一种缠绕式低粘封堵凝胶及其制备方法与流程

    专利2025-04-21  23


    本发明属于油气田开发,具体涉及一种缠绕式低粘封堵凝胶及其制备方法。


    背景技术:

    1、常规封堵方法主要选用挤水泥,挤水泥法包括普通水泥、超细水泥等,其中超细水泥易进入地层的微缝空隙中,凝结后具有抗压强度大、有效期长等优点,可用于封堵大孔道和高产水层,但其固化体脆性大、易收缩,不能与周围介质形成牢固的界面胶结,适应性和安全性较差,易返吐回到井筒内,易发生井下事故,稠化时间难以控制,施工风险高。玻璃水无机盐类封堵剂可选择性的进入高吸水层,在地层的孔道内反应后,对高渗透层形成堵塞,但沉淀物的颗粒粒径较大,易运移,封堵稳定性差。聚合物类凝胶具有一定的强度、热稳定性,聚合物凝胶类堵剂是目前国内外使用最多、应用最广的一类堵剂。颗粒凝胶在遇水后会产生膨胀,对孔隙有一定的封堵作用,但所选用的封堵颗粒与孔隙高度匹配后才能有持久作用,因此要根据地层选择适当的颗粒粒径。树脂型堵剂是低分子缩聚材料,封堵后强度高、稳定性好,但树脂价格高,在高温下固化过快,不易控制,且泵注困难。

    2、目前国内外封堵材料主要存在以下技术难题。一、封堵剂选择封堵性不佳。封堵剂在堵水同时也会使产油量降低,影响经济效益。二、在堵水封窜作业中,封堵剂难以进行选择性封堵或窜槽段封堵,少量封堵剂进入油层即可使其严重污染。三、化学封堵剂初始粘度较大,凝胶时间不可控,不利于现场作业泵注,强度不高,易出现回吐,有效期短。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种缠绕式低粘封堵凝胶及其制备方法,以解决上述问题。

    2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

    3、本发明首先公开了一种缠绕式低粘封堵凝胶,按重量份数计,该缠绕式低粘封堵凝胶包括以下组分:

    4、凝胶主剂 40~45份

    5、凝胶增效剂 0.1~0.3份

    6、凝胶辅剂 3~5份。

    7、作为一种优选方案,所述凝胶主剂包括重量百分比为10:(30~35)的聚丙烯酰胺水溶液和聚乙烯亚胺水溶液。

    8、进一步的优选方案是,聚丙烯酰胺水溶液的质量浓度为0.08%~0.1%,所述聚乙烯亚胺水溶液的质量浓度为22%~28%。

    9、作为优选,所述聚丙烯酰胺水溶液由聚丙烯酰胺和水按照(0.08~0.1):(99.9~99.92)的质量比配制而成,所述聚丙烯酰胺的分子量为1500万~2000万。

    10、作为优选,所述聚乙烯亚胺水溶液由聚乙烯亚胺和水按照(22~28):(72~78)的质量比配制而成,所述聚乙烯亚胺的分子量为6万~8万。

    11、作为本发明的又一优选方案,所述凝胶增效剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、有机铬中的一种。

    12、作为本发明的另一优选方案,所述凝胶辅剂按重量份数计,包括丙烯酰胺单体1~2份、水98~99份、引发剂0.005~0.0.03份。

    13、作为优选,所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。

    14、本发明进一步公开了一种缠绕式低粘封堵凝胶的制备方法,包括以下步骤:

    15、s1.制备凝胶主剂

    16、将聚丙烯酰胺水溶液和聚乙烯亚胺水溶液按照10:(30~35)的质量比混合,形成凝胶主剂;

    17、s2.制备凝胶辅剂

    18、将1~2份丙烯酰胺单体溶于98~99份水中,待水浴温度升至70℃后,分次加入引发剂,其中丙烯酰胺单体与引发剂的质量比为100:(0.5~1.5),反应6~7小时,形成凝胶辅剂;

    19、s3.制备缠绕式低粘封堵凝胶

    20、取步骤s1制得的凝胶主剂40~45份、步骤s2制得的凝胶辅剂3~5份,完全混合后,加入0.1~0.3份的凝胶增效剂,在60~70℃条件下水浴加热3~9h,即得缠绕式低粘封堵凝胶。

    21、作为进一步的优选方案,所述引发剂以20~30滴每分钟的速度缓慢滴加。

    22、本发明的反应机理为:

    23、以丙烯酰胺为反应单体,以过硫酸钾为引发剂,以n,n'-亚甲基双丙烯酰胺/聚乙烯亚胺为交联剂,通过在含有聚丙烯酰胺的水溶液中引发聚合、交联形成双重交联互穿网络高分子。在本发明中,阳离子丙烯酰胺和丙烯酰胺单体的使用,在保留丙烯酰胺分子亲水性的同时增强了与地底岩石的结合程度,提升了耐盐性和耐温性,双重交联网络的引入可以优化交联网络结构,提高凝胶的强度。

    24、采用上述技术方案,本发明具有如下的有益效果:

    25、1.本发明采用两种或两种以上的聚合物形成网络相互穿透或缠绕结构,缠绕聚合物网络是由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物。不同聚合物分子相互缠结形成一个整体,不能解脱,因此形成的凝胶强度较高。

    26、2.在本发明中,阳离子丙烯酰胺和丙烯酰胺单体的使用,在保留丙烯酰胺分子亲水性的同时增强了与地底岩石的结合程度,提升了耐盐性和耐温性,双重交联网络的引入可以优化交联网络结构,提高凝胶的强度。

    27、3.与传统聚合物凝胶相比,本发明的缠绕式低粘封堵凝胶具有更强的抗剪切能力、封堵能力、耐冲刷能力,同时其体系的柔性特征更易进入孔隙级的漏失通道,弥补挤水泥环封窜的缺陷,大大提高封堵效果。

    28、4.烯烃双键在引发剂的作用下打开后释放的碳正离子,对凝胶增效剂产生攻击作用,在单体之间可形成网状核心框架,使得聚丙烯酰胺分子在框架四周形成缠绕结构,而后形成较为密切的网状结构,故而增强了凝胶的抗压强度。

    29、5.本发明采用了单体与聚合体的混合物作为凝胶主要成分后可有效的降低凝胶的初始粘土,有利于凝胶的输送。

    30、6.制备的缠绕式低粘封堵凝胶的初始粘度较低,便于作业现场泵输;凝胶抗压能力达65mpa,抗压性能较好;且凝胶成胶时间在3-9h可控,极大拓宽了凝胶的适应性。

    31、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚的了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。



    技术特征:

    1.一种缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于,该缠绕式低粘封堵凝胶按重量份数计,包括以下组分:

    2.如权利要求1所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述凝胶主剂包括重量百分比为10:(30~35)的聚丙烯酰胺水溶液和聚乙烯亚胺水溶液。

    3.如权利要求2所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述聚丙烯酰胺水溶液的质量浓度为0.08%~0.1%,所述聚乙烯亚胺水溶液的质量浓度为22%~28%。

    4.如权利要求2所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述聚丙烯酰胺水溶液由聚丙烯酰胺和水按照(0.08~0.1):(99.9~99.92)的质量比配制而成,所述聚丙烯酰胺的分子量为1500万~2000万。

    5.如权利要求2所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述聚乙烯亚胺水溶液由聚乙烯亚胺和水按照(22~28):(72~78)的质量比配制而成,所述聚乙烯亚胺的分子量为6万~8万。

    6.如权利要求1所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述凝胶增效剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、有机铬中的一种。

    7.如权利要求1所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述凝胶辅剂按重量份数计,包括丙烯酰胺单体1~2份、水98~99份、引发剂0.005~0.03份。

    8.如权利要求7所述的缠绕式低粘封堵凝胶,其特征在于:所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。

    9.一种缠绕式低粘封堵凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    10.如权利要求9所述的缠绕式低粘封堵凝胶的制备方法,其特征在于:所述引发剂以20~30滴每分钟的速度缓慢滴加。


    技术总结
    本发明公开了一种缠绕式低粘封堵凝胶及其制备方法,所述缠绕式低粘封堵凝胶按重量份数计,包括:凝胶主剂40~45份、凝胶增效剂0.1~0.3份、凝胶辅剂3~5份。本发明所制备的缠绕式低粘封堵凝胶初始粘度较低,便于作业现场泵输;凝胶抗压能力达65MPa,抗压性能较好;凝胶成胶时间在3‑9h可控,极大拓宽了凝胶的适应性。此外,本发明采用两种或两种以上的聚合物形成网络相互穿透或缠绕结构,缠绕聚合物网络是由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物。由于不同聚合物分子相互缠结形成一个整体,不能解脱,因此形成的凝胶强度较高。

    技术研发人员:陈亚联,周建柱,白茹,杨军,王一凡,李楠,武志学,张兴荣,张康,李继荣,赵庆磊,刘文波,付涛,乔晓东
    受保护的技术使用者:咸阳川庆鑫源工程技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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