阳离子共聚物类凝胶堵剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及石油开采技术领域，提供了一种阳离子共聚物类凝胶堵剂及其制备方法和应用。该阳离子共聚物类凝胶堵剂包含：丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物、水溶性酚醛树脂、除氧剂、尿素类化合物和水，尿素类化合物具有式(1)和/或式(2)所示的结构，其中，R

Cationic copolymer gel plugging agent and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
阳离子共聚物类凝胶堵剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及石油开采
，具体地，涉及一种阳离子共聚物类凝胶堵剂及其制备方法和应用。
技术介绍
蒸汽吞吐是稠油开发的主要方式，被认为是一种常规、经济、有效的方法，被稠油油田广泛使用。随着多轮次吞吐阶段的进行,水侵汽窜严重,油井含水大幅度上升，给稠油油藏热采带来不同程度的影响，热采效果变差。稠油油藏热采过程中油井高含水已经成为影响热采效果的主要问题。目前，解决这一问题最有效的方法之一就是应用凝胶堵剂，堵住汽窜通道，提高稠油动用程度及采收率。现有的凝胶堵剂主要是以聚丙烯酰胺水溶液为增稠剂，以酚醛树脂为交联剂，复配注入地层，在地层深处原位交联形成凝胶以堵水。但是，该技术只适用于120℃以下环境，无法在高温蒸汽吞吐环境中长时间的稳定堵水，原因在于该体系在高温下不稳定，工作液进入地层后前期过度交联而脱水，后期热降解。因此，对于稠油油藏蒸汽吞吐的堵水作业，其施工成功率不高，增油有效期短，增油效果有限。在较高温度和较长时间范围内长期有效的凝胶堵剂，是目前的技术难点，亟待突破。
技术实现思路
针对现有凝胶堵剂无法有效应用于较高温度和实现较长时间的堵水的问题，本专利技术的目的在于提供一种新的阳离子共聚物类凝胶堵剂及其制备方法和应用。本专利技术的阳离子共聚物类凝胶堵剂能在较高温度环境下和较长时间范围内有效地封堵汽窜通道，实现稠油油藏的高效开发。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种阳离子共聚物类凝胶堵剂，所述阳离子共聚物类凝胶堵剂包含：丙烯酰胺类共聚物、水溶性酚醛树脂、除氧剂、尿素类化合物和水，所述尿素类化合物具有式(1)和/或式(2)所示的结构，其中，R1和R2各自独立地选自氢或2-丙炔基；R3和R4各自独立地选自氧、硫或亚氨基；以所述阳离子共聚物类凝胶堵剂的总重量为基准，所述尿素类化合物的含量为0.1-2重量％。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种制备所述阳离子共聚物类凝胶堵剂的方法，该方法包括：(1)将丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物溶解于水中，得到聚合物水溶液；(2)向所述聚合物水溶液中加入水溶性酚醛树脂、尿素类化合物和除氧剂并搅拌至溶解，得到所述阳离子共聚物类凝胶堵剂。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了所述阳离子共聚物类凝胶堵剂在稠油蒸汽吞吐热采中的应用。本专利技术提供的阳离子共聚物类凝胶堵剂制备方法简单，并且能够在较高温度(150-180℃)较长时间(30-90天)范围内长期有效的封堵汽窜通道，在封堵时不破胶、不脱水。相对于现有的凝胶堵剂来说具有更高的封堵率和更长的封堵时间，能够适用于稠油蒸汽吞吐热采作业中的大孔道封堵作业。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种阳离子共聚物类凝胶堵剂，包含：丙烯酰胺类共聚物、水溶性酚醛树脂、除氧剂、尿素类化合物和水。在本专利技术中，所述尿素类化合物具有式(1)和/或式(2)所示的结构，其中，R1和R2各自独立地选自氢或2-丙炔基，R3和R4各自独立地选自氧、硫或亚氨基。优选情况下，所述尿素类化合物为尿素、2-丙炔基尿素、缩二脲、硫代缩二脲和2-亚氨基-4-硫代缩二脲中的一种或多种。更优选地，所述尿素类化合物为尿素。尿素相对于其二聚物(例如缩二脲)和其取代化合物(例如2-丙炔基尿素)来说具有更小的分子量和体积，其在所述凝胶堵剂体系中反应时具有更小的空间位阻和更好的迁移性，与水溶性酚醛树脂发生缩合反应的过程中在一定程度上能够更好地与聚丙烯酰胺类共聚物形成竞争。在本专利技术中，以所述阳离子共聚物类凝胶堵剂的总重量为基准，所述尿素类化合物的含量为0.1-2重量％，优选为0.2-1重量％。在本专利技术中，所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物的种类和用量可参照现有技术选择，所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物可按照现有技术合成或通过商购得到。针对本专利技术，优选情况下，所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物为丙烯酰胺、丙烯酸钠和阳离子单体的共聚物，更优选为丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸钠/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物中的一种或多种。其中所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物和所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物可购自山东宝莫生物化工。优选情况下，所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物的粘均分子量为600万-1500万，优选为700万-1300万；所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物的阳离子度为10-20％，优选为14-18％；水解度为8-20％，优选为10-18％。在本专利技术中，水解度是通过国家标准GB/T12005.6-1989部分水解聚丙烯酰胺水解度测定方法进行测量的。阳离子度是通过GB/T31246-2014水处理剂阳离子型聚丙烯酰胺的技术条件和试验方法中的阳离子度测定方法测试的。优选情况下，以阳离子共聚物类凝胶堵剂总重量为基准，所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物的含量为0.1-2重量％，更优选为0.2-1重量％。在本专利技术中，所述水溶性酚醛树脂优选由摩尔比为0.2-0.75的苯酚/甲醛单体在碱性条件下聚合反应得到。通常地，反应得到的所述水溶性酚醛树脂为pH值大于11，固含量大于40重量％的固液混合物。优选情况下，以所述阳离子共聚物类凝胶堵剂总重量为基准，所述水溶性酚醛树脂的含量为0.1-2重量％，更优选为0.2-1重量％。在本专利技术中，所述除氧剂能够降低体系中聚合物的氧化降解，其种类和用量均可参照现有技术选择。针对本专利技术，优选情况下，所述除氧剂为硫代硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、保险粉和异抗坏血酸中的一种或多种。优选情况下，以阳离子共聚物类凝胶堵剂总重量为基准，所述除氧剂的重量为0.05-1重量％。在本专利技术中，水作为所述阳离子共聚物类凝胶堵剂体系中的溶剂和反应介质，本专利技术对其选择无特别限制。水的矿化度通常低于500毫克，可以为天然水和人工制水，天然水可以为河流、湖泊、大气水、海水和地下水等，人工制水可以为自来水、蒸馏水、去离子水或重水。在本专利技术中，以阳离子共聚物类凝胶堵剂总重量为基准，水的含量为93-99.65重量％，优选为96-99.35重量％。在本专利技术中，所述阳离子共聚物类凝胶堵剂中各组分的含量均通过投料量计算得到。本专利技术的阳离子共聚物类凝胶堵剂特别适合在蒸汽吞吐热采稠油的过程中封堵住汽窜管道。具体地，所述水溶性酚醛树脂中的羟基与所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物的酰胺基能够在高温下发生原位脱水缩合反应，使得所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物发生交联，随着反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳离子共聚物类凝胶堵剂，其特征在于，所述阳离子共聚物类凝胶堵剂包含：丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物、水溶性酚醛树脂、除氧剂、尿素类化合物和水，所述尿素类化合物具有式(1)和/或式(2)所示的结构，/n

【技术特征摘要】
1.一种阳离子共聚物类凝胶堵剂，其特征在于，所述阳离子共聚物类凝胶堵剂包含：丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物、水溶性酚醛树脂、除氧剂、尿素类化合物和水，所述尿素类化合物具有式(1)和/或式(2)所示的结构，



其中，R1和R2各自独立地选自氢或2-丙炔基，R3和R4各自独立地选自氧、硫或亚氨基；
以所述阳离子共聚物类凝胶堵剂的总重量为基准，所述尿素类化合物的含量为0.1-2重量％。


2.根据权利要求1所述的阳离子共聚物类凝胶堵剂，其中，以所述阳离子共聚物类凝胶堵剂的总重量为基准，所述尿素类化合物的含量为0.2-1重量％。


3.根据权利要求1或2所述的阳离子共聚物类凝胶堵剂，其中，所述尿素类化合物为尿素、2-丙炔基尿素、缩二脲、硫代缩二脲和2-亚氨基-4-硫代缩二脲中的一种或多种，优选为尿素。


4.根据权利要求1或2所述的阳离子共聚物类凝胶堵剂，其中，以所述阳离子共聚物类凝胶堵剂总重量为基准，所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/阳离子单体共聚物的含量为0.1-2重量％，所述水溶性酚醛树脂的含量为0.1-2重量％，所述除氧剂的含量为0.05-1重量％。


5.根据权利要求1或4所述的阳离子共聚物类凝胶堵剂，其中，所述水溶性酚醛树脂是由苯酚、甲醛按照0.2-0.75：1的摩尔比聚合得到。

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【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓娜，伊卓，方昭，杨金彪，祝纶宇，刘希，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11