一种低密度凝胶颗粒调驱剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低密度凝胶颗粒调驱剂及其制备方法。该低密度凝胶颗粒调驱剂由以下重量百分比的原料聚合而成：丙烯酰胺15‑20％、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠3‑5％、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺0.2‑0.5％、无机轻质填充剂8‑17％、硅烷偶联剂2‑6％、引发剂0.2‑1.0％，余量为水。本发明专利技术提供的低密度凝胶颗粒调驱剂，通过无机轻质填充剂实现凝胶颗粒调驱剂密度小于注入水且密度可调，由硅烷偶联剂将无机轻质填充剂与凝胶颗粒调驱剂主链通过化学键相连，解决了凝胶颗粒吸水膨胀后填充剂易析出和强度下降的问题。

Low density gel particle profile control agent and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种低密度凝胶颗粒调驱剂及其制备方法
本专利技术属于油藏注水井调驱用凝胶颗粒领域，具体涉及一种低密度凝胶颗粒调驱剂及其制备方法。
技术介绍
油田注水开发后期，储层非均质性加剧，水驱效率下降，调驱技术成为改善水驱开发效果的关键技术之一。凝胶颗粒调驱剂是一种高吸水性树脂，在吸水膨胀后具有一定的弹性、强度和保水性。凝胶颗粒调驱剂在制备时，经常需要通过分子结构改进和添加填充剂或增强剂来达到耐温、耐矿化度要求(如耐温130℃，耐矿化度24×104mg/L的要求)。现有凝胶颗粒调驱剂因其分子结构特性限制，在不同油藏现场应用中存在不足，主要表现在：一是填充剂或增强剂仅填充凝胶颗粒调驱剂本体三维网络状结构间空隙内，不与凝胶颗粒本体三维网状结构相连，造成凝胶颗粒调驱剂注入地层后吸水膨胀，填充剂或增强剂容易析出，导致凝胶颗粒强度和耐老化性能下降、措施有效期缩短。二是凝胶颗粒调驱剂密度较大，现场施工时易沉积、埋层；现场注入水密度为1.01-1.05g/cm3，常规凝胶颗粒的密度为1.07-1.14g/cm3，添加钙土和钠土后的凝胶颗粒密度为1.15-1.26g/cm3，添加含油污泥后的凝胶颗粒密度为1.22-1.47g/cm3，凝胶颗粒和注入水较大的密度差导致在现场调驱应用时，容易发生沉降、埋层现象。公告号为CN102850488B的中国专利公开了一种低密度二次膨胀型凝胶颗粒，其由丙烯酰胺单体、抗温抗盐单体、增强剂、生气剂在引发剂和交联剂作用下聚合交联得到凝胶，再经造粒、粉碎制成，原料的质量百分比组成为：丙烯酰胺单体8-12％、抗温抗盐单体1-5％、增强剂15-20％、生气剂1-4％、引发剂0.03-0.1％、交联剂0.05-1％，余量为水。该凝胶颗粒是通过将生气剂高温分解产生的气体填充到凝胶颗粒调驱剂三维网状结构之间，进而有效降低凝胶颗粒调驱剂的密度，解决凝胶颗粒调驱剂密度大、现场施工易埋层的问题。但该凝胶颗粒在现场使用时，填充剂或增强剂容易析出的问题仍然存在，导致凝胶颗粒调驱剂的强度和耐老化性能下降，施工有效期缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低密度凝胶颗粒调驱剂，从而解决现有凝胶颗粒调驱剂在吸水膨胀后填充剂易析出的问题。本专利技术的第二个目的在于提供一种低密度凝胶颗粒调驱剂的制备方法，从而解决现有方法制备的凝胶颗粒容易发生填充剂析出，导致强度和老化性能下降的问题。为实现上述目的，本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂所采用的技术方案是：一种低密度凝胶颗粒调驱剂，由以下重量百分比的原料聚合而成：丙烯酰胺15-20％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3-5％、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2-0.5％、无机轻质填充剂8-17％、硅烷偶联剂2-6％、引发剂0.2-1.0％，余量为水。本专利技术提供的低密度凝胶颗粒调驱剂，通过无机轻质填充剂实现凝胶颗粒调驱剂密度小于注入水且密度可调，由硅烷偶联剂将无机轻质填充剂与凝胶颗粒调驱剂主链通过化学键相连，解决凝胶颗粒吸水膨胀后填充剂易析出和强度下降的问题。从无机轻质填充剂的强度、密度及成本方面综合考虑，优选的，所述无机轻质填充剂为漂珠和/或中空玻璃微球。漂珠的堆积密度可选择为0.27-0.65g/cm3；中空玻璃微球的粒径可以为18-65μm，密度可以为0.31-0.67g/cm3。为使硅烷偶联剂与无机轻质填充剂以及丙烯酰胺等有机原料的反应性更好，使无机轻质填充剂能更好地以化学键合方式结合到凝胶颗粒中，优选的，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。引发剂对聚合反应的进行有一定的影响，为保证聚合交联反应均匀、稳定进行，获得交联结构均一、规整的凝胶颗粒，优选的，所述引发剂由亚硫酸氢钠和过硫酸铵组成。进一步优选的，亚硫酸氢钠在原料中的质量占比为0.1-0.5％，过硫酸铵在原料中的质量占比为0.1-0.5％。在该质量配比下，可获得更加良好的交联聚合效果，进一步改善凝胶颗粒调驱剂的抗老化性、弹性模量、抗剪切性等综合性能。一种低密度凝胶颗粒调驱剂，具有如下所示的结构通式：式中，X1、X2独立地选自SiO2·Al2O3、SiO2·B2O3·Na2O，Y1、Y2独立地选自如下基团：式中，m:n:o:p＝1:(4.0-16.8):(6.5-7.4):(86.8-162.7)。本专利技术提供的低密度凝胶颗粒调驱剂，X1、X2所代表的无机轻质填充剂与凝胶颗粒本体结构通过化学键连接，可以有效避免凝胶颗粒填充剂在遇水膨胀后易析出的问题，经老化试验和强度试验表明，该低密度凝胶颗粒调驱剂在高温、高矿化度条件下，无填充剂析出，耐老化性能和强度维持良好。本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂的制备方法所采用的技术方案是：一种低密度凝胶颗粒调驱剂的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、无机轻质填充剂、硅烷偶联剂在水中混合均匀，然后加入引发剂进行聚合反应，即得。本专利技术提供的低密度凝胶颗粒调驱剂的制备方法，选择合适的共聚单体、交联剂、可反应性无机轻质填充剂在引发剂条件下进行聚合反应，制得低密度凝胶颗粒调驱剂；该低密度凝胶颗粒调驱剂具有密度小、强度高等特点，可适用于高温、高矿化度条件下油藏的调驱应用。为获得更好的原料混合效果，从而为制备均一性好的凝胶颗粒准备条件，优选的，将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于水，然后加入无机轻质填充剂和硅烷偶联剂混合均匀。为控制聚合交联反应平稳、有序进行，最终获得结构均一的凝胶颗粒，优选的，所述聚合反应包括在25-30℃聚合15-20min，得到固体胶块，然后将固体胶块放置至少24h。附图说明图1为本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂的实物图，其中a-d分别为实施例1-4的低密度凝胶颗粒调驱剂；图2为本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂投入水中处于悬浮状态的实物图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明。本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂的实施例1，由以下重量百分比的原料制成：丙烯酰胺15％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠5％、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2％、漂珠(堆积密度为0.27g/cm3)8％、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷2％、亚硫酸氢钠0.1％、过硫酸铵0.1％，余量为水。本实施例的低密度凝胶颗粒调驱剂的结构式为：本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂的实施例2，由以下重量百分比的原料制成：丙烯酰胺20％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3％、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5％、中空玻璃微球(密度为0.67g/cm3)17％、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷6％、亚硫酸氢钠0.5％、过硫酸铵0.5％，余量为水。本实施例的低密度凝胶颗粒调驱剂的结构式为：本专利技术的低密度凝胶颗粒调驱剂的实施例3，由以下重量百分比的原料制成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料聚合而成：丙烯酰胺15-20％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3-5％、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2-0.5％、无机轻质填充剂8-17％、硅烷偶联剂2-6％、引发剂0.2-1.0％，余量为水。/n

【技术特征摘要】
1.一种低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料聚合而成：丙烯酰胺15-20％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3-5％、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.2-0.5％、无机轻质填充剂8-17％、硅烷偶联剂2-6％、引发剂0.2-1.0％，余量为水。


2.如权利要求1所述的低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，所述无机轻质填充剂为漂珠和/或中空玻璃微球。


3.如权利要求1所述的低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。


4.如权利要求1所述的低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，所述引发剂由亚硫酸氢钠和过硫酸铵组成。


5.如权利要求4所述的低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，亚硫酸氢钠在原料中的质量占比为0.1-0.5％，过硫酸铵在原料中的质量占比为0.1-0.5％。


6.一种低密度凝胶颗粒调驱剂，其特征在于，具有如下所示的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马香丽，陈传东，黄鹂，牛保伦，曹敏，薛永新，宋红峰，刘明霞，
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中原油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11