本发明属于冻胶阀技术领域，具体涉及一种井下冻胶阀及其制备方法。
背景技术：
目前国内外欠平衡完井主要采用裸眼完井、尾管不固定射孔完井、割缝衬管完井、套管阀下筛管完井等技术。裸眼完井和尾管不固定射孔完井操作简单、成本低，但无法稳定支撑井壁，不利于油井长期稳定开发；割缝衬管完井和套管阀下筛管完井可提供裸眼支撑、防止坍塌，但这种完井方式成本较高，且机械工具在井下一旦出现问题，更换工序复杂或难以更换，并且在油气井钻井完井和压井作业过程中，使用的压井介质是钻井泥浆或压井液，以及采用与其配套的常规压井施工方法。常规的压井施工方法伤害储层，施工费用昂贵，施工作业复杂。油气井在钻井完井修井过程中，经常要进行起下管柱作业，为了确保作业安全，必须要用泥浆、压井液等高密度液体进行压井。而一些深井、复杂井段过高的钻井液密度会诱发和加剧井漏的发生。特别是在我国内蒙、甘肃、陕西一些油藏地区，由于上述原因引发的井漏已成为影响钻井速度、增加钻井成本的瓶颈问题之一。另外，在地层大量产气的油井进行完井修井作业过程中存在气体向外逸出的危险。而在保护储层的欠平衡、气体钻井施工中，必须使用昂贵的套管阀设备来封堵井下气体，确保施工安全。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种井下冻胶阀及其制备方法，实现钻井、完井、修井过程中的安全钻井、完井、压井作业；将泥浆、压井液与储层有效分开，有效阻止上部压井液进入地层，同时也能够阻止地层中的硫化氢等气体向外逸出；替代套管阀等技术设备，避免钻井、完井、修井作业过程的储层污染。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种井下冻胶阀，包括以下按质量百分比计的原料：超分子聚丙烯酰胺0.8-1.1％、稳定剂0.2-0.25％、交联剂0.5-0.65％和破胶剂0.05-0.1％，其余为水。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述超分子聚丙烯酰胺的合成方法，包括以下步骤：
1)配置油相：将质量比为25:3:2的饱和石油馏分、斯盘80和吐温80溶解充分后，用保鲜膜盖好，得到油相；
2)配置以下四种助剂的水溶液：10％乙二胺四乙酸二钠溶液、2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液和20％氢氧化钠溶液；
3)配置水相：将质量比为1:1的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到去离子水中，搅拌均匀后加入步骤2)中的20％氢氧化钠溶液，调节溶液ph值为6；再加入步骤2)中的10％乙二胺四乙酸二钠溶液和0.4％四甲基乙二胺溶液，并利用步骤2)中的20％氢氧化钠溶液调节溶液ph值为7，得到水相；其中，去离子水、10％乙二胺四乙酸二钠溶液和丙烯酰胺的质量比为100：1:75，丙烯酰胺与0.4％四甲基乙二胺溶液的质量体积比(g/μl)为2：1；
4)乳化：将步骤3)中的水相倒入步骤1)中的油相中，乳化20min后，得到粘度大于200mpa·s的乳化液；乳化过程中不断调整反应器位置，使液面呈现波纹；其中，饱和石油馏分与丙烯酰胺的质量比为5:3；
5)聚合：将乳化液倒入反应釜内，进行搅拌处理，其中搅拌速度为110-130r/min、搅拌时间为1h，并持续通氮气进行除氧；同时向步骤2)中的2％亚硫酸氢钠溶液中充氮气进行除氧；对反应釜进行冷却处理，使其内温度降至12℃，再以3-5ml/h的速度先后加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液以及15％偏重亚硫酸钠溶液；再向反应釜内加入辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10，搅拌1h后，停止充氮气，得到超分子聚丙烯酰胺；其中，2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10与丙烯酰胺的质量比为3：5：25:150。
进一步，步骤5)中，氮气的前期流量为6l/min；反应釜中加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液后，氮气流量为2-3l/min。
进一步，所述稳定剂包括以下按质量百分比计的原料：30％氯化胆碱、10％kcl(饱和)和60％去离子水。
进一步，所述交联剂包括以下按质量百分比计的原料：10％十二烷基硫酸钠、20％异丙醇和70％去离子水。
进一步，所述交联剂的制备方法，包括以下步骤：1)将三颈瓶放入水浴锅中，架好通氮、搅拌、冷凝回流装置；2)分别称取质量比为7:2:1的去离子水、异丙醇、十二烷基硫酸钠，依次加入到三颈瓶中，密封搅拌，通氮气，并开启水浴温度50±0.5℃，恒温反应2h，反应结束后，取出三颈瓶待液体冷却后得到交联剂。
进一步，所述破胶剂为过硫酸铵。
本发明还提供了上述井下冻胶阀的制备方法，包括以下步骤：
1)冻胶阀配制方法：连接管线，开泵循环，稳定排量0.8-1m3/min，通过射流泵依次加入干粉增稠剂循环溶解20min用固井水泥车与地面水池连接循环搅，根据设计用量在水池中加入水，并在搅拌的条件下将超分子聚丙烯酰胺和稳定剂加入水中配成均匀的基液，基液占比为70％；然后配置交联液，交联液体积为井下冻胶阀体积的20％，在搅拌的条件下将交联剂加入水中配成均匀的溶液；最后配置破胶液，破胶液体积为井下冻胶阀体积的10％，将破胶剂过硫酸铵在搅拌的条件下加入水中配成均匀的溶液；
2)冻胶阀的注入过程：将水泥车和高压比例泵通过管线和三通连接，三通出口端与作业井环空或油管连接；管线试压合格后，用水泥车和高压比例泵同时将基液和交联液混合并连续注入井下，然后注入压井液或清水或泥浆，将基液和交联液的混合液顶替至井筒预定位置；注入的基液和交联液在30-150℃下20-50min形成粘度较高的井下冻胶阀，井下冻胶阀将堵塞长达130-500米井段；
3)当需要破胶时，通过水泥车将破胶液注入粘度较高的井下冻胶阀中，井下冻胶阀破胶，形成粘度较低的液体。
进一步，步骤1)中，冻胶阀的配制设备包括搅拌器、罐车和水池。
进一步，步骤2)中，冻胶阀的注入设备包括水泥车、高压比例泵、水池和三通。
本发明的有益效果是：本发明所述冻胶阀具有操作性强、可靠性高、成本低、对储层无伤害、适用性好等优点，在气密性及抗压能力、稳定性、管壁粘附性等性能方面都有显著的提升，而且抗温性和破胶性同样优异，极大地提高了欠平衡完井等技术的可适用性，同时缩短钻井周期、安全性好、降低钻井成本，提高经济效益，具有极大的应用前景。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语中“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型结构。对于本领域的普通技术人员，可以根据具体情况理解该类术语在本专利中的具体含义。
除非另有说明，本发明中所采用的的百分数均为质量百分数。
冻胶阀的主要作用是封隔井筒，达到阻挡油气上窜和防止钻井液漏失的目的。进而保护储层的油气稳定性，对渗透性漏失地层有很大的保护作用，具有防漏堵漏作用。
本发明所设计的一种井下冻胶阀，包括以下按质量百分比计的原料：超分子聚丙烯酰胺0.8-1.1％、稳定剂0.2-0.25％、交联剂0.5-0.65％和破胶剂0.05-0.1％，其余为水。
所述超分子聚丙烯酰胺的合成方法，包括以下步骤：
1)配置油相：将质量比为25:3:2的饱和石油馏分、斯盘80和吐温80溶解充分后，用保鲜膜盖好，得到油相；
2)配置以下四种助剂的水溶液：10％乙二胺四乙酸二钠溶液、2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液和20％氢氧化钠溶液；
3)配置水相：将质量比为1:1的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到去离子水中，搅拌均匀后加入步骤2)中的20％氢氧化钠溶液，调节溶液ph值为6；再加入步骤2)中的10％乙二胺四乙酸二钠溶液和0.4％四甲基乙二胺溶液，并利用步骤2)中的20％氢氧化钠溶液调节溶液ph值为7，得到水相；其中，去离子水、10％乙二胺四乙酸二钠溶液和丙烯酰胺的质量比为100：1:75，丙烯酰胺与0.4％四甲基乙二胺溶液的质量体积比(g/μl)为2:1；
4)乳化：将步骤3)中的水相倒入步骤1)中的油相中，乳化20min后，得到粘度大于200mpa·s的乳化液；乳化过程中不断调整反应器位置，使液面呈现波纹；其中，饱和石油馏分与丙烯酰胺的质量比为5:3；
5)聚合：将乳化液倒入反应釜内，进行搅拌处理，其中搅拌速度为110-130r/min、搅拌时间为1h，并持续通氮气进行除氧；同时向步骤2)中的2％亚硫酸氢钠溶液中充氮气进行除氧；对反应釜进行冷却处理，使其内温度降至12℃，再以3-5ml/h的速度先后加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液以及15％偏重亚硫酸钠溶液；再向反应釜内加入辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10，搅拌1h后，停止充氮气，得到聚合物增稠剂--超分子聚丙烯酰胺；其中，2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10与丙烯酰胺的质量比为3：5：25:150。
步骤5)中，氮气的前期流量为6l/min；反应釜中加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液后，氮气流量为2-3l/min。
本发明所述聚合物增稠剂--超分子聚丙烯酰胺是通过多功能阳离子表面活性单体和水溶性聚合物共聚而成的高分子聚合物，基体单体组装在聚合物体表面，疏水基团包裹在组装体内部，利用分子键间的化学作用，形成可逆的空间网络结构，提高胶体粘弹性和对管柱的黏附能力。其适用温度范围为30-150℃、耐矿化度(15×104mg/lca2 、mg2 )、耐酸碱(ph值5-12)、抗油性物质浸污(油性物质含量可达26％，不影响其封堵性能)。
本发明所述稳定剂包括以下按质量百分比计的原料：30％氯化胆碱、10％kcl(饱和)和60％去离子水。
本发明所述破胶剂为过硫酸铵。
本发明所述交联剂包括以下按质量百分比计的原料：10％十二烷基硫酸钠、20％异丙醇和70％去离子水。
本发明所述交联剂的制备方法，包括以下步骤：1)将三颈瓶放入水浴锅中，架好通氮、搅拌、冷凝回流装置；2)分别称取质量比为7:2:1的去离子水、异丙醇、十二烷基硫酸钠，依次加入到三颈瓶中，密封搅拌，通氮气，并开启水浴温度50±0.5℃，恒温反应2h，反应结束后，取出三颈瓶待液体冷却后得到交联剂。
发明人首次提出双元络合的交联思路，经过大量实验研究，超分子聚丙烯酰胺和交联剂同时具有长极性分子链时，交联剂能够与低浓度条件下空间距离较远的聚丙烯酰胺分子相互作用，从而显著提高体系的交联性能，取得了意想不到的技术效果。基于此，发明人创造性的提出了上述超分子聚丙烯酰胺和交联剂的制备方法，制得的超分子聚丙烯酰胺和交联剂均具有长极性分子链；并对井下冻胶阀的配比和制备方法进行改进，得到一种交联粘度和抗压强度高且破胶液不会对储层造成伤害的井下冻胶阀。
本发明所述井下冻胶阀通过交联反应，形成作用力极强的空间网状结构及与井壁的黏结力，从而达到封隔压力的要求。冻胶阀利用自身的强度及与井壁的黏结力封隔井下压力，消除由井底压力过大引起的储层伤害，保护储层并避免由套管阀失效引起的钻井事故。井下制备井下冻胶阀，在储层中部和油管管柱底部之间的井筒内形成一段高强度的胶体段，实现钻井、完井和修井过程中，安全封隔井筒。
本发明还提供了上述井下冻胶阀的制备方法，包括以下步骤：
1)冻胶阀配制方法：连接管线，开泵循环，稳定排量0.8-1m3/min，通过射流泵依次加入干粉增稠剂循环溶解20min用固井水泥车与地面水池连接循环搅，根据设计用量在水池中加入水，并在搅拌的条件下将超分子聚丙烯酰胺和稳定剂加入水中配成均匀的基液，基液占比为70％；然后配置交联液，交联液体积为井下冻胶阀体积的20％，在搅拌的条件下将交联剂加入水中配成均匀的溶液；最后配置破胶液，破胶液体积为井下冻胶阀体积的10％，将破胶剂过硫酸铵在搅拌的条件下加入水中配成均匀的溶液；
2)冻胶阀的注入过程：将水泥车和高压比例泵通过管线和三通连接，三通出口端与作业井环空或油管连接；管线试压合格后，用水泥车和高压比例泵同时将基液和交联液混合并连续注入井下，然后注入压井液或清水或泥浆，将基液和交联液的混合液顶替至井筒预定位置；注入的基液和交联液在30-150℃下20-50min形成粘度较高的井下冻胶阀，井下冻胶阀将堵塞长达130-500米井段；
3)当需要破胶时，通过水泥车将破胶液注入粘度较高的井下冻胶阀中，井下冻胶阀破胶，形成粘度较低的液体。
步骤1)中，冻胶阀的配制设备包括搅拌器、罐车和水池。
步骤2)中，冻胶阀的注入设备包括水泥车、高压比例泵、水池和三通。
本发明所述井下冻胶阀的性能：(1)适用环境：适用温度范围30-150℃、耐矿化度(15×104mg/lca2 、mg2 )、耐酸碱(ph值5-12)、抗油性物质浸污(油性物质含量可达30％，不影响其封堵性能)；(2)泵送性：胶体最初状态易于配制和泵送，流动性好，黏度为10-350mpa·s；(3)气密性及抗压能力：井筒内胶体抗压强度大于2mpa/10m；(4)管壁粘附性强：胶体紧密粘附在管壁上，有效防止管壁气窜和管壁胶体滑移；(5)稳定性：稳定成胶时间超过15天(某一温度和压力下冻胶阀的性能稳定)，满足作业需求；(6)成胶时间可控性；成胶时间控制在20-50min；(7)可破胶性：作业完成后，注入破胶液，破胶后破胶液粘度小于5mpa·s，且不会对储层造成伤害。
本发明所述井下冻胶阀及其制备方法，应用于钻井、完井或修井过程中。使用本发明技术方案的井下冻胶阀具有以下效果：(1)实现钻井、完井、修井过程中的安全钻井、完井、压井作业；(2)将泥浆、压井液与储层有效分开，有效阻止上部压井液进入地层，同时也能够阻止地层中的硫化氢等气体向外逸出；(3)采用本发明技术方案的井下冻胶阀替代机械式套管阀等技术设备，实现欠平衡钻井等过程中的安全、低成本封闭井筒要求，同时有效避免钻井、完井、修井作业过程的储层污染。克服目前常规的压井施工方法伤害储层以及施工费用昂贵的不足。
实施例1
本实施例所设计的一种井下冻胶阀，包括以下按质量百分比计的原料：超分子聚丙烯酰胺0.8％、稳定剂0.2％、交联剂0.5％和破胶剂0.05％，其余为水。
本实施例所述超分子聚丙烯酰胺的合成方法，包括以下步骤：
1)配置油相：将500g饱和石油馏分、60g斯盘80和40g吐温80溶解充分后，用保鲜膜盖好，得到油相；
2)配置以下四种助剂的水溶液：10％乙二胺四乙酸二钠溶液、2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液和20％氢氧化钠溶液；
3)配置水相：将300g丙烯酰胺和300g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到400g去离子水中，搅拌均匀后加入步骤2)中的20％氢氧化钠溶液，调节溶液ph值为6；再加入步骤2)中的4g10％乙二胺四乙酸二钠溶液和150μl0.4％四甲基乙二胺溶液，并利用步骤2)中的20％氢氧化钠溶液调节溶液ph值为7，得到水相；
4)乳化：将步骤3)中的水相倒入步骤1)中的油相中，乳化20min后，得到粘度大于200mpa·s的乳化液；乳化过程中不断调整反应器位置，使液面呈现波纹；
5)聚合：将乳化液倒入反应釜内，进行搅拌处理，其中搅拌速度为110-130r/min、搅拌时间为1h，并持续通氮气进行除氧；同时向步骤2)中的2％亚硫酸氢钠溶液中充氮气进行除氧；对反应釜进行冷却处理，使其内温度降至12℃，再通过微量注射泵以3-5ml/h的速度先后加入6g除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液以及10g15％偏重亚硫酸钠溶液；接着用常压滴液漏斗向反应釜内加入50g辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10，搅拌1h后，停止充氮气，得到聚合物增稠剂--超分子聚丙烯酰胺。
步骤5)中，氮气的前期流量为6l/min；反应釜中加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液后，氮气流量为2-3l/min。
本实施例所述稳定剂包括以下按质量百分比计的原料：30％氯化胆碱、10％kcl(饱和)和60％去离子水。
本实施例所述交联剂包括以下按质量百分比计的原料：10％十二烷基硫酸钠、20％异丙醇和70％去离子水。其制备方法，包括以下步骤：1)将1000ml的三颈瓶放入水浴锅中，架好通氮、搅拌、冷凝回流装置；2)分别称取350g去离子水、100g异丙醇、50g十二烷基硫酸钠，依次加入到1000ml三颈瓶中，密封搅拌，通氮气，并开启水浴温度50±0.5℃，恒温反应2h，反应结束后，取出三颈瓶待液体冷却后得到交联剂。
本实施例所述破胶剂为过硫酸铵。
本实施例所述井下冻胶阀的制备方法，包括以下步骤：
1)冻胶阀配制方法：连接管线，开泵循环，稳定排量0.8-1m3/min，通过射流泵依次加入干粉增稠剂(超分子聚丙烯酰胺)循环溶解20min用固井水泥车与地面水池连接循环搅，根据设计用量在水池中加入水，并在搅拌的条件下将超分子聚丙烯酰胺和稳定剂加入水中配成均匀的基液，基液占比为70％；然后配置交联液，交联液体积为井下冻胶阀体积的20％，在搅拌的条件下将交联剂加入水中配成均匀的溶液；最后配置破胶液，破胶液体积为井下冻胶阀体积的10％，将破胶剂过硫酸铵在搅拌的条件下加入水中配成均匀的溶液；
2)冻胶阀的注入过程：将水泥车和高压比例泵通过管线和三通连接，三通出口端与作业井环空或油管连接；管线试压合格后，用水泥车和高压比例泵同时将基液和交联液混合并连续注入井下，然后注入压井液或清水或泥浆，将基液和交联液的混合液顶替至井筒预定位置；注入的基液和交联液在150℃下20min形成粘度较高的井下冻胶阀，井下冻胶阀将堵塞长达130米井段；
3)当需要破胶时，通过水泥车将破胶液注入粘度较高的井下冻胶阀中，井下冻胶阀破胶，形成粘度较低的液体。
步骤1)中，冻胶阀的配制设备包括搅拌器、罐车和水池。通过搅拌器保证基液与交联剂混合均匀，确保成胶质量。
步骤2)中，冻胶阀的注入设备包括水泥车、高压比例泵、水池和三通。
实施例2-5和对比例1-2所设计的一种井下冻胶阀及其制备方法与实施例1中的相同，仅部分参数不同，如表1所示，在此不作赘述。并对实施例1-5和对比例1-2中井下冻胶阀的性能进行检测，结果见表1。
其中，冻胶阀的承压能力要求在25mpa的压差条件下不进入渗透率小于300毫达西的岩心，同时在25mpa压差条件下冻胶阀在套管中不移动。
通过岩心伤害率评价井下冻胶阀破胶后破胶液对储层的伤害性。
对比例3
中国专利cn107011879b公开了“一种耐高温高强度复合交联冻胶封隔剂及制备方法”，将其具体实施方式中的实施例1作为本发明的对比例3。
在500g水中加入聚丙烯酰胺3.5g并搅拌溶解，静置老化24h，制备成聚合物溶液，将聚乙烯亚胺加入水中并搅拌制备微质量分数为5％的交联剂溶液；将交联剂溶液10g、锂皂石2.5g加入至聚合物溶液搅拌至混合均匀后，使用质量分数5％的氢氧化钠溶液调节其ph值至10；然后倒入老化罐中置于130℃恒温条件下反应12h，即得本发明的高温高强度复合交联冻胶封隔剂。该冻胶封隔剂130℃下成胶时间为32min，130℃下稳定成胶16天，加入10％盐酸溶液破胶时间24h，密封抗压强度0.015mpa/m。
表1
参见表1，通过实施例1-5和对比例1-3的数据分析可知，实施例1在综合性能(例如气密性及抗压能力、稳定性)方面的技术效果是5组实施例中最差的。然而，通过对实施例1和对比例1-3的测试数据对比可知，实施例1的技术方案在气密性及抗压能力、稳定性、管壁粘附性等性能方面的技术效果均明显优于对比例1-3。因此，可以确定本发明技术方案具有明显优于对比例1-3的技术效果。采用本发明技术方案的井下冻胶阀，取得了意想不到的技术效果：在气密性及抗压能力、稳定性、管壁粘附性等性能方面都有显著的提升，而且抗温性和破胶性同样优异，能够有效解决现有技术中存在的技术问题。此外，可以看出本发明技术方案的各技术特征之间存在着协同效果。
本发明中未对具体技术做出描述的均为现有技术。本发明中未对具体结构做出描述的机构、组件和部件均为现有技术中已经存在的现有结构。可以从市面上直接购买得到。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种井下冻胶阀，其特征在于，包括以下按质量百分比计的原料：超分子聚丙烯酰胺0.8-1.1％、稳定剂0.2-0.25％、交联剂0.5-0.65％和破胶剂0.05-0.1％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的井下冻胶阀，其特征在于，所述超分子聚丙烯酰胺的合成方法，包括以下步骤：
1)配置油相：将质量比为25:3:2的饱和石油馏分、斯盘80和吐温80溶解充分后，用保鲜膜盖好，得到油相；
2)配置以下四种助剂的水溶液：10％乙二胺四乙酸二钠溶液、2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液和20％氢氧化钠溶液；
3)配置水相：将质量比为1:1的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到去离子水中，搅拌均匀后加入步骤2)中的20％氢氧化钠溶液，调节溶液ph值为6；再加入步骤2)中的10％乙二胺四乙酸二钠溶液和0.4％四甲基乙二胺溶液，并利用步骤2)中的20％氢氧化钠溶液调节溶液ph值为7，得到水相；其中，去离子水、10％乙二胺四乙酸二钠溶液和丙烯酰胺的质量比为100：1:75，丙烯酰胺与0.4％四甲基乙二胺溶液的质量体积比(g/μl)为2:1；
4)乳化：将步骤3)中的水相倒入步骤1)中的油相中，乳化20min后，得到粘度大于200mpa·s的乳化液；乳化过程中不断调整反应器位置，使液面呈现波纹；其中，饱和石油馏分与丙烯酰胺的质量比为5:3；
5)聚合：将乳化液倒入反应釜内，进行搅拌处理，其中搅拌速度为110-130r/min、搅拌时间为1h，并持续通氮气进行除氧；同时向步骤2)中的2％亚硫酸氢钠溶液中充氮气进行除氧；对反应釜进行冷却处理，使其内温度降至12℃，再以3-5ml/h的速度先后加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液以及15％偏重亚硫酸钠溶液；再向反应釜内加入辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10，搅拌1h后，停止充氮气，得到超分子聚丙烯酰胺；其中，2％亚硫酸氢钠溶液、15％偏重亚硫酸钠溶液、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10与丙烯酰胺的质量比为3：5：25:150。
3.根据权利要求2所述的井下冻胶阀，其特征在于，步骤5)中，氮气的前期流量为6l/min；反应釜中加入除氧后的2％亚硫酸氢钠溶液后，氮气流量为2-3l/min。
4.根据权利要求1所述的井下冻胶阀，其特征在于，所述稳定剂包括以下按质量百分比计的原料：30％氯化胆碱、10％kcl(饱和)和60％去离子水。
5.根据权利要求1所述的井下冻胶阀，其特征在于，所述交联剂包括以下按质量百分比计的原料：10％十二烷基硫酸钠、20％异丙醇和70％去离子水。
6.根据权利要求5所述的井下冻胶阀，其特征在于，所述交联剂的制备方法，包括以下步骤：1)将三颈瓶放入水浴锅中，架好通氮、搅拌、冷凝回流装置；2)分别称取质量比为7:2:1的去离子水、异丙醇、十二烷基硫酸钠，依次加入到三颈瓶中，密封搅拌，通氮气，并开启水浴温度50±0.5℃，恒温反应2h，反应结束后，取出三颈瓶待液体冷却后得到交联剂。
7.根据权利要求1所述的井下冻胶阀，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵。
8.权利要求1-7中任一项所述井下冻胶阀的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)冻胶阀配制方法：连接管线，开泵循环，稳定排量0.8-1m3/min，通过射流泵依次加入干粉增稠剂循环溶解20min用固井水泥车与地面水池连接循环搅，根据设计用量在水池中加入水，并在搅拌的条件下将超分子聚丙烯酰胺和稳定剂加入水中配成均匀的基液，基液占比为70％；然后配置交联液，交联液体积为井下冻胶阀体积的20％，在搅拌的条件下将交联剂加入水中配成均匀的溶液；最后配置破胶液，破胶液体积为井下冻胶阀体积的10％，将破胶剂过硫酸铵在搅拌的条件下加入水中配成均匀的溶液；
2)冻胶阀的注入过程：将水泥车和高压比例泵通过管线和三通连接，三通出口端与作业井环空或油管连接；管线试压合格后，用水泥车和高压比例泵同时将基液和交联液混合并连续注入井下，然后注入压井液或清水或泥浆，将基液和交联液的混合液顶替至井筒预定位置；注入的基液和交联液在30-150℃下20-50min形成粘度较高的井下冻胶阀，井下冻胶阀将堵塞长达130-500米井段；
3)当需要破胶时，通过水泥车将破胶液注入粘度较高的井下冻胶阀中，井下冻胶阀破胶，形成粘度较低的液体。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，冻胶阀的配制设备包括搅拌器、罐车和水池。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，冻胶阀的注入设备包括水泥车、高压比例泵、水池和三通。
技术总结