CN115703959B

CN115703959B - 一种制备复合凝胶的方法

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Publication number: CN115703959B
Application number: CN202110890101.0A
Authority: CN
Inventors: 武俊文; 牛骏; 张汝生; 杨立红; 王孟江; 路熙; 吴川
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2041-08-04
Also published as: CN115703959A

Abstract

本发明提供了一种制备复合凝胶的方法。制备所述复合凝胶的制备方法包括如下步骤：1)将1,5‑二羟基萘、对苯二酚、甲醛、乙二醇丁醚、硫脲和聚丙烯纤维与水混合，得到第一混合液；2)将丙烯酰胺‑2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸共聚物与水混合，得到第二混合液；3)将所述第一混合液与所述第二混合液混合均匀，得到胶液；4)将所述胶液成胶之后，得到所述复合凝胶。

Description

一种制备复合凝胶的方法

技术领域

本发明提供了一种制备复合凝胶的方法。

背景技术

我国陆上石油80％以上是靠注水开发的，而由于各油层渗透性的差异，注入水将沿高渗透层突进，造成油井过早水淹。要从根本上解决这一问题，就必须釆用调剖堵水的办法来改善吸水剖面。因此对于注水开发的油田，采取合理有效的措施即调剖堵水措施是非常必要的。

近年来，深部调剖用化学剂得到较大发展，聚合物凝胶类因其价格低廉、配制简单、施工效果好而成为目前国外使用最多、应用最广的一类调剖堵水剂。但是聚合物凝胶在高温高盐油藏下的稳定性很差，是调剖技术现在面临的难题。对于我国的某些高温深井油藏，其油藏温度高达130至150℃，由于普通的聚丙烯酰胺在高温条件下容易发生降解，导致凝胶失水收缩，导致调剖封堵措施失败，普通聚丙烯酰胺类凝胶因此不再适合应用于高温油藏。为了解决凝胶耐温性差的问题，无机颗粒型、树脂类和木质素/栲胶类凝胶等堵剂应运而生。无机颗粒型堵剂包括水泥、粉煤灰等主要成分，现场施工时将其以悬浮液的形式注入到地层中达到封堵地层的效果，该堵剂具有封堵强度高、耐温性好的优点，但该堵剂对来水封堵没有选择性，容易对整个储层造成不可挽回的伤害；同时，无机颗粒类堵剂与地层孔隙之间存在着非常敏感的匹配关系，使得堵剂颗粒在注入的过程中极易堵塞地层孔隙吼道，阻止堵剂继续深入，从而导致地层伤害和施工失败。而树脂类如糠醇树脂高温堵剂同样也存在油水选择性差的问题。对于木质素/栲胶类凝胶堵剂，其形成的凝胶具有较好的耐温性，但木质素/栲胶类凝胶体系中交联剂及木质素/栲胶的使用浓度较高，使得油田现场施工成本很高。鉴于高温油藏日益严重的出水问题，研发一种新型耐高温堵剂变得越来越迫切。

发明内容

本发明之一提供了一种制备复合凝胶的方法，其包括如下步骤：

1)将1,5-二羟基萘、对苯二酚、甲醛、乙二醇丁醚、硫脲和聚丙烯纤维与水混合，得到第一混合液；

2)将丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与水混合，得到第二混合液；

3)将所述第一混合液与所述第二混合液混合均匀，得到胶液；

4)将所述胶液成胶之后，得到所述复合凝胶。

在一个具体实施方式中，所述水为矿化水。

在一个具体实施方式中，以矿化水的总质量计作100％，所述水为含有质量百分含量为5％至15％的氯化钠的矿化水。

在一个具体实施方式中，以矿化水的总质量计作100％，所述矿化水中还含有质量百分含量为0.1％至0.5％的氯化钙。

在一个具体实施方式中，以矿化水的总质量计作100％，所述矿化水中还含有质量百分含量为0.1％至0.5％的氯化镁。

在一个具体实施方式中，在步骤1)中，以所述胶液中水的总质量计作100％，所述1,5-二羟基萘的质量百分含量为0.2％至0.4％；所述对苯二酚的质量百分含量为0.1％至0.2％；所述甲醛的质量百分含量为0.1％至0.5％；所述乙二醇丁醚的质量百分含量为0.3％至0.7％；所述硫脲的质量百分含量为0.3％至0.7％；所述聚丙烯纤维的质量百分含量为0.5％至1％；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的质量百分含量为1％至3％。

在一个具体实施方式中，所述聚丙烯纤维的平均直径为15至40μm，平均长度为3至9nm。

在一个具体实施方式中，所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物为无规共聚物，其数均分子量为1000万至1400万。

在一个具体实施方式中，在步骤4)中，所述胶液在110至140℃下成胶16小时以上，得到所述复合凝胶。

在一个具体实施方式中，在步骤4)中，所述胶液在110至140℃下成胶16至25小时，得到所述复合凝胶。

本发明之二提供了根据本发明之一中任意一项所述的方法制备得到的复合凝胶。

本发明之三提供了根据本发明之一中任意一项所述的方法制备得到的复合凝胶或本发明之二所述的复合凝胶在高温下作为封堵剂中的应用。

在一个具体实施方式中，所述高温为110至140℃的高温。

本发明的有益效果：

通过对比可知，在制备复合凝胶过程中通过使用1,5-二羟基萘，本发明所制备的复合凝胶耐温性能优异，不但由于具有较低的粘度因而具有良好的注入性能，而且可以增强凝胶的强度，在延长老化时间的前提下未出现脱水现象等，因而能在140℃的条件下对出水进行有效封堵，不仅可用于油藏的调剖堵水，还可用于热采过程中的气窜封堵。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。

实施例1

聚丙烯纤维的平均直径为15μm，平均长度为4nm。

在50g自来水中加入0.3g 1,5-二羟基萘、0.1g对苯二酚、0.3g甲醛、0.3g乙二醇丁醚、0.3g硫脲、0.5g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为1.0％的数均分子量为1000万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在110℃下成胶时间为18h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.123MPa，110℃条件下老化150天未出现脱水现象。

实施例2

聚丙烯纤维的平均直径为20μm，平均长度为5nm。

在50g的5％NaCl水溶液中加入0.4g 1,5-二羟基萘、0.2g对苯二酚、0.3g甲醛、0.5g乙二醇丁醚、0.5g硫脲、0.5g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为1.5％的数均分子量为1100万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在120℃下成胶时间为16h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.140MPa，120℃条件下老化150天未出现脱水现象。

实施例3

聚丙烯纤维的平均直径为25μm，平均长度为6nm。

在50g的15％NaCl水溶液中加入0.2g 1,5-二羟基萘、0.1g对苯二酚、0.3g甲醛、0.7g乙二醇丁醚、0.3g硫脲、0.8g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为2.0％的数均分子量为1200万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在130℃下成胶时间为22h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.108MPa，130℃条件下老化150天未出现脱水现象。

实施例4

聚丙烯纤维的平均直径为30μm，平均长度为7nm。

在50g的15％NaCl+0.1％CaCl₂水溶液中加入0.1g 1,5-二羟基萘、0.4g对苯二酚、0.1g甲醛、0.3g乙二醇丁醚、0.7g硫脲、0.5g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为2.5％的数均分子量为1300万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在135℃下成胶时间为25h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.0983MPa，135℃条件下老化150天未出现脱水现象。

实施例5

聚丙烯纤维的平均直径为35μm，平均长度为8nm。

在50g的15％NaCl+0.5％CaCl₂+0.1％MgCl₂水溶液中加入0.3g 1,5-二羟基萘、0.1g对苯二酚、0.5g甲醛、0.7g乙二醇丁醚、0.7g硫脲、1.0g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为3.0％的数均分子量为1400万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在140℃下成胶时间为17h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.136MPa，140℃条件下老化150天未出现脱水现象。

实施例6

聚丙烯纤维的平均直径为40μm，平均长度为9nm。

在50g的15％NaCl+0.2％CaCl₂+0.5％MgCl₂水溶液中加入0.3g 1,5-二羟基萘、0.1g对苯二酚、0.5g甲醛、0.7g乙二醇丁醚、0.7g硫脲、1.0g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为2.0％的数均分子量为1400万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在140℃下成胶时间为20h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.142MPa，140℃条件下老化150天未出现脱水现象。

对比例1

聚丙烯纤维的平均直径为35μm，平均长度为8nm。

在50g的15％NaCl+0.2％CaCl₂+0.1％MgCl₂水溶液中加入0.1g对苯二酚、0.5g甲醛、0.7g乙二醇丁醚、0.7g硫脲、1.0g聚丙烯纤维，充分搅拌均匀，再将50g用自来水配制的浓度为2.0％的数均分子量为1400万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与上述溶液充分混合，搅拌均匀即得到本发明所述成胶液。该成胶液在140℃下成胶时间为28h。

通过突破真空度法测得的凝胶强度为0.053MPa，140℃条件下老化60天出现明显脱水现象。

将实施例1至6与对比例1的成胶时间、凝胶强度以及老化时间比较可知，对比例1成胶时间明显相较于实施例1至6有不同程度的延长，采用对比例1方法制备的凝胶的强度也大幅降低，并且老化时间缩短至60天时便出现了明显的脱水现象。

实施例7

以各个实施例中获得的胶液为研究对象，考察本发明所制备的复合凝胶封堵能力。实验步骤如下：将内径为2.5cm、长度为40cm的两根填砂管填充不同目数的石英砂获得模拟多孔介质，两根填砂管分别记作1#和2#。首先，水驱至压差稳定后获得堵前的介质原始水测渗透率k1，然后将各实施例制备的胶液分别反向注入到两根填砂管中，胶液注入量为0.3PV(岩心孔隙体积)，然后注入0.3PV模拟水顶替成胶液，随后将两根注入成胶液的填砂管两端密封并置于140℃烘箱中分别老化5天和150天，然后两根填砂管分别水驱至压差稳定，获得模拟多孔介质堵后水测渗透率k2。根据渗透率k1和k2计算多孔介质的封堵率，多孔介质的封堵率R_P＝(k1-k2)/k1*100％。实验结果如表1所示。

表1

通过上述表1的结果可知：本发明所制备的胶液在形成复合凝胶后在高温条件下具有优异的热稳定性，因而使其具有优异的长期封堵能力，可有效封堵水窜，减少油井出水和改善吸水剖面，进而可大大提高原油采收率。

虽然本发明已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本发明的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本发明的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims

1.一种制备复合凝胶的方法，其包括如下步骤：

1）将1,5-二羟基萘、对苯二酚、甲醛、乙二醇丁醚、硫脲和聚丙烯纤维与水混合，得到第一混合液；

2）将丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物与水混合，得到第二混合液；

3）将所述第一混合液与所述第二混合液混合均匀，得到胶液；

4）将所述胶液成胶之后，得到所述复合凝胶；

以所述胶液中水的总质量计作100%，所述1,5-二羟基萘的质量百分含量为0.2%至0.4%；所述对苯二酚的质量百分含量为0.1%至0.2%；所述甲醛的质量百分含量为0.1%至0.5%；所述乙二醇丁醚的质量百分含量为0.3%至0.7%；所述硫脲的质量百分含量为0.3%至0.7%；所述聚丙烯纤维的质量百分含量为0.5%至1%；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的质量百分含量为1%至3%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水为矿化水。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以矿化水的总质量计作100%，所述水为含有质量百分含量为5%至15%的氯化钠的矿化水。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以矿化水的总质量计作100%，所述矿化水中还含有质量百分含量为0.1%至0.5%的氯化钙。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以矿化水的总质量计作100%，所述矿化水中还含有质量百分含量为0.1%至0.5%的氯化镁。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物为无规共聚物，其数均分子量为1000万至1400万。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4）中，所述胶液在110至140°C下成胶16小时以上，得到所述复合凝胶。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4）中，所述胶液在110至140°C下成胶16小时至25小时，得到所述复合凝胶。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制备得到的复合凝胶。

10.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制备得到的复合凝胶或权利要求9所述的复合凝胶在高温下作为封堵剂中的应用；所述高温为110至140°C的高温。