一种凝胶颗粒乳状液体系及其提高采收率的方法技术

本申请提供了一种凝胶颗粒乳状液体系及其提高采收率的方法，本申请涉及一种驱替液，所述驱替液包括凝胶颗粒，所述凝胶颗粒为共聚物，所述共聚物包括第一单体和第二单体；所述驱替液中的一部分所述凝胶颗粒被油滴包裹，形成微球；所述第一单体为非离子水溶性单体；所述第二单体为水溶性阴离子单体；所述驱替液还包括油滴包裹的凝胶颗粒，形成微球；所述微球与凝胶颗粒的重量比例为(1至10):100。本申请提供的提高采收率的方法在保证小尺寸的凝胶颗粒良好的注入性的同时，通过自发形成的微球在多孔介质中的成核堵塞机制与离散的凝胶颗粒协同实现堵塞

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶颗粒乳状液体系及其提高采收率的方法


[0001]本文涉及但不限于新能源与高效节能领域，尤其涉及但不限于石油天然气勘探开发与利用领域中一种凝胶颗粒乳状液体系及其提高采收率的方法。

技术介绍

[0002]油气资源的勘探与开发关系着我国能源安全和社会的发展，而提高采收率的方法就是稳步提高油气产量的一种重要手段。但是由于地层中天然的非均质结构，例如优势通道等等，这些给提高采收率带来了巨大的挑战。凝胶颗粒悬浮液一种能够有效提高石油采收率的新型材料，近年来已在我国大部分油田得到了应用。其主要的作用机理是通过堵塞高渗层，将水流导流到低渗层来发挥作用，所以，选择合适的颗粒尺寸来封堵高渗层就显得格外重要。颗粒尺寸太大会导致渗流通道堵死导致渗透率的急剧降低而影响采收率效果，颗粒尺寸太小会导致其直接流走而无法发挥作用。目前虽然对凝胶颗粒的尺寸与岩石孔喉的匹配关系有着广泛的研究，但是目前的研究结果得到的最佳匹配关系分布在微球尺寸为孔喉尺寸的0.1至4倍，这样广泛的最佳匹配关系使得凝胶颗粒很难得到有效的应用。当前微凝胶颗粒的种类多但有效性差，主要是对这种微凝胶颗粒悬浮液在油藏多孔介质中的流动机理认识不清，进而影响了凝胶颗粒的设计及其相关的提高采收率方法的发展。
[0003]事实上，凝胶颗粒悬浮液中不只是存在分布均匀的凝胶颗粒，其内部往往存在油相，颗粒之间也会发生自组装、聚集、分散等现象，需要对凝胶颗粒悬浮液综合分析才能得到最有利的提高采收率的配置方案。

技术实现思路

[0004]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0005]本申请提供一种凝胶颗粒乳状液及其提高采收率的方法，通过设计含有凝胶颗粒乳状液的体系来自发形成凝胶颗粒悬浮液体系(即驱替液)与多孔介质内孔隙的最佳匹配关系以实现流场振荡的效果以达到提高采收率的目的。
[0006]设计的单个凝胶颗粒虽然其尺寸远小于通道的尺寸，但是基于反相聚乳法制备的凝胶颗粒原液，可以通过添加油性溶剂、水溶性表面活性剂、乳化剂等调配出具有适当浓度的微球(油滴包裹的凝胶颗粒)的凝胶颗粒悬浮液(即所述驱替液)。微球可以通过乳状液的形式将凝胶颗粒聚集起来从而实现大于通道尺寸的情况，适宜的微球与离散的凝胶颗粒通过协同作用实现其在优势通道区域的压力波动的效果，进而实现非均质油藏中提高采收率的效果。该方法在保证小尺寸的凝胶颗粒良好的注入性的同时，通过自发形成的微球在多孔介质中的成核堵塞机制与离散的凝胶颗粒协同实现堵塞
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分散过程以产生压力波动的效应，进而极大的提高采收率。
[0007]本申请提供了一种驱替液，包括凝胶颗粒，所述凝胶颗粒为共聚物，所述共聚物包括第一单体和第二单体；所述驱替液中的一部分或全部的所述凝胶颗粒被油滴包裹，形成
微球；
[0008]所述第一单体为非离子水溶性单体，可选地，所述第一单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的任意一种或更多种；
[0009]所述第二单体为水溶性阴离子单体，可选地，所述第二单体选自丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠中的任意一种或更多种；
[0010]所述微球与所述凝胶颗粒的重量比为(1至10):100(所述“凝胶颗粒”包含微球中的凝胶颗粒)
[0011]在本申请提供的一种实施方式中，所述微球在所述驱替液中的浓度为0.0000001wt.％至5wt.％，优选地，所述微球在所述驱替液中的浓度为0.000005wt.％至0.06wt.％。
[0012]在本申请提供的一种实施方式中，所述驱替液还包括乳化剂和水溶性表面活性剂；
[0013]在本申请提供的一种实施方式中，所述乳化剂在所述驱替液中的浓度为0.001wt.％至10wt.％，优选地，所述乳化剂在所述驱替液中的浓度为0.1wt.％至10wt.％；
[0014]在本申请提供的一种实施方式中，所述水溶性表面活性剂在所述驱替液中的浓度为0.001wt.％至3wt.％，优选地，所述水溶性表面活性剂在所述驱替液中的浓度为0.01wt.％至1wt.％
[0015]在本申请提供的一种实施方式中，所述凝胶颗粒的尺寸为50nm至50μm；
[0016]在本申请提供的一种实施方式中，所述凝胶颗粒的平均直径小于目标地层的平均孔隙尺寸(储层的平均特征孔隙直径)，以实现驱替液良好的注入性，可以保证其输送到地层深部发挥作用。
[0017]在本申请提供的一种实施方式中，所述微球为未被油滴完全包裹的凝胶颗粒；
[0018]在本申请提供的一种实施方式中，所述微球中的凝胶颗粒占所述微球重量的5％至50％；可选地，所述微球中的凝胶颗粒占所述微球重量的10％至30％。
[0019]在本申请提供的一种实施方式中，所述水溶性表面活性剂选自硫代甜菜碱12、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、烷基糖苷、吐温80、吐温20和聚乙二醇辛基苯基醚中的任意一种或更多种；
[0020]在本申请提供的一种实施方式中，所述乳化剂的亲水亲油平衡值为3至10，优选地，所述乳化剂选自司盘
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20、司盘40、司盘60、司盘65、司盘80、司盘85、吐温20、吐温40、吐温60、吐温65、吐温80和吐温85中的任意一种或更多种
[0021]又一方面，上述的驱替液的制备方法，采用油相为连续相，水相为分散相，利用表面活性剂将单体水溶液分割成若干反应微区的方法来制备驱替液原液。通过采用非离子水溶性单体/阴离子单体合成出微纳米尺寸范围的凝胶颗粒。
[0022]可选地，所述驱替液的制备方法包括：
[0023](1)单体水溶液制备：将10重量份至40重量份的所述非离子水溶性单体与15重量份至30重量份的水，以及5重量份至20重量份的所述水溶性阴离子单体混合至完全溶解后，与1重量份至10重量份的交联剂混合至完全溶解；
[0024](2)含表面活性剂的第一油性溶剂制备：将5重量份至20重量份的表面活性剂与20
重量份至60重量份的第一油性溶剂混合至完全溶解；
[0025](3)反相乳液聚合体系：将步骤(1)制得的所述单体水溶液与步骤(2)制备的含有所述表面活性剂的第一油性溶剂混合搅拌；
[0026](4)热聚合反应：将0.1重量份至10重量份的热引发剂与步骤(3)制得的所述反相乳液聚合体系搅拌均匀，排除所述混合液中的氧气后在脱氧环境下缓慢升温至40℃至70℃，并保持4小时至12小时，制得混合液，所述混合液中的固体物质即为所述凝胶颗粒；
[0027]在本申请提供的一种实施方式中，步骤(4)制得的产物，始终保持不透明乳液状态。
[0028]在本申请提供的一种实施方式中，步骤(1)中，所述交联剂溶解后，调整溶液的pH调整为中性；
[0029]在本申请提供的一种实施方式中，所述交联剂选自双官能团或多官能团水溶性交联剂，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱替液，包括凝胶颗粒，所述凝胶颗粒为共聚物，所述共聚物包括第一单体和第二单体；所述驱替液中的一部分所述凝胶颗粒被油滴包裹，形成微球；所述第一单体为非离子水溶性单体，可选地，所述第一单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的任意一种或更多种；所述第二单体为水溶性阴离子单体，可选地，所述第二单体选自丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠中的任意一种或更多种；可选地，所述微球与所述凝胶颗粒的重量比为(1至10):100；可选地，所述微球在所述驱替液中的浓度为0.0000001wt.％至5wt.％，优选地，所述微球在所述驱替液中的浓度为0.000005wt.％至0.06wt.％；可选地，所述驱替液还包括乳化剂和水溶性表面活性剂；可选地，所述乳化剂在所述驱替液中的浓度为0.001wt.％至10wt.％，优选地，所述乳化剂在所述驱替液中的浓度为0.1wt.％至10wt.％；可选地，所述水溶性表面活性剂在所述驱替液中的浓度为0.001wt.％至3wt.％，优选地，所述水溶性表面活性剂在所述驱替液中的浓度为0.01wt.％至1wt.％。2.根据权利要求1所述的驱替液，其中，所述凝胶颗粒的尺寸为50nm至50μm；可选地，所述凝胶颗粒的平均直径小于目标地层的平均孔隙尺寸；可选地，所述微球为未被油滴完全包裹的凝胶颗粒；可选地，所述微球中的凝胶颗粒占所述微球重量的5％至50％；可选地，所述微球中的凝胶颗粒占所述微球重量的10％至30％。3.根据权利要求1或2所述的驱替液，其中，所述水溶性表面活性剂选自硫代甜菜碱12、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、烷基糖苷、吐温80、吐温20和聚乙二醇辛基苯基醚中的任意一种或更多种；可选地，所述乳化剂的亲水亲油平衡值为3至10，优选地，所述乳化剂选自司盘
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20、司盘40、司盘60、司盘65、司盘80、司盘85、吐温20、吐温40、吐温60、吐温65、吐温80和吐温85中的任意一种或更多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱替液的制备方法，包括以下步骤：(1)单体水溶液制备：将10重量份至40重量份的所述非离子水溶性单体与15重量份至30重量份的水，以及5重量份至20重量份的所述水溶性阴离子单体混合至完全溶解后，与1重量份至10重量份的交联剂混合至完全溶解；(2)含表面活性剂的第一油性溶剂制备：将5重量份至20重量份的表面活性剂与20重量份至60重量份的第一油性溶剂混合至完全溶解；(3)反相乳液聚合体系：将步骤(1)制得的所述单体水溶液与步骤(2)制备的含有所述表面活性剂的第一油性溶剂混合搅拌；(4)热聚合反应：将0.1重量份至10重量份的热引发剂与步骤(3)制得的所述反相乳液聚合体系搅拌均匀，排除所述混合液中的氧气后在脱氧环境下缓慢升温至40℃至70℃，并保持4小时至12小时制得混合液，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沫然，雷文海，刘洋，鲁旭康，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：