[发明专利]一种带压暂堵用热降解水凝胶

说明书

本发明提供了一种带压暂堵用热降解水凝胶，该带压暂堵用热降解水凝胶以单体、偶氮类还原剂和氧化剂作为原料，所述偶氮类还原剂中具备有两类不同的功能基团，一是具有热降解性的偶氮基团，二是两端具有易与氧化剂发生反应的功能基团，两端各生成一个自由基，该自由基可与乙烯基单体发生聚合反应连接入聚合物长链。本申请中通过采用氧化还原法将不稳定的偶氮基团引入到聚合物长链中，因此制备出含有偶氮基团的不稳定长链聚合物，赋予凝胶材料高粘弹性(10⁶mPa.s)的同时，使其兼具可热自降解性能，可有效实现凝胶段塞在井筒内的带压暂堵，其在40～150℃的工作温度下带压暂堵时间可达50h，而后逐渐完成降解成流体状态。

技术领域

本发明涉及石油带压作业技术领域，尤其涉及一种带压作业用热自降解暂堵水凝胶。

背景技术

带压作业是一种在井口带压的情况下起下管柱以及井下工具的作业方式，它可以在不改变井内压力的情况下实现井下作业，对于保护储层、提高注水效率和油气采收率具有很大的意义。带压过程中的封堵技术主要包括在井筒内进行机械式封堵和化学式封堵。当井壁污染比较严重、附着大量死油死蜡时、或者存在油管结垢、腐蚀穿孔以及长段多孔管柱或者工具串油水井等问题无法实现机械式封堵时，只能采用化学式封堵的办法。

化学式封堵技术是通过在井口注入设计量的凝胶基液，在井下侯凝成胶，通过其胶体强度、黏弹性以及和管壁之间的黏附性能起到封隔井下压力的作用，即利用凝胶段塞“软固体”的粘弹特性实现封堵，为保护储层，钻完井或修井作业结束后，为减少储层污染，需将凝胶段塞破胶后以流体的形成排出井筒外。因此，具有热自降解特能的凝胶材料对于带压作业技术的完善和推广具有重要意义。

综合来看，带压暂堵对凝胶段塞提出的性能要求主要包括两个方面：成胶和破胶。其中，制备凝胶的方法和材料有很多，但是对于实现井下自破胶，目前提出的方法主要是微胶囊技术，而且主要用于压裂领域。例如中国发明专利CN 110283579A提供了一种温度响应型微凝胶，该微凝胶用于转向压裂工艺中对于原有裂缝进行暂堵。上述温度响应型微凝胶通过将带有偶氮基团的具有热降解性的交联剂与丙烯酰胺进行交联反应而制得，其在施工完后在储层温度下能够自动降解成小分子片段，自动解堵，对储层伤害较小。该微凝胶在80℃降解4h，微凝胶转变为澄清透明的溶液。

然而在井内带压暂堵领域，由于凝胶段塞的承压能力与破胶性能之间的矛盾性，而且井内对环境敏感型凝胶可调控的条件非常有限，如光、电、磁和pH值等因素，在井下环境下均无法有效调控。因此，在压裂领域中所出现的井下自破胶并不适用于井内带压暂堵领域，目前在本领域中自破胶的概念基本没有提出过，绝大多是采取物理破胶的方式。所以说在本领域中一旦实现自破胶，不仅可以大大提高作业效率，降低作业成本，而且对于减少储层伤害，提高油气采收率都具有重要意义。综上所述，一种简单有效地制备热自降解性能的凝胶材料的方法在带压暂堵领域具有非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种带压暂堵用热降解水凝胶，该带压暂堵用热降解水凝胶通过将不稳定的功能基团引入到聚合物长链中，赋予凝胶材料高粘弹性(10⁶mPa.s)的同时，使其兼具可热自降解性能，可有效实现凝胶段塞在井筒内的带压暂堵，其在40～150℃的工作温度下带压暂堵时间可达50h，而后逐渐完成降解成流体状态。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种带压暂堵用热降解水凝胶，采用以下方法所制备：(1)、将单体和水进行混合，然后充分搅拌至转变为澄清透明的混合体系，所述混合体系中单体的质量百分比为10～40％；

(2)、将混合体系置于恒温反应器内，反应温度21～35℃条件下，持续搅拌并通入氮气；

(3)、将偶氮类还原剂和氧化剂按照1：0.1～2的摩尔比加入到上述混合体系中，黑暗环境下持续恒温搅拌反应0.3～4h；