一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒及其制備方法，包含丙烯酰胺、陰離子單體、3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、四甲基乙二胺和去離子水。通過(guò)丙烯酰胺與陰離子單體經(jīng)引發(fā)劑引發(fā)聚合交聯(lián)而得，最后經(jīng)過(guò)切割、造粒、烘干、粉碎等物理手段制的活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒。該活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒由于加入了3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉使聚合物單一組分具有界面活性與乳化性，作為調(diào)剖劑使用，封堵率高達(dá)72.56％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油開(kāi)采【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于油藏調(diào)驅(qū)結(jié)合的預(yù)交聯(lián)凝膠顆 粒，尤其涉及一種活性預(yù)凝膠顆粒及其制備方法。 一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒

【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)的油田，由于多方面的原因注入水沿著高滲透帶向生產(chǎn)井竄進(jìn)，從 而導(dǎo)致注入水的低效循環(huán)，大大影響了原油的采出程度。調(diào)整吸水剖面是解決這一問(wèn)題的 重要手段，其中行之有效的方法是使用化學(xué)劑，通過(guò)化學(xué)手段對(duì)水層造成堵塞，包括無(wú)機(jī)顆 粒、復(fù)合顆粒、預(yù)交聯(lián)顆粒、弱凝膠和強(qiáng)凝膠等。當(dāng)中的預(yù)交聯(lián)體膨顆粒具有吸水膨脹的特 性，對(duì)于高含水、高采出的油田中大孔道具有很好封堵效果，可大幅度提高原油的采出程 度。
[0003] 在現(xiàn)有采油技術(shù)中，交聯(lián)聚丙烯酰胺主要作為調(diào)剖堵水劑使用，其原理是利用交 聯(lián)型聚丙烯酰胺大的體膨性對(duì)高滲透層的封堵，調(diào)節(jié)滲透率，體膨顆粒調(diào)剖在水溶液中完 全膨脹后形成的凝膠變形能力差，在孔隙中運(yùn)移能力差，體相粘度低，易于封堵近井地帶。 部分水解聚丙烯酰胺作為驅(qū)油劑使用，主要是聚丙烯酰胺溶解后增加溶液的粘度，通過(guò)粘 度擴(kuò)大注入水在油層中的波及體積，提高采收率，但是線型聚丙烯酰胺不耐溫、不耐剪切， 機(jī)械剪切嚴(yán)重降低溶液粘度。二元三元復(fù)合驅(qū)均需要聚合物與表面活性劑復(fù)配使用進(jìn)行驅(qū) 油，且不能對(duì)地層進(jìn)行有效封堵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的凝膠的變形和運(yùn)移能力差，不耐溫、不耐剪切，且不能 對(duì)地層進(jìn)行有效封堵的缺陷，旨在提供一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，增加了體膨顆粒的粘彈 性和膨脹倍數(shù)，改善了線型聚丙烯酰胺單一組分不具有界面活性作用的缺點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，包含以下組分：
[0007] 丙烯酰胺 80-140份 陰離子單體 5-10份 3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 5-10份 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 2-5份 四甲基乙二胺 0.1-0.6份 去離子水 200-500份
[0008] 優(yōu)選的，所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，包含以下組分：
[0009] 丙烯酰胺 100-130份 陰離子單體 5-10份 3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 5-10份 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 2-5份 四甲基乙二胺 0.1-0.6份 去離子水 220-440份
[0010] 所述的陰離子單體可以為丙烯酸、甲基丙烯酸、含氟甲基丙烯酸、含硅甲基丙烯 酸、衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一種或多種，優(yōu)選為丙烯酸、甲基丙烯酸、含 氟甲基丙烯酸、含硅甲基丙烯酸中的一種或多種。
[0011] 所述的3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉還可以為3-烷基-4-苯乙烯 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉。
[0012] 所述的活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒界面張力10_2mN/m，乳化10h不脫水。
[0013] 所述的活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的粒徑為30-90目。
[0014] 所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，其制備方法為：
[0015] 步驟1，將丙烯酰胺溶于去離子水中制成水溶液。
[0016] 步驟2,在制備好的丙烯酰胺水溶液中依次加入陰離子單體，3-烷基-4-苯乙烯脂 肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，四甲基乙二胺，攪拌形成均勻的混合液。
[0017] 步驟3,將混合均勻的混合液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器內(nèi)，并將反應(yīng)器的溫度控制在21-22°c范 圍內(nèi)，通氮?dú)鈨艋?0min后加入1#引發(fā)劑攪拌均勻，繼續(xù)通氮?dú)鈨艋痩Omin后加入2#引發(fā) 劑攪拌均勻，再繼續(xù)通氮?dú)鈒〇min后加入3#引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)庵敝练磻?yīng)體系有1-2°C升 溫，停止通氮?dú)狻?br> [0018] 步驟4,待反應(yīng)體系溫度不再升高后保溫5小時(shí)，即得凝膠塊狀產(chǎn)品，最后經(jīng)切割、 造粒、80°C以下烘干、粉碎、篩分之后得活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒。
[0019] 所述的1#引發(fā)劑可以為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽中 的一種或多種，且重量份為〇. 03-0. 05份。
[0020] 所述的2#引發(fā)劑可以為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉中的一種或多種，且重量 份為 0· 01-0. 025 份。
[0021] 所述的3#引發(fā)劑可以為亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉、三乙醇胺中的一種或多種，且 重量份為〇. 01-0. 025份。
[0022] 本發(fā)明所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒用于石油開(kāi)采的用途。
[0023] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的普通聚丙烯酰胺沒(méi)有界面活性與乳 化性，不與交聯(lián)劑配合使用不能封堵高滲透地層的技術(shù)缺陷，產(chǎn)品配方中加入四甲基乙二 胺，與氧化還原引發(fā)劑交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺與丙烯酰胺交聯(lián)形成網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)，使線性聚丙酰胺溶液不僅具有線性還具有粘彈性顆粒，使聚合物的本體粘度增強(qiáng)， 改善了水油流度比和水驅(qū)前緣，可以驅(qū)替出水驅(qū)未波及剩余油和簇狀殘余油，提高了封堵 性能；同時(shí)通過(guò)加入3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉、3-烷基-4-苯乙烯脂肪 醇聚氧乙烯醚羧酸鈉中任一種或兩種，使得聚合物單一組分就具有界面活性劑與乳化性， 作為調(diào)剖劑使用，封堵率高達(dá)72. 56% ;本發(fā)明活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒具有陰離子的特性，與 地層所帶電荷相同，可使凝膠容易的到達(dá)距離注水井很遠(yuǎn)的地帶。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，以下所述，僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，并非對(duì)本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù) 本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，均落在本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
[0025] -、活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的制備
[0026] -種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，包含丙烯酰胺、陰離子單體、3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇 聚氧乙烯醚磺酸鈉、N，N_亞甲基雙丙烯酰胺、四甲基乙二胺和去離子水。該活性預(yù)交聯(lián)凝膠 主要通過(guò)復(fù)合單體和交聯(lián)劑陰離子單體經(jīng)引發(fā)劑引發(fā)聚合交聯(lián)而得，最后經(jīng)過(guò)切割、造粒、 烘干、粉碎等物理手段制的活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，由以下組分組成：
[0029] 丙烯酰胺 120份 含氟甲基丙烯酸 5份 3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 5份 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 2份 四甲基乙二胺 0.1份 偶氮二異庚腈 〇.〇3份 過(guò)硫酸鉀 0.025份 硫代硫酸鈉 0.025份 去離子水 230份
[0030] 制備工藝：
[0031] 將120份丙烯酰胺溶于230份去離子水中制成水溶液，攪拌使其充分溶解，在制 備好的丙烯酰胺水溶液中依次加入5份含氟甲基丙烯酸，5份3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚 氧乙烯醚磺酸鈉，2份N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，0. 1份四甲基乙二胺，攪拌形成均勻的混合 液。將混合均勻的混合液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器內(nèi)，并將反應(yīng)器的溫度控制在21-22°C范圍內(nèi)，通氮?dú)?凈化30min后加入偶氮二異庚腈0. 03份攪拌均勻，繼續(xù)通氮?dú)鈨艋痩Omin后加入過(guò)硫酸鉀 0. 025份攪拌均勻，再繼續(xù)通氮?dú)鈒Omin后加入硫代硫酸鈉0. 025份，繼續(xù)通氮?dú)庵敝练磻?yīng) 體系有1-2°C升溫，停止通氮?dú)?。待反?yīng)體系升溫至最高溫后保溫5小時(shí)，即得凝膠塊狀產(chǎn) 品，最后經(jīng)切割、造粒、80°C以下烘干、粉碎、篩分之后得活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 丙烯酰胺 140份 含氟甲基丙烯酸 10份 3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 10份 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 5份 四甲基乙二胺 0.6份 偶氮二異丁腈 〇.〇5份 過(guò)硫酸銨 0.025份 亞硫酸氫鈉 〇.〇1份 去離子水 500份
[0034] 該活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒制備工藝同實(shí)施例1。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] 丙烯酰胺 80份 含硅甲基丙烯酸 5份 3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 5份 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 2份 四甲基乙二胺 0.1份 偶氮二異丁基脒鹽酸鹽 〇·〇4份 過(guò)硫酸鈉 〇.〇1份 三乙醇胺 0.02份 去離子水 200份
[0037] 該活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒制備工藝同實(shí)施例1。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 丙烯酰胺 120份 含硅甲基丙烯酸 5份 3_烷基_4_苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉 5份 Ν，Ν-亞甲基雙丙烯酰胺 2份 四甲基乙二胺 0.1份 偶氮二異丁腈 〇.〇3份 過(guò)硫酸鉀 0.02份 三乙醇胺 0.025份 去離子水 230份
[0040] 該活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒制備工藝同實(shí)施例1。
[0041] 二、凝膠顆粒的性能評(píng)價(jià)
[0042] 實(shí)施例5界面張力實(shí)驗(yàn)
[0043] 分別秤取實(shí)施例1?4所制備的活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒作為實(shí)驗(yàn)組，同時(shí)設(shè)立對(duì)照 組，對(duì)照組為普通聚丙烯酰胺分子量1900萬(wàn)，水解度24. 5%。用模污水將活性預(yù)交聯(lián)凝膠 顆粒和普通聚丙烯酰胺配成1500mg/L溶液，用TX-500C界面張力儀測(cè)定聚合物溶液與某原 油界面張力，分別測(cè)定實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在2h、ld、30d、90d時(shí)的界面張力，結(jié)果如表1所示：
[0044] 表1活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒隨時(shí)間變化的界面張力
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，其特征在于：所述的活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒包含以下組 分： 丙烯酰胺 80-140份 陰離子單體 5-10份 3_烷基_4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 5-10份 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 2-5份 四甲基乙二胺 0.1-0.6份 去離子水 200-500份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，其特征在于：優(yōu)選的所述的活性 預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒包含以下組分： 丙烯酰胺 100-130份 陰離子單體 5-10份 3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 5-10份 N, N-亞甲基雙丙烯酰胺 2-5份 四甲基乙二胺 0.1-0.6份 去離子水 220-440份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，其特征在于：所述的陰離子單體 為丙烯酸、甲基丙烯酸、含氟甲基丙烯酸、含硅甲基丙烯酸、衣康酸或2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸中的一種或多種，優(yōu)選為丙烯酸、甲基丙烯酸、含氟甲基丙烯酸或含硅甲基丙烯酸 中的一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，其特征在于：所述的3-烷 基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉還可以為3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚羧 酸鈉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，通過(guò)以下方法制備得到： a將丙烯酰胺溶于去離子水中制成水溶液； b在制備的丙烯酰胺水溶液中依次加入陰離子單體，3-烷基-4-苯乙烯脂肪醇聚氧乙 烯醚磺酸鈉，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，四甲基乙二胺，緩慢攪拌均勻； c將混合均勻的混合液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器內(nèi)，并將反應(yīng)器的溫度控制在21-22°C范圍內(nèi)，通氮 氣30min后加入1#引發(fā)劑攪拌均勻，繼續(xù)通氮?dú)鈒Omin后加入2#引發(fā)劑攪拌均勻，再繼續(xù) 通氮?dú)鈒Omin后加入3#引發(fā)劑，繼續(xù)通氮?dú)庵敝练磻?yīng)體系有1-2°C升溫，停止通氮?dú)猓? d待反應(yīng)體系溫度不再升高后保溫5小時(shí)，即得凝膠塊狀產(chǎn)品，最后經(jīng)切割、造粒、80°C 以下烘干、粉碎、篩分之得活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，其特征在于： 所述的1#引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁基脒鹽酸鹽中的一種 或多種，重量份為0. 03-0. 05份； 所述的2#引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸鈉中的一種或多種，重量份為 0· 01-0. 025 份； 所述的3#引發(fā)劑為亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉或三乙醇胺中的一種或多種，重量份為 0· 01-0. 025 份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒用于石油開(kāi)采的用途。
【文檔編號(hào)】C08F4/40GK104119472SQ201410300249
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】孫安順 申請(qǐng)人:孫安順