一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒及其制备方法，制备原料包括：反应单体、交联剂、引发剂和水，交联剂包括稳定交联剂和不稳定交联剂。该不稳定交联剂，具有在pH<4.0的酸性条件下可水解，而在pH≥4.0条件下稳定的特点。由于注入水或地层水的酸碱性一般为弱酸碱性(pH＝5.0～9.0)，而高压CO

Gel particle for preventing gas channeling in continuous carbon dioxide injection and oil displacement process and preparation method thereof

The invention provides a gel particle for preventing gas channeling in continuous carbon dioxide injection and oil displacement process and a preparation method thereof. The preparation raw material comprises a reaction monomer, a crosslinking agent, an initiator and water, and the crosslinking agent comprises a stable crosslinking agent and an unstable cross-linking agent. The unstable crosslinker has the characteristics of hydrolysis in the acid condition of pH & lt; 4.0, and stability in the condition of pH \u2265 4.0. Because the acidity and alkalinity of injected water or formation water are generally weak acid and alkalinity (pH = 5.0-9.0), while high pressure CO

【技术实现步骤摘要】
一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒及其制备方法
本专利技术涉及二氧化碳驱油，具体涉及一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒及其制备方法。
技术介绍
二氧化碳驱油作为三次采油技术中的一种，在驱油效率和环境保护方面都具有独特优势，近些年来一直受到国内外的广泛关注。但是，由于二氧化碳气体的流度低，在裂缝发育或渗透率级差较大的非均质地层中应用时会存在比注水更为显著的气体早期突破或气窜的风险，这不仅极大地降低了原油采收率同时也会造成环境污染，因此，气窜的防治对于上述油藏开展二氧化碳驱具有至关重要的作用，而传统的水气交替(WAG)和泡沫技术对于这种气窜的防治效果非常有限。颗粒型凝胶是近些年来很多油田在非均质油藏的水驱过程中实施有效波及控制所采用的一种具有三维网络结构的高分子材料，根据聚合工艺的不同(如溶液聚合、乳液聚合和微乳液聚合)，可以得到尺寸范围在毫米级、微米级以及纳米级的产品，通过以往的很多现场应用表明其具有降水增油效果。颗粒型凝胶由于在使用前已经发生过交联和凝胶化反应，避免了原位成胶体系(如聚丙烯酰胺弱凝胶)所固有的一些不足之处，包括交联时间不易控制以及地下成胶效果易受剪切和地层水稀释影响等。通过在储层高渗带孔隙结构基础上对凝胶颗粒粒径的优化，使得调剖剂倾向于进入裂缝或窜流通道，却难以进入渗透率较低的岩石基质，同时凝胶颗粒具有三维亲水性高分子网络结构，遇水发生显著的体积溶胀，进而实现对高渗通道的有效封堵。尽管基于储层孔隙结构的区别和因此所需要的颗粒尺寸分布广泛，使得制备凝胶颗粒过程中聚合反应的实施方式种类较多，但是用来制备凝胶颗粒的化学组成和聚合体系配方也是影响其深部波及控制的重要因素。常规颗粒型凝胶的网络结构大多由亲水性单体，如丙烯酰胺、丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等，在单一交联剂，如N,N′-亚甲基双丙烯酰胺，的作用下发生自由基共聚合反应而形成，因此在水中的溶胀通常具有较短时间内便达到溶胀平衡的特点，难以同时实现理想的注入深度和牢固的封堵强度，影响其深部调剖效果。为改善上述不足，近来文献中有采用不稳定交联技术制备凝胶颗粒的报导，不稳定交联技术是指通过联合使用稳定交联剂和不稳定交联剂来调控凝胶颗粒溶胀性质的方法，具有操作简单、适用范围较广的优点。“一种缓膨颗粒的合成及性能表征”(大庆石油地质与开发，2014，33(1)，127–130)中以丙烯酰胺为单体，分别以N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯为稳定交联剂和不稳定交联剂，通过聚合反应制备了缓膨的凝胶颗粒；“不稳定交联凝胶类堵剂的探索研究”(断块油气田，2014，21(4)，513–519)中以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体，分别以N,N-亚甲基双丙烯酰胺和PS-11(90℃下迅速分解)为稳定和不稳定交联剂；“不稳定交联剂在微球合成中的应用及性能影响”(精细化工，2014，31(9)，1111–1114)中报道了以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体，分别以N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯(60℃以上分解)为稳定和不稳定交联剂，通过反相乳液聚合的方法制备了微米级凝胶颗粒；而在“延时溶胀聚丙烯酰胺微球及其溶胀行为”(精细化工，2016，33(8)，933–938)中，以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体，分别以N,N-亚甲基双丙烯酰胺和水溶性较好的季铵盐型双丙烯酸酯(75℃以上水解)为稳定和不稳定交联剂，通过反相细乳液聚合得到尺寸在数百纳米范围的凝胶颗粒。综上所述，目前所使用的不稳定交联剂局限于高温下水解的原理，主要是双丙烯酸酯类化合物，利用其中的酯键在地层温度下发生缓慢水解断裂的性质来调控交联密度并延缓凝胶颗粒的溶胀速率。这种情况下影响凝胶颗粒溶胀的因素主要是地层温度，由于有限的注水量很难对地层温度场造成较大的改变，因此凝胶颗粒在地层中也难以在较远的距离达到溶胀平衡，其运移的深度仍然受限，在二氧化碳驱工艺中无法达到深部防治气窜的目的。此外，专利文献CN106221689B公开了一种从地下储层开采烃流体的组合物和方法，其公开的聚合物颗粒依赖pH的变化而水解，其采用的不稳定交联剂只要在酸性环境下即发生水解断裂，该专利中将其用于已经经历过二氧化碳驱或正在经历水–二氧化碳交替驱的工艺中，可以起到对注入水的波及控制。而在连续性二氧化碳注入工艺的防气窜中，凝胶颗粒只能是在注气前通过注入水进入地层，这种情况下欲使该体系起到深部防治气窜的效果要求携带颗粒进入储层所用的注入水以及地层水都必须满足pH≥7.0，而很多油田的地层水并不满足这一要求，因此其无法在连续性注入二氧化碳工艺起到深部防治气窜的作用。。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒及其制备方法，用于注入颗粒所用的注入水或地层水其pH≥4.0即可，得到的凝胶颗粒能够提高注入深度和有效防治气窜。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，制备原料包括：反应单体、交联剂、引发剂和水，交联剂包括稳定交联剂和不稳定交联剂。优选的，不稳定交联剂结构如式1所示，其中，聚合度n为整数，且1≤n≤500。优选的，反应单体为丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。优选的，稳定交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺。优选的，引发剂为过硫酸盐。进一步的，过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾。优选的，按照质量百分比计，各原料用量为：反应单体6.5％-9％，稳定交联剂0.02％–0.05％，不稳定交联剂0.3％–1.0％，引发剂0.05％–0.10％，余者为水。优选的，制备原料还包括白油和乳化剂。采用溶液法制备用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒的方法，包括如下步骤：步骤1，将反应单体和交联剂加入水中，并搅拌溶解，得到液体1；步骤2，向液体1中加入碱性pH调节剂，调节液体1的pH为9.0–11.0，得到液体2；步骤3，在惰性气体保护下向液体2中加入引发剂，并加热升温以引发聚合反应制得凝胶，粉碎得到凝胶颗粒。采用乳液法制备用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒的方法，包括如下步骤：步骤1，将反应单体和交联剂加入水中，并搅拌溶解，得到液体1；步骤2，向液体1中加入碱性pH调节剂，调节液体1的pH为9.0–11.0，得到液体2；步骤3，将白油和乳化剂混合，搅拌，得到油相，向油相中加入液体2，之后再在惰性气体保护下加入引发剂，加热升温以引发聚合反应，得到凝胶颗粒。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术凝胶颗粒，由水溶性反应单体在双交联剂(稳定交联剂和不稳定交联剂)作用下发生自由基共聚合反应而得到。与以往文献报导构成显著区别的是，本专利技术中的不稳定交联剂是基于连续性注入CO2驱替介质后导致的地层水pH值条件下(pH＝2.0～3.0)水解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，制备原料包括：反应单体、交联剂、引发剂和水，交联剂包括稳定交联剂和不稳定交联剂，不稳定交联剂结构如式1所示，/n

【技术特征摘要】
1.一种用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，制备原料包括：反应单体、交联剂、引发剂和水，交联剂包括稳定交联剂和不稳定交联剂，不稳定交联剂结构如式1所示，



其中，聚合度n为整数，且1≤n≤500。


2.根据权利要求1所述的用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，反应单体为丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。


3.根据权利要求1所述的用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，稳定交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺。


4.根据权利要求1所述的用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，引发剂为过硫酸盐。


5.根据权利要求4所述的用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾。


6.根据权利要求1所述的用于连续性二氧化碳注入驱油工艺中防治气窜的凝胶颗粒，其特征在于，按照质量百分比计，各原料用量为：反应单体6.5％-9％，稳定交联剂0.02％–0.05％，不稳定交...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕卫宇，王石头，刘笑春，何治武，谭俊领，马丽萍，杨棠英，李楼楼，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11