本发明专利技术公开了一种核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂。复合微球是以无机纳米粒子(如二氧化硅，磁性粒子等)为内核，经表面修饰后，利用分散聚合或反相乳液聚合方法，在无机内核表面接枝聚合形成聚合物外壳(如聚丙烯酰胺交联共聚物)，得到核壳型复合微球调剖驱油剂。无机组分和有机聚合物组分以化学键结合，微球结构非常稳定。复合微球兼具聚合物微球和无机粒子的优点，耐温和耐矿化度能力强，封堵强度高且保持了良好的膨胀性。微球可以在岩石孔隙中运移，并能封堵岩石孔道。当封堵压差升高到一定程度时，微球会发生弹性变形，继续向岩层深部移动，实现逐步液流改向，从而提高原油采收率，是一种非常有潜力的调剖驱油材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂。
技术介绍
由于油层非均质性严重，在水驱和聚合物驱过程中，注入水和聚合物溶液沿高渗透层不均勻推进，纵向上形成单层突进，横向上形成舌进，造成注入水和聚合物溶液提前突破，致使中低渗透层波及程度低、驱油效果差，严重影响了水驱和聚合物驱的开发效果。要从根本上解决这一问题，就必须采用调剖堵水的办法来改善吸水剖面，提高水驱波及系数。我国堵水调剖工作已有50年的历史。在经历了油井堵水、注水井单井调剖、井组区块调剖、油藏整体调剖4个阶段的发展后，20世纪90年代后期提出了调驱的概念，近年来又提出了深部调剖技术(深部液流转向技术)，这一概念在理论上比调驱概念更严谨，在实践上目标更明确。该技术是介于调剖和聚合物驱之间的改善地层深部液流方向、扩大水驱波及体积的新技术，投入成本远远低于聚合物驱，尤其适合非均质油藏中高含水时期用于改善水驱和聚合物驱开发效果。目前，堵水调剖特别是深部调剖及相关配套技术在高含水油田控水增产措施中占有重要地位，但是随着油藏水驱或聚合物驱高含水问题的日益加剧，对该技术要求越来越高，推动着深部调剖及相关配套技术的不断创新和发展。近年来， 在深部调剖方面的研究与应用取得了许多进展。目前，国内外常用的调剖材料主要有无机颗粒堵剂(河南石油，2006，20(3)， 63-6 ，弱凝胶深部调剖剂，胶态分散凝胶调剖剂，预交联体膨型颗粒(内蒙古石油化工， 2010，(6)，73-74 ；石油化工应用，2009，观(3)，4_6)和聚合物微球调剖剂(油气地质与采收率，2006，13 (4)，77-79)。多数调剖剂都存在一定缺陷，调剖效果不理想。无机调剖体系具有较高的强度，能够封堵高渗透层带，但堵得死、堵得浅、不移动、易绕流、有效期短，不利于深部调剖，给以后的重复调驱带来极大困难；有机调剖体系堵而不死、可运移、能够实现深部调驱，但强度低，堵不住高渗透带，即使堵住也容易被注入水突破，有效期短。以聚丙烯酰胺为主的各种地下交联体系，是在交联剂的作用下，一定的时间和温度范围内交联成凝胶体的一种调剖工艺。优点是施工工艺方便简单，注入性能好，对施工设备的磨损低，在较低的注入压力和排量下调剖剂对地层的选择性好，对低渗层的污染程度低，调剖剂成胶强度中等，其粘度一般在5000-30000mPa· s之间，具有调驱双重效果。但是其自身的缺点制约着它的推广应用，主要是成胶条件苛刻，堵塞程度低，不适合大孔道和裂缝油藏，耐温在90°C 以下，注入水矿化度不得超过50000mg/L，交联时间较慢，交联体系在地层孔隙内长时间的运移造成扩散、稀释、剪切、降解等，从而造成本来在地面成胶条件就苛刻的交联体系在地下成胶情况变差，甚至造成部分交联体系无法交联。预交联体膨型颗粒调剖剂颗粒较大，只适宜存在大孔道、高渗带的高含水油藏深部调剖改善水驱效果。聚合物微球调剖技术是近年来发展起来的一种新型深部调剖堵水技术，具有受外界影响小、可用污水配制、耐高温高盐等优点。机理是依靠纳米/微米级聚合物微球遇水膨胀和吸附来逐级封堵地层孔喉实现其深部调剖堵水的目的。该技术的特点是由于聚合物微球机械封堵位置为渗水通道的孔喉，大幅度提高微球的使用效率；由于聚合物微球的初始尺寸小，且水相中呈溶胶状态，是稳定体系，可以实现进入地层深部；聚合物微球具有较好的弹性，在形成有效封堵的同时，在一定压力下可以发生变形而运移，而且不会被剪切， 可以形成多次封堵，具有多次工作能力和长寿命的特点；通过各种不同尺寸和不同性质聚合物微球的优化组合，可以实现对不同渗透率、不同地质条件的有效封堵。该技术已经在胜利、大港、青海、长庆和大庆等油田得到了应用。近期，有文献报道了无机/有机复合颗粒调剖驱油剂(油田化学，2006，230)， 334-336)，无机组分是黏土、膨润土，有机聚合物以物理吸附和直接包埋的方式与无机组分复合在一起。这种复合颗粒兼具有无机物和有机物的优点，耐温耐盐性能好，封堵强度适中，而且保持了良好的膨胀性。但是这些复合颗粒也存在一些缺点，如黏土、膨润土颗粒较大，制得的颗粒一般在毫米级，只适合封堵大孔道；无机和有机组分以物理方式复合，结构会相对不稳定。本专利技术提供的无机/有机复合微球，是以纳米级的无机粒子为核，有机聚合物组分和无机核通过化学键结合在一起，粒子更加稳定；所制得的微球具有良好的球形形貌，粒径范围为亚微米级至微米级，适用范围更广，且保持了良好的膨胀性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂。本专利技术所提供的核壳型无机/有机聚合物复合微球是以无机纳米粒子为内核，经表面修饰后，利用不同的聚合方法，在无机核表面接枝聚合形成聚合物外壳，得到无机组分和有机聚合物组分以化学键结合的核壳型复合微球调剖驱油剂。所述的内核无机组分可以是二氧化硅纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒(氧化铝、 氧化镁、氧化钛等)，磁性纳米颗粒(四氧化三铁、三氧化二铁等)，也可以是两种无机组分的复合纳米粒子，纳米粒子的粒径范围为10-600nm。所述的有机聚合物组分可以是丙烯酰胺、丙烯酸和交联剂的聚合物，丙烯酰胺和交联剂的聚合物，丙烯酰胺、马来酸酐和交联剂的聚合物以及其他可用于聚合物驱的丙烯酰胺共聚物。所述的核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂的粒径范围为 100nm-50 μ m。本专利技术所提供的复合微球调剖驱油剂的制备方法是首先，利用化学合成法制备一定粒径的无机纳米粒子，并进行表面修饰，如将S^2纳米粒子用带双键的硅烷偶联剂修饰，然后，再将其与聚合物单体，交联剂，引发剂，分散剂和混合有机溶剂混合，通过搅拌和超声使体系分散均勻，采用分散聚合的方法合成得到核壳型无机/有机聚合物复合微球。地层孔喉直径一般为几百纳米到几十微米，因此，能够进入到深部的材料应该是亚微米级/微米级材料。利用本合成方法，改变反应条件可以制得亚微米级和微米级的无机/有机聚合物复合微球。本专利技术的另一个目的是提供所述核壳型无机/有机聚合物复合微球的应用。本专利技术所提供的应用是所述复合微球用于调剖驱油方面的应用评价。本专利技术所提供的复合微球具备良好的膨胀性和耐温耐盐性。实验研究表明，复合微球在60°C，矿化度为10000mg/L的条件下，放置15天粒径变为原来的8倍；在80°C，矿化度10000mg/L的条件下，放置3天粒径变为原来的5倍；在80°C，矿化度10000mg/L的条件下，放置15天，微球仍具有良好的结构稳定性，没有发生分解。本专利技术的核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂具有以下优点(1)微球具有良好的球形形貌，粒径分布在亚微米级到微米级，使用范围广；(2)复合微球具备更优良的耐温耐盐性，且保持了良好的膨胀性；(3)受外界的影响小，可以直接用污水配制，注入无粘度、无污染、成本低；(4)聚合物复合微球调剖驱油剂的磁性组分及低粘度性有利于驱油剂从原油采收液中的分离和再利用。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术提供的核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂作进一步的说明，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例一、二氧化硅/聚丙烯酰胺-丙烯酸复合微球调剖驱油剂丙烯酰胺5% -10% (占溶剂质量分数)，丙烯酸5% -10%, N, N'-亚甲基双丙烯酰胺0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：涂伟霞，王崇刚，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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