[发明专利]一种温敏共聚物凝胶调剖堵水剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于石油开采领域，涉及一种温敏共聚物凝胶调剖堵水剂及其制备方法与应用。

背景技术

油田开发到中后期普遍进入高含水阶段，由于油藏地层的原始非均质性及长期水驱导致非均质性进一步加剧，注入水主要流入高渗透层区，形成水流优势通道，从而降低了注入水的波及效率。使用交联聚合物凝胶对水流优势通道进行调剖堵水，从而提高水驱波及效率及原油采收率是目前国内外应用最广泛的调剖堵水与深部调驱液流转向技术。这种技术涉及的交联凝胶主要由两种方式获得，一种是由低浓度的高分子聚合物(如聚丙烯酰胺HPAM)、不同种类型交联剂(如多价金属离子、酚醛树脂等)与交联助剂等组成的交联聚合物类混合溶液，注入到油藏地层高渗层带水流优势通道中交联形成以分子间交联为主的三维交联凝胶体，在室温下，其凝胶黏度在3000-50000mP·s之间，通常被用于注水井深部调剖与深部调驱液流转向。另一种是由小分子量的单体(如丙烯酰胺AM)、交联剂(如甲叉基双丙烯酰胺)、引发剂及交联反应速度控剂等组成的单体交联聚合类混合溶液，注入到油藏地层高渗层带水流优势通道中，借助油藏温度交联聚合成分子间交联的三维交联凝胶体，在室温条件下，其凝胶的弹性模量G’一般在50-200Pa之间。

上述两种方式获得的地下交联凝胶体系均是由多种组分混合而成的调堵剂溶液，在现场实际使用中，多组分调剖堵水体系溶液在注入地层及在地层中深部运移过程中，体系中不同组分因分子量及性质差异，普遍存在色谱分离现象。比如在交联聚合物类混合溶液中，高分子量聚合物在运移及水中稀释与扩散速度较慢，而小分子交联剂在运移及水中稀释与扩散速度较快，且不同组分在地层中的吸附滞留有差异，由此产生的色谱分离效应导致体系各组分在地下长时间的运移过程中发生部分或完全分离，进而导致该体系溶液最终到达调堵目的层时各组分原始的组成配比已面目全非，无法形成设计配方所需强度的凝胶体，从而使封堵效果受到影响。同样，在单体交联聚合类混合溶液中同样存在上述色谱分离问题，由于色谱分离导致的交联聚合凝胶化反应、凝胶强度及封堵效果均不能得到保证。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种温敏共聚物凝胶调剖堵水剂及其制备方法，通过该制备方法制备出的无规共聚物-温敏共聚物凝胶调剖堵水剂，能够在室温下具有良好的水溶性，能形成单组分均相水溶液，能够在注入过程中避免多组分溶液的色谱分离现象。

本发明的目的还在于提供上述的温敏共聚物凝胶调剖堵水剂的应用及其应用方法。

为了达到前述的发明目的，本发明提供一种温敏共聚物强凝胶调剖堵水剂的制备方法，其包括以下步骤：

将丙烯酰胺、共聚单体按摩尔比为5-15:1溶于有机溶剂中，得到第一反应液；

向所述第一反应液中通入保护气除氧，再加入自由基引发剂，并在60-70℃条件下反应16-24h，得到无规共聚物有机溶液；

提纯所述无规共聚物有机溶液，获得温敏共聚物强凝胶调剖堵水剂；

其中，所述丙烯酰胺与共聚单体在所述第一反应液中的总含量为2-5w/v％，

所述自由基引发剂占所述丙烯酰胺与共聚单体总质量的0.5-2％。

在上述制备方法中，获得的温敏共聚物强凝胶调剖堵水剂为温敏共聚物强凝胶调剖堵水剂干粉，其能溶解于水，且能够在室温下具有良好的水溶性，能形成单组分均相水溶液。

在上述制备方法中，优选的，所述共聚单体包括硅氧烷单体；更优选的，所述硅氧烷单体包括γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。

在上述制备方法中，优选的，所述有机溶剂包括四氢呋喃(THF)和/或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，但不限于此。

在上述制备方法中，优选的，所述保护气包括氮气或氩气；所述自由基引发剂包括偶氮二异丁腈和/或过氧化二苯甲酰。

在上述制备方法中，所述反应需在无氧条件下进行。

在上述制备方法中，优选的，提纯所述无规共聚物有机溶液的方法为：

将所述无规共聚物有机溶液进行离心分离或者倒入沉淀剂静置，然后将得到的沉淀产物用乙醇洗涤，烘干后得到温敏共聚物强凝胶调剖堵水剂；

其中，所述沉淀剂包括无水乙醇，但不限于此。

在上述制备方法中，所述有机溶剂为四氢呋喃(THF)时，采用离心分离的方法提纯所述无规共聚物有机溶液；所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)时，采用无水乙醇作为沉淀剂提纯所述无规共聚物有机溶液。