一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶及其制备方法与应用，涉及油田化学领域。本发明专利技术的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶由包括如下组份的原料制成：丙烯酰胺‑2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸‑乙烯吡咯烷酮三元共聚物、热稳定剂、交联剂、间苯二酚、乌洛托品和水；其中，所述热稳定剂为硫脲和氯化钴；所述交联剂为乙酸铬或乙酸锆。本发明专利技术提供的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶在中低温下成胶强度达到G级以上，在140℃及以上温度下可稳定90天，满足了中低温油藏蒸汽驱的封堵作业要求，在中低温稠油油藏蒸汽驱的高渗层封堵中有很好的应用前景，能够显著提高原油采收率。

High temperature resistant polymer gel with middle low temperature gelling and preparation method and application thereof

The invention discloses a high temperature resistant polymer gel, which is prepared at middle and low temperature, and a preparation method and application thereof, relating to the field of oil field chemistry. The high temperature resistant polymer gel of middle and low temperature gelling is made from raw materials including the following components: acrylamide, 2, acrylamide, 2, methyl, propane sulfonic acid, vinylpyrrolidone, three, copolymer, heat stabilizer, crosslinking agent, Resorcinol, urethane and water; wherein, the heat stabilizer is thiourea and cobalt chloride, and the crosslinking agent is chromium acetate or zirconium acetate. The high temperature polymer gel provided by the invention has a gel strength of more than G at medium and low temperature, and can be stabilized for 90 days at temperatures above 140 and meet the requirements for plugging operation of steam flooding in medium and low temperature reservoirs. It has a good application prospect in plugging of high permeable layer in middle and low temperature heavy oil reservoirs, and can significantly improve oil recovery.

【技术实现步骤摘要】
一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶及其制备方法与应用
本专利技术涉及油田化学领域，尤其涉及的是一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
经过近六十年的钻采开发，我国常规原油储量大幅减少，稠油油藏的开发显得越来越重要。稠油油藏通常分布于结构松散、孔隙率较大的砂岩地层，一般采用注入高温蒸汽的方式进行驱油开采。非均质的砂岩储层易于发生指进和窜流，致使吸汽剖面不均匀、蒸汽利用率降低。为了提高稠油油藏采收率，通常采用注入封堵剂来改善地层结构。封堵剂种类繁多，其中凝胶型封堵剂在实际应用中最为广泛。凝胶封堵剂通常由聚合物主剂、交联剂、稳定剂、添加剂等混合而成，其成本相对低廉、地层选择性和封堵效果良好。注入过程中，交联溶液优先进入高渗层成胶封堵，阻止窜流现象的发生，使蒸汽进入中低渗透率储层，提高油藏的采收率。高温蒸汽在注入过程中会出现热量损耗，到达目标地层后变为140℃～190℃的热水或蒸汽。为适应蒸汽吞吐后的高温环境，凝胶封堵剂应满足以下两点要求：①在中低温地层中成胶性能良好，满足对高渗层的封堵；②在高温蒸汽环境下，凝胶的性能保持稳定。近年来，中低温凝胶封堵技术相对成熟，通常采用高价金属为代表的交联剂获得高强度的凝胶，但问题突出表现在耐高温性能较差，一般当温度高于100℃时就会发生降解。高温凝胶封堵技术近年来发展迅速，通常采用酚醛树脂为代表的有机交联剂，其在高温下耐温性能良好，但在100℃下一般难以成胶。因此，亟需研发一种中低温下成胶强度大、高温下耐温性好的凝胶封堵剂，以满足稠油油藏蒸汽吞吐的调剖需求，提高原油采收率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶及其制备方法与应用。本专利技术提供的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶在中低温下成胶强度达到G级以上，在140℃及以上温度下可稳定90天，满足了中低温油藏蒸汽驱的封堵作业要求。本专利技术首先提供了一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶，其由包括如下组份的原料制成：以原料的总质量计，丙烯酰胺(AM)-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)-乙烯吡咯烷酮(NVP)三元共聚物的质量百分数为0.8％-3.0％；热稳定剂的质量百分数为0.02％-0.08％；交联剂的质量百分数为0.08％-0.20％；间苯二酚的质量百分数为0.1％-0.3％；乌洛托品的质量百分数为0.2％-0.6％；余量为水。所述热稳定剂为硫脲和氯化钴；所述硫脲和氯化钴的质量比为1-5:1；具体可为2:1。所述交联剂为乙酸铬或乙酸锆。所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的质量百分数具体可为0.8％-1.5％；更具体为0.8％-1.0％或0.8％。所述热稳定剂的质量百分数具体可为0.02％-0.06％；更具体为0.04％-0.06％、0.02％-0.05％或0.05％。所述交联剂的质量百分数具体可为0.08％-0.15％；更具体为0.10％-0.15％或0.15％。所述间苯二酚的质量百分数具体可为0.2％-0.3％；更具体为0.2％。所述乌洛托品的质量百分数具体可为0.4％-0.6％；更具体为0.4％。所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的分子量为500-700万；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的水解度为15％-30％；具体可为20％-30％；更具体为25％。本专利技术还提供了所述中低温成胶的耐高温聚合物凝胶的制备方法，包括如下步骤：配制丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物水溶液，向所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物水溶液中加入热稳定剂、交联剂、间苯二酚和乌洛托品，成胶，即得到所述中低温成胶的耐高温聚合物凝胶。上述的制备方法中，所述成胶的温度为40-90℃；时间为3-80h。所述中低温成胶的耐高温聚合物凝胶在中低温油藏蒸汽驱的调剖中的应用也属于本专利技术的保护范围。上述的应用中，所述中低温油藏指的是地层温度不高于90℃的油藏。上述的应用中，所述中低温油藏为中低温稠油油藏。本专利技术提供的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶在低温下表现出优良的成胶性能，成胶强度达到G级以上，在140℃及以上温度下稳定90天。本专利技术的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶满足中低温油藏蒸汽驱的封堵作业要求，在中低温稠油油藏蒸汽驱的高渗层封堵中有很好的应用前景，能够显著提高原油采收率。附图说明图1为实施例5中不同时期的凝胶外观；其中，a为初始成胶状态；b为凝胶过渡状态；c为高温下凝胶状态。图2为实施例5中的凝胶体系成胶前后的微观结构；其中，a为交联溶液放大500倍；b为凝胶放大500倍；c为凝胶放大1000倍；d为凝胶放大2000倍。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本专利技术下述实施例所用的丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的分子量为500-700万，水解度为25％；购自爱森(中国)絮凝剂有限公司(其商品名称为耐温聚合物，货号SAV333)。下述实施例如无特别说明，各组份的用量都指各组份占交联溶液总质量的百分数。本专利技术的下述实施例，采用的方法如下：一、中低温成胶的耐高温聚合物凝胶的制备配制丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物水溶液，将所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物水溶液置于搅拌器下，调节转速至400r/min搅成旋涡状，先后向烧杯中加入一定量的热稳定剂、交联剂、交联助剂(间苯二酚和乌洛托品)。保持400r/mim转速搅拌2h后，得到交联溶液，将所述交联溶液注入安瓿瓶中，所述安瓿瓶抽真空后密封，置于一定温度的恒温烘箱中成胶。二、凝胶强度的评价方法凝胶强度评价采用Sydansk目测代码法，即通过180°反转装有凝胶的安瓿瓶，观察瓶内凝胶的流动状态，直观地评价凝胶强度。根据凝胶强度代码标准表将凝胶强度根据目测结果分为10个等级，详见表1。表1Sydansk凝胶强度代码标准表三、凝胶成胶时间的评价方法将装有交联溶液的安瓿瓶置于恒温箱，每隔1小时观察一次成胶情况。把安瓿瓶倾斜45度，取液面出现不平整时为初凝时间，即成胶时间。将安瓿瓶水平放置30s凝胶不流动为终凝时间。四、凝胶的高温稳定性评价方法采用目测法评价凝胶的高温稳定性。将低温下已成胶的安瓿瓶放置在140℃高温烘箱中，每隔一定时间翻转安瓿瓶记录凝胶流动、降解及脱水情况，通过Sydansk目测代码法确定凝胶强度变化，通过观察凝胶强度和脱水率来评价凝胶的高温稳定性。实施例1热稳定剂的筛选配制5个质量百分数均为1％的丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物水溶液，交联剂乙酸铬的质量百分数为0.15％，交联助剂为质量百分数0.2％间苯二酚和0.4％乌洛托品，分别添加质量百分数为0.02％、0.05％、0.10％的热稳定剂：1)硫脲；2)硫脲和氯化钴(质量比为2：1)。将交联溶液置于140℃下成胶，5天后观察耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶，由包括如下组份的原料制成：以原料的总质量计，丙烯酰胺‑2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸‑乙烯吡咯烷酮三元共聚物的质量百分数为0.8％‑3.0％；热稳定剂的质量百分数为0.02％‑0.08％；交联剂的质量百分数为0.08％‑0.20％；间苯二酚的质量百分数为0.1％‑0.3％；乌洛托品的质量百分数为0.2％‑0.6％；余量为水；所述热稳定剂为硫脲和氯化钴；所述交联剂为乙酸铬或乙酸锆。

【技术特征摘要】
1.一种中低温成胶的耐高温聚合物凝胶，由包括如下组份的原料制成：以原料的总质量计，丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的质量百分数为0.8％-3.0％；热稳定剂的质量百分数为0.02％-0.08％；交联剂的质量百分数为0.08％-0.20％；间苯二酚的质量百分数为0.1％-0.3％；乌洛托品的质量百分数为0.2％-0.6％；余量为水；所述热稳定剂为硫脲和氯化钴；所述交联剂为乙酸铬或乙酸锆。2.根据权利要求1所述的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶，其特征在于：所述硫脲和氯化钴的质量比为1-5:1；具体可为2:1。3.根据权利要求1或2所述的中低温成胶的耐高温聚合物凝胶，其特征在于：所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的质量百分数为0.8％-1.5％；具体可为0.8％；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的分子量为500-700万；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-乙烯吡咯烷酮三元共聚物的水解度为15％-30％；具体可为25％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的中低温成胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：林梅钦，杨子浩，冀欣宇，董朝霞，张娟，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11