一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，该复合凝胶堵剂包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3‑6wt％，甲醛：2.5‑4wt％，苯酚：1‑2.5wt％，聚丙烯腈钠盐：3‑6wt％，其余为水。本发明专利技术还提供一种堵剂的制备方法，即在搅拌条件下，将碱木素、甲醛、苯酚、聚丙烯腈钠盐加入水中并搅拌均匀。本发明专利技术的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂具有良好的韧性，相比改性前其韧性得到了明显改善，其适用温度为90‑150℃、矿化度为0‑200000mg/L、pH为6.5‑9.5，成胶时间为2‑6h，成胶强度为0.048‑0.086MPa，具有良好的耐高温、高矿化度、弱碱性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂及其制备方法
本专利技术涉及一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂及其制备方法，属于油气田堵剂

技术介绍
调剖堵水是通过向油水井中注入某种化学剂，封堵油井附近地层高渗通道、调节水井附近地层吸水剖面，从而实现提高波及系数，最终达到提高原油采收率的目的。调剖堵水是水驱油田常用的控水稳油措施，其成功与否的一大关键就在于堵剂的性能。近年来，随着油田开发的不断深入，调堵所面临的问题也不断增多，其中以西部深、稠油藏的调堵尤为凸显，该类油藏埋藏深、温度高、矿化度大、原油流度低，现有堵剂对于温度低于100℃、矿化度在5×104mg/L以下的封堵层，效果较好，超出该界限堵剂强度多出现急剧变差，甚至无法成胶，这就要求堵剂能够耐高温高矿化度的影响；另外，为有效控水，水驱油田开发后期多采用大剂量、多段塞调堵方式，但大剂量调堵也给油田开发带来了巨大的成本压力。因此，开发出一种价格低廉、耐高温高矿化度的堵剂势在必行。碱木素堵剂属凝胶型堵剂，强度高，但脆性大，凝胶体所承受的外力超过其本体强度时，凝胶体破碎而无法复原，从而会丧失堵剂的封堵性能。中国专利文件CN1210195A(申请号：98113344.4)公开了一种耐高温油层堵剂及其制备方法。该堵剂含有木素－酚醛树脂或其改性树脂，固形物含量为20％～40％，在酸性条件下不溶于水，而在碱性条件下可溶，在高温下遇酸可迅速固化。制备堵剂的方法包含木素预处理、树脂合成和树脂后处理三个步骤。所用木素为碱木素或硫酸盐木素，酚为苯酚、甲酚、邻苯二酚、对苯二酚中的一种或几种，醛为甲醛、乙醛、呋喃甲醛中的一种或几种，树脂中还可以含有栲胶。但是，该耐高温油层堵剂的制备温度高(180～250℃)，时间长(50～180min)，工艺复杂，成本较高，因而不适用于油田的大剂量生产与应用；成胶时间短(仅5min)，不适用于油藏的深部调剖；注入工艺采用双液法，并且需要使用盐酸或硫酸提供酸性环境，因而增加成本和工艺的复杂性，此外，盐酸能够溶解砂岩油层颗粒间的胶结物，导致砂粒间胶结疏松，从而造成出砂甚至地层亏空，不利于大孔道或是高渗透层的封堵，而硫酸能够能与地层矿物生成微溶沉淀，堵塞低渗透层，加剧层间非均质性，不利于调节注水或注气剖面。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂及其制备方法。本专利技术首次将聚丙烯腈钠盐和碱木素同时应用于堵剂配方，开发出一种新型聚丙烯腈钠盐改善碱木素韧性的复合凝胶堵剂。聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂具有良好的耐高温、高矿化度性能，成本低，能够满足深、稠油藏的调堵需求。本专利技术的聚丙烯腈钠盐改性碱木素凝胶堵剂，常温下均匀搅拌即可得到，制备简单，成本低；采用单液法注入，无需提供酸性或碱性成胶环境，地层条件下即可成胶，工艺简单，成本低廉。本专利技术的技术方案如下：一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3-6wt％，甲醛：2.5-4wt％，苯酚：1-2.5wt％，聚丙烯腈钠盐：3-6wt％，其余为水。根据本专利技术，优选的，所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3-5wt％，甲醛：2.5-3wt％，苯酚：1.5-2.5wt％，聚丙烯腈钠盐：4-6wt％，其余为水。根据本专利技术，优选的，所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3wt％，甲醛：2.5wt％，苯酚：2.5wt％，聚丙烯腈钠盐：6wt％，其余为水。根据本专利技术，优选的，所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，在90-150℃温度范围内，成胶时间为2-4.5h，成胶强度为0.072-0.085MPa。根据本专利技术，优选的，所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，在0-200000mg/L(NaCl)范围内，成胶时间为2.5-4h，成胶强度为0.070-0.084MPa；在0-20000mg/L(CaCl2)范围内，成胶时间为2.5-6h，成胶强度为0.048-0.084MPa。根据本专利技术，优选的，所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，在pH为6.5-9.5范围内，成胶时间为2.5-3h，成胶强度为0.082-0.086MPa。本专利技术中，碱木素作为聚合物，是一种无固定结构的大分子聚合物，分子结构中含有许多活性基团，如酚羟基、醇羟基、羧基等，见式Ⅰ；交联剂甲醛与增强剂苯酚能够在地层条件下反应，产物中含有活性基团羟甲基和酚羟基，见式II1～3；聚丙烯腈钠盐作为增韧剂，其分子结构中含有官能团氰基—CN和羧基钠—COONa，由于官能团—COONa具有亲水性，因而聚丙烯腈钠盐溶于水，官能团—CN在地层条件下与水作用生成活性基团酰胺—CONH2、羧基—COOH以及化学性质稳定的碳氧环状结构，见式III。如式IV中所示，聚合物、交联剂与增强剂产物和增韧剂分子结构中的活性基团之间相互作用，脱水缩合，使得链状分子结构之间发生交联，形成稳定的空间网状结构，该结构与水分子间通过氢键、分子间引力等力或键的作用相互吸引，从而使得水分子饱和于其中，此时即形成了聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶。相比单纯使用交联剂、增强剂制备出的聚合物凝胶，其韧性得以明显改善，这是因为在聚合物凝胶的分子空间网状结构中引入了一种高分子结构聚丙烯腈钠盐水解产物，该分子结构中含有碳氧环状结构，因而其化学性质稳定，同时由于活性基团间脱水缩合作用，该分子与聚合物分子和交联剂与增强剂产物分子间紧密结合，使得聚丙烯腈钠盐改性碱木素凝胶的分子空间网状结构更加稳定，从而使其韧性得以增强。根据本专利技术，上述聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂的制备方法，包括步骤如下：在搅拌条件下，将碱木素、甲醛、苯酚、聚丙烯腈钠盐加入水中并搅拌均匀，即得聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂。本专利技术的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂在90-150℃温度条件下即可反应成胶。根据本专利技术的制备方法，加入各组分时需缓慢少量直至加入完全，在确保所加入组分搅拌至均匀的条件下再进行下一步操作，搅拌时间不宜过长，最终得到聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂。本专利技术的特点：(1)本专利技术首次将聚丙烯腈钠盐和碱木素同时应用于堵剂配方，开发出一种新型聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂。(2)聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂具有良好的成胶强度和韧性。聚丙烯腈钠盐中的—CN在地层条件下与水作用生成活性基团酰胺—CONH2、羧基—COOH以及化学性质稳定的碳氧环状结构，因而聚丙烯腈钠盐水解产物的化学性质稳定，同时还能够与聚合物分子和交联剂与增强剂产物分子间通过脱水缩合而紧密结合，这使得聚丙烯腈钠盐改性碱木素凝胶的分子空间网状结构更加稳定，从而使其韧性得以增强。(3)聚丙烯腈钠盐具有良好的抗高温、高矿化度、降粘性能，以改性碱木素复合凝胶堵剂，使得改性后的碱木素凝胶堵剂的耐温、耐盐、泵注性能得到明显增强。(4)本专利技术的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，适用于90-150℃高温范围，成胶时间为2-6h，成胶时间可控，不仅适用于近井封堵，还可以通过改变聚合物、交联剂、增强剂以及增韧剂的浓度以延长成胶时间，从而实现深部封堵，同时降低堵剂成本。本专利技术的有益效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，其特征在于，该复合凝胶堵剂包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3‑6wt％，甲醛：2.5‑4wt％，苯酚：1‑2.5wt％，聚丙烯腈钠盐：3‑6wt％，其余为水。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，其特征在于，该复合凝胶堵剂包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3-5wt%，甲醛：2.5-3wt%，苯酚：1.5-2.5wt%，聚丙烯腈钠盐：4-6wt%，其余为水。2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，其特征在于，该复合凝胶堵剂包括如下质量百分比的原料组成：碱木素：3wt%，甲醛：2.5wt%，苯酚：2.5wt%，聚丙烯腈钠盐：6wt%，其余为水。3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，其特征在于，该复合凝胶堵剂在90-150℃温度范围内，成胶时间为2-4.5h，成胶强度为0.072-0.085MPa。4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈钠盐改性碱木素复合凝胶堵剂，其特征在于，该复合凝胶堵剂在矿化度为0-...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐宁，田壮壮，刘帅，高梦斐，方明君，李柏杨，翟恒来，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37