CN112708016B - 一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田三次采油领域，公开了一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球及其制备方法，所述制备方法具体包括：1.配置溶液A：将聚合单体、交联剂A、引发剂A、引发剂B溶解于包裹剂中得到溶液A；2.配置溶液B：将交联剂B使用去离子水溶解，得到溶液B；3.在紫外灯的照射下，将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，继续光照，过滤得到所述具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球。所述具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的粒径分布范围为1~10mm，清水直径膨胀倍数为0.5~5倍，表面光滑，并在加入柠檬酸钠的情况下，粘弹性凝胶球膨胀倍数增大，表面呈粘性状态。且通过配方调整可制备各种性能的采油用凝胶球，以提高方法的实用性、适用性。
Description
技术领域
本发明涉及油田三次采油领域，特别涉及一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法。
背景技术
在油田三次采油中，为了封堵大孔道，改变水驱流向，扩大波及体积，经常采用注入颗粒类物质对大孔道进行封堵，形状规则、可膨胀、可变性的球类产品应用效果最佳。目前市面上应用的产品基本都是纳微米级乳液类产品，且微球本身没有粘性，对于毫米级和亚毫米级，尤其适用于温度大于120度，矿化度大于18万毫克/升的油藏环境的球形粘弹性颗粒尚无，限制了球型粘弹性颗粒类产品在油田开采中的应用。
中国专利CN107973942A公开了一种异丁烯-马来酸酐交替共聚物/海藻酸钠水凝胶及其制备方法，该方法制备的水凝胶球耐温性能差，远远达不到在高温油藏应用的要求。
中国专利CN103736472A公开了一种凝胶球型色粒子吸附剂、其制备方法及应用，该方法制备的凝胶球主体骨架是海藻酸钠，高温下极易水解。
中国专利CN109464989A公公开了一种海藻酸钠凝胶球的制备方法。该方法制备的凝胶球长时间存放易脱水，在高温水中浸泡后失去弹性，逐渐分解。
因此，如何开发一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球。
其中需要说明的是，本发明在制备粘弹性凝胶球时首先使用交联剂B对包裹剂形成离子交换型一次交联凝胶，然后使用引发剂使聚合单体聚合，形成共价键结合的二次交联凝胶，从而使产品形成二次交联产物。该工艺方法简单，适用于制备直径为1~10mm的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球封堵剂。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球，由以下组分的物质反应得到，按照质量分数计：
聚合单体 10-50%，
交联剂A 0.1-1%，
交联剂B 1-5%，
引发剂A 0.1-1%，
引发剂B 0.01-0.1%，
包裹剂 0.5-2%，
去离子水 50-80%。
值得说明的是，上述物质原料的浓度对应产生的技术效果，如下所述：
优选的聚合单体浓度10-50%，根据实际应用需要，选择合适的浓度，浓度越大，制备的粘弹性凝胶球硬度和弹性模量越大，反之越小。
优选的交联剂A浓度0.1-1%，浓度过小，交联度不够，产品软弱不稳定；而浓度过大，产品硬度大，易碎。
优选的交联剂B浓度1-5%，浓度过小，制备中成型困难易造成内含物流失，造成反应失败；而浓度过大，成本高，无意义。
优选的引发剂A浓度0.1-1%，浓度过大，制备的产品分子量小；而浓度过小，制备进程缓慢，内含物溶出，易造成反应失败。
优选的引发剂B浓度0.01-0.1%，浓度过大，成本高，制备的产品分子量小；而浓度过小，制备进程缓慢，内含物溶出，易造成反应失败。
优选的包裹剂0.5-2%，浓度过大，不易溶解，影响后期配料和使用；而浓度过小，包裹力度不够，容易造成内含物溶出。
此外，本发明公开保护的采油用凝胶球因拥有双骨架结构，耐温抗盐性能优异，更适合于油田领域采油应用。
优选的，所述聚合单体至少为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐、乙烯基苯磺酸盐、N、N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮中的一种。
优选的，所述交联剂A为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
优选的，所述交联剂B为氯化钙或乳酸钙。
优选的，所述包裹剂至少包括海藻酸钠、壳聚糖、明胶、魔芋甘露寡糖、胶原中的一种。
优选的，所述引发剂A至少包括过硫酸盐、过氧化苯甲酰中的一种。
优选的，所述引发剂B至少包括偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、安息香双甲醚、安息香甲醚中的一种。
本发明还请求保护上述具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法。
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法，具体步骤包括：
（1）配置溶液A：将聚合单体、交联剂A、引发剂A、引发剂B溶解于包裹剂溶液中得到溶液A，备用；
（2）配置溶液B：将交联剂B使用去离子水溶解，得到溶液B，备用；
（3）在紫外灯的照射下，将所述溶液A滴入所述溶液B中，常温搅拌反应，待滴加完毕后，继续光照5~10min，过滤，得到所述具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球。
注：上述制备方法中反应原料间的配比关系是按照下述组分占反应体系的质量百分比计：
聚合单体 10-50%，
交联剂A 0.1-1%，
交联剂B 1-5%，
引发剂A 0.1-1%，
引发剂B 0.01-0.1%，
包裹剂 0.5-2%，
去离子水 50-80%。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：
本发明在制备粘弹性凝胶球时首先使用交联剂B对包裹剂形成离子交换型一次交联凝胶，然后使用引发剂在紫外光照条件下使聚合单体聚合，形成共价键结合的二次交联凝胶，从而使产品形成二次交联产物。该工艺方法简单，适用于制备直径1～10mm的采油用凝胶球堵剂。相比现有的生产工艺，本发明使用了紫外线引发工艺并增加了二次共价键交联，使产品不易脱水，耐温抗盐性能更加优异。
示范性的，本发明最优选的制备方案为：
（1）以质量百分比计将占反应体系10-50%聚合单体，0.1-1%交联剂A，
1-5%交联剂B， 0.1-1%引发剂A，0.01-0.1%引发剂B，0.5-2%包裹剂，50-80%去离子水混合，室温搅拌均匀得到溶液A；
（2）将交联剂B使用去离子水配置成浓度为1~5%溶液，得到溶液B；
（3）在搅拌下，在紫外灯的照射下，使用滴管或滴液器将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，继续光照5~10min，关闭紫外灯和搅拌器；
（4）使用过滤网将制备的粘球液体过滤，得到所述具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球成品。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球及其制备方法，具有如下优异的技术效果：
1）通过本发明提供的方法制备的采油用粘弹性凝胶的球粒径分布范围为0.5~10mm，清水直径膨胀倍数0.5~5倍，表面光滑，在加入柠檬酸钠的情况下，粘弹性凝胶球膨胀倍数增大，表面呈粘性状态。
2）通过配方调整可制备各种性能的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球，以提高方法的实用性、适用性。例如可制备耐温抗盐型粘弹性凝胶球，耐温120℃以上，可在矿化度为18万毫克/升至25万毫克/升下应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明公开保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法。
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
下面，将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步的说明。
实施例1
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法，具体包括如下步骤：
在搅拌下，将海藻酸钠1g溶于100ml去离子水中，待海藻酸钠全部溶解后，加入丙烯酰胺40g，N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.3g，过硫酸铵1.5g，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.1g，室温搅拌均匀得到溶液A；称取氯化钙3g，使用300ml去离子水溶解，得到溶液B；开启搅拌器，调节转速300rpm，在紫外灯的照射下，使用滴管将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，继续光照5min，关闭紫外灯和搅拌器；使用过滤网将制备的粘弹性凝胶球液体过滤，得到具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球。
该方法制备的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球适合于地层温度小于90℃的油藏。
实施例2
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法，具体包括如下步骤：
在搅拌下，将海藻酸钠1g溶于100ml去离子水中，待海藻酸钠全部溶解后，加入丙烯酰胺20g，N-乙烯吡咯烷酮20g，N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5g，过硫酸钾1.5g，安息香甲醚0.2g，室温搅拌均匀得到溶液A；称取乳酸钙5g，使用300ml去离子水溶解，得到溶液B；开启搅拌器，调节转速300rpm，在紫外灯的照射下，使用滴管将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，光照5min，关闭紫外灯和搅拌器；使用过滤网将制备的粘弹性凝胶球液体过滤，得到具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球成品。
该方法制备的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球适合于矿化度大于18万毫克/升，温度小于150℃的油藏。
实施例3
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法，具体包括如下步骤：
在搅拌下，将壳聚糖1g溶于100ml去离子水中，待壳聚糖全部溶解后，加入丙烯酰胺30g，2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐10g，氢氧化钠5g，N,N-亚甲基双丙烯酰胺1g，过硫酸铵1.5g，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.1g，室温搅拌均匀得到溶液A；称取乳酸钙3g，使用300ml去离子水溶解，得到溶液B；开启搅拌器，调节转速300rpm，在紫外灯的照射下，使用滴管将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，继续光照5min，关闭紫外灯和搅拌器；使用过滤网将制备的粘弹性凝胶球液体过滤，得到具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球成品。
该方法制备的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球适合于地层温度小于90℃，矿化度小于2万毫克/升的油藏。
实施例4
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法，具体包括如下步骤：
在搅拌下，将海藻酸钠0.6g溶于100ml去离子水中，待海藻酸钠全部溶解后，加入丙烯酰胺15g，N-乙烯吡咯烷酮25g，N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.3g，过硫酸钾1.5g，安息香甲醚0.1g，室温搅拌均匀得到溶液A；称取无水氯化钙6g，使用300ml去离子水溶解，得到溶液B；开启搅拌器，调节转速300rpm，在紫外灯的照射下，使用滴管将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，光照10min，关闭紫外灯和搅拌器；使用过滤网将制备的粘弹性凝胶球液体过滤，得到具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球成品。
该方法制备的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球适合于矿化度大于18万毫克/升，温度小于150℃的油藏。
实施例5
一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球的制备方法，具体包括如下步骤：
在搅拌下，将壳聚糖0.5g溶于100ml去离子水中，待海藻酸钠全部溶解后，加入丙烯酰胺30g，N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.8g，过硫酸铵1.5g，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.1g，室温搅拌均匀得到溶液A；称取乳酸钙5g，使用300ml去离子水溶解，得到溶液B；开启搅拌器，调节转速300rpm，在紫外灯的照射下，使用滴管将溶液A滴入溶液B中，待滴加完毕后，继续光照8min，关闭紫外灯和搅拌器；使用过滤网将制备的粘弹性凝胶球液体过滤，得到具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球。
该方法制备的具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球适合于地层温度小于90℃的油藏。
本发明内容不仅限于上述各实施例的内容，其中一个或几个实施例的组合同样也可以实现本发明目的。
为了进一步验证本发明的优异效果，发明人还进行了如下实验：
实验1：
实施例2制备的粘弹性凝胶球，初始粒径为3mm，使用18万毫克/升和25万毫克/升的矿化水配置成溶液，将溶液倒入不锈钢桶内密封，并将不锈钢桶放置在120℃的烘箱内，分别在不同时间取出样品，放置至室温，过滤后检测质量膨胀倍数，数据如下：
| 有柠檬酸条件下 | 30天 | 60天 | 90天 | 120天 | 150天 | 180天 |
| 清水中的直径膨胀 倍数 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 表面性质 | 表面有粘性 | 表面有粘性 | 表面有粘性 | 表面有粘性 | 表面有粘性 | 表面有粘性 |
| 无柠檬酸条件下 | 30天 | 60天 | 90天 | 120天 | 150天 | 180天 |
| 18×10<sup>4</sup>mg/L条件下直径膨胀倍数 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 25×10<sup>4</sup>mg/L条件下直径膨胀倍数 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.6 | 1.4 | 1.4 |
综合上述数据分析可知，通过本发明提供的方法制备的采油用粘弹性凝胶的球粒径分布范围为0.5~10mm，清水直径膨胀倍数0.5~5倍，表面光滑，在加入柠檬酸钠的情况下，粘弹性凝胶球膨胀倍数增大，表面呈粘性状态。
以及，通过配方调整可制备各种性能的采油用凝胶球，以提高方法的实用性、适用性。例如可制备耐温抗盐型粘弹性凝胶球，耐温120℃以上，可在矿化度为18万毫克/升至25万毫克/升下应用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业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的专业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 (2)
1.一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球，其特征在于，所述凝胶球是由以下组分反应得到，按照质量分数计：
聚合单体 10-50%，
交联剂A 0.1-1%，
交联剂B 1-5%，
引发剂A 0.1-1%，
引发剂B 0.01-0.1%，
包裹剂 0.5-2%，
去离子水 50-80%；
所述聚合单体至少为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐、乙烯基苯磺酸盐、N、N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮中的一种；
所述交联剂A为N ,N-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、二异氰酸酯或二乙烯基苯；
所述包裹剂至少包括海藻酸钠、壳聚糖、明胶、魔芋甘露寡糖、胶原中的一种；
所述交联剂B为氯化钙或乳酸钙；
所述引发剂A至少包括过氧化氢、有机过氧化物、过硫酸盐中的一种；
所述引发剂B至少包括偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、安息香双甲醚、安息香甲醚中的一种；
方法具体包括如下步骤：
(1)配置溶液A：将聚合单体、交联剂A、引发剂A、引发剂B溶解于包裹剂中得到溶液A，备用；
(2)配置溶液B：将交联剂B使用去离子水溶解，得到溶液B，备用；
(3)在紫外灯的照射下，将所述溶液A滴入所述溶液B中，常温搅拌反应，待滴加完毕后，继续光照5～10min，过滤，得到所述具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球。
2.根据权利要求1所述的一种具有耐温抗盐性能的采油用凝胶球，其特征在于，所述溶液B的浓度为1～5％。
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