抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，按质量百分数计，所述抗稀释控水凝胶体系包括：
4.根据权利要求1～3任一项所述的抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，所述主剂为聚丙烯酸钠和/或海藻酸钠。
5.根据权利要求4所述的抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，所述聚丙烯酸钠的相对分子质量为500万～600万。
6.根据权利要求1～3任一项所述的抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，所述桥接剂为海泡石和/或硅酸锂。
7.根据权利要求1～3任一项所述的抗稀释控水凝胶体系，其特征在于，所述交联剂为水杨醛、水杨醇和聚乙烯亚胺中的一种或多种。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的抗稀释控水凝胶体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将主剂、桥接剂、交联剂和水按比例混合在一定温度下固化得到抗稀释控水凝胶体系；优选地，所述固化的温度为70～90℃。
9.一种如权利要求1～7任一项所述的抗稀释控水凝胶体系在高含水油藏水窜通道封堵中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述高含水油藏水窜通道包括裂缝的孔道、砂砾岩的孔道和疏松砂岩的孔道。
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