一種適用于油田深部調(diào)驅(qū)用的彈性微球及制備方法
【專利說明】
[0001]—、
技術領域
本發(fā)明涉及高分子聚合物的石油開采化工材料的制備方法，具體涉及一種彈性微球的制備方法。
[0002]二、
【背景技術】
我國的油藏開發(fā)中，絕大部分油藏都早已進入了水驅(qū)開發(fā)，注水是補充地層能量，提高原油采收率的最經(jīng)濟和有效的方法，但隨著注水不斷進行，水驅(qū)通道便固定了，水驅(qū)開發(fā)采油已經(jīng)起不到增油的作用了。在水驅(qū)開發(fā)過程中隨注入水添加堵劑，在油井的不同中遠地帶封堵，注入水會尋求新的通道，從而造成注入水流改變方向，實現(xiàn)擴大水驅(qū)的涉及體積，使注入水盡量波及到高含油飽和度區(qū)域，將剩余油區(qū)中的原油驅(qū)出，提高原油采收率，從而達到水驅(qū)開發(fā)油藏增油的效果。
[0003]研究表明，油藏巖石具有亞微米級孔喉尺度特征，孔喉尺度彈性微球是最近幾年發(fā)展起來的一種與巖石孔喉尺度匹配的深部液流轉(zhuǎn)向劑，設計機理是依靠微球在油藏巖石孔隙和喉道中運移、封堵、彈性變形、再運移、再封堵的性質(zhì)來全程封堵地層孔喉，實現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向的目的。微球能否向深部運移并產(chǎn)生有效封堵，是實現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向作用的關鍵。聚合物彈性微球是在較高溫度下預先合成的微球體，耐溫、耐礦化度能力強，封堵強度高，且微球粒徑小，以水為攜帶介質(zhì)，具有較好的分散性，不需專門的注入設備，無需重新建立一套管線設備，可實現(xiàn)在線注入，油田可根據(jù)需要隨時進行油層深部處理，簡化了常規(guī)調(diào)剖劑的配制工藝，可大大降低施工強度、施工成本和減少環(huán)境污染。
[0004]聚合物微球的制備方法有物理方法和化學方法兩種途徑，而物理方法在日常應用中不是很廣泛。化學方法主要包括懸浮聚合、乳液聚合、分散聚合和種子聚合等。通過不同的聚合方法可以獲得粒徑不同、均勻度不同的聚合物微球。目前，對各種方法的研究多集中在考察影響產(chǎn)物粒徑的因素，并通過調(diào)節(jié)試劑種類和用量、控制工藝參數(shù)以期獲得具有適當粒徑和均勻度的聚合物微球。
[0005]通過檢索，文章“孔喉尺度彈性微球運移封堵特性研究”對孔喉尺度彈性微球具有彈性的原理進行了闡述，但是并沒有介紹彈性微球的制備方法。文章中認為彈性微球是在交聯(lián)劑作用下形成的由化學交聯(lián)和物理交聯(lián)高分子鏈間相互纏繞等構(gòu)成的三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，分子的主鏈或側(cè)鏈上含有羧基等強親水性官能團，將其分散在水中之后，微球高分子鏈上的親水基團和水分子進行水合作用形成氫鍵，束縛了大量的自由水，高分子鏈的柔性和物理交聯(lián)的可移動性，使得自由水在外力的作用下可以在網(wǎng)絡中移動，宏觀上則表現(xiàn)為彈性變形，同時化學交聯(lián)點的存在，起到了支撐整個三維網(wǎng)絡的作用，當外力撤銷后，網(wǎng)絡體系又可以恢復。因此，微球具有良好的彈性變形性能。
[0006]碩士論文“孔喉尺度聚合物彈性微球合成及調(diào)驅(qū)性能研究”針對油層孔隙直徑為微米級特點，開展了孔喉尺度聚合物彈性微球合成及調(diào)驅(qū)性能研究，彈性微球采用分散聚合法制備，所用材料為聚合物單體、油性分散劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、蒸餾水，此方法制備出來的聚合物微球粒子直徑可由分散參數(shù)來調(diào)節(jié)，根據(jù)需要可制備出不同粒徑范圍的微球，滿足不同油藏條件的深部調(diào)驅(qū)要求。其中，用小參數(shù)制備出的微球粒徑在0.5_10μπι左右，用大參數(shù)制備出的微球粒徑在5-30 μπι左右，生成的聚合物微球成球性好、穩(wěn)定分散。
[0007]檢索到文章“工業(yè)聚合反應裝置_懸浮聚合反應器”，介紹了懸浮聚合反應器的構(gòu)成包括攪拌器、擋板、冷卻裝置等結(jié)構(gòu)，懸浮聚合可以直接得到直徑5-1000 μπι的球形顆粒，廣泛應用于對顆粒形態(tài)及粒徑、粒徑分布有很高要求的高分子材料的生產(chǎn)。
[0008]專利“一種高殘?zhí)扛叻肿尤橐何⑶蚣捌渲圃旆椒ā?CN103467662A)公開了一種高丙烯腈含量高分子乳液微球及制備方法，該乳液微球的制作過程中用去離子水作溶劑，不需添加任何有機溶劑，用于對材料表面進行改性。
[0009]分析檢索結(jié)果看出，目前用于制備彈性微球的方法或者裝置比較復雜，沒有有效控制微球顆粒大小的方法。
[0010]三、

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的針對注水開發(fā)油藏技術的特點，提出了一種更高效價廉的水驅(qū)開發(fā)油藏調(diào)剖用彈性微球及制備方法，簡化工藝流程，形成微球顆?？煽?。
[0011]本發(fā)明的技術方案:
一種油田深部調(diào)驅(qū)用的彈性微球的制備方法，是由反應物水溶液通過噴槍成微球狀噴灑到分散介質(zhì)中，并在分散介質(zhì)的沉降中完成反應過程，所述反應物水溶液在分散介質(zhì)中的聚合沉降過程通過調(diào)節(jié)分散介質(zhì)的粘度和溫度控制。具體步驟如下:
(1)將分散介質(zhì)注入反應容器中，加熱至60°c-80°c，保持恒溫；
(2)制備反應物水溶液:將水溶性陰離子單體、丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、無機鹽、引發(fā)劑依次加入去離子水中，攪拌均勻，加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值為6.5-7.5，即得到所述反應物水溶液；
(3)反應物水溶液中通N2,然后通過噴槍的噴嘴將水溶液分散成霧狀或液珠狀，噴灑在分散介質(zhì)中，反應物在沉降過程中聚合形成球狀顆粒；
(4)將形成的球狀顆粒過濾，即得到所述的彈性微球。
[0012]所述分散介質(zhì)的密度范圍控制在0.85-0.98g/cm3，優(yōu)選為稠油機油或?qū)嵊突蛘叨叩幕旌衔?，控制反應物沉降距離和沉降速度。
[0013]所述反應物水溶液中各成分質(zhì)量百分比為:水溶性陰離子單體1%_10%，丙烯酰胺單體 20%-40%，無機鹽 0.5%-5%，pH 調(diào)節(jié)劑 0.2%_5%，交聯(lián)劑 0.1%-0.5%，引發(fā)劑 0.05%-0.5%，
余量為去尚子水。
[0014]所述反應物水溶液中:所述水溶劑陰離子單體為丙烯酸、丙烯酸酰胺基-甲基丙磺酸中的一種或兩種；所述交聯(lián)劑為N，N_亞甲基雙丙烯酸酰胺、N，N_乙烯基雙丙烯酰胺中的一種或兩種；所述無機鹽為碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸氫鈉、碳酸氫銨；所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過硫酸銨或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的混合物；所述PH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0015]本發(fā)明所述反應物水溶液通過噴槍的噴嘴調(diào)節(jié)噴出的液珠大小，可以制備出0.粒徑的彈性微球，滿足不同地層調(diào)剖使用的要求。
[0016]本發(fā)明制備的彈性微球為無色透明或淡黃色透明的球狀顆粒，具有彈性好，抗壓能力強的特點。
[0017]本發(fā)明制備的彈性微球適合在高溫油藏深部調(diào)剖用條件下使用，與現(xiàn)有制備方法相比，具有反應體系安全穩(wěn)定、操作簡捷、反應過程可控，生產(chǎn)效率高、低能耗無污染等特點，本發(fā)明制備的彈性微球可以分散在注入水中并能夠進入地層喉部后，逐漸形成對地層孔喉封堵的能力、有效的封堵地層的中高滲條帶，擴大注入水的波及體積，顯著提高水驅(qū)開發(fā)油藏的原油采收率。
[0018]四、
【附圖說明】
本發(fā)明所述彈性微球的制備所用設備見圖如圖1所示。
[0019]圖中:1、盛液裝置，2、噴槍加壓控流閥，3、噴嘴，4、分散介質(zhì)，5、反應容器，6、反應生成的顆粒，7、放料控制閥，8、過濾篩網(wǎng)，9、循環(huán)罐，10、加熱裝置，11、回流栗。
[0020]五、實施例
通過具體的實施例對制備過程進行詳細的描述，反應過程相同，首先進行描述，所述的實施例是在所述反應過程中改變反應物濃度、反應溫度等反應條件，制備彈性微球的具體方案。
[0021]制備過程說明