專利名稱：一種分子內(nèi)Al的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田注水井吸液剖面調(diào)整或驅(qū)油用的一種助劑，尤其是一種分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠及其制法。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)注水開發(fā)油田綜合含水的不斷升高，如何減少注入水在高滲透層或大孔道內(nèi)低效和無效循環(huán)、擴(kuò)大對中低滲透層的波及體積已成為油田開發(fā)過程中的主要技術(shù)難題。目前，油田上常用的調(diào)整注水井吸液剖面的封堵劑(簡稱調(diào)剖劑)主要包括Al3+、Cr3+和復(fù)合離子作為交聯(lián)劑的聚合物凝膠類和固體顆粒類如黏土、油井采出污泥、粉煤灰和沸石等。
在室內(nèi)條件下，依據(jù)溶劑水礦化度的不同，聚合物分子的交聯(lián)反應(yīng)可分為同一分子內(nèi)各支鏈間(分子內(nèi))和不同分子各支鏈鏈間(分子間)兩種類型，前者具有“局部性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型，與聚合物相比較，凝膠分子回旋半徑即黏度變化不大，但分子鏈的柔軟性即形變能力變差，進(jìn)而導(dǎo)致其在孔道內(nèi)運(yùn)移時(shí)流動(dòng)阻力增加，這將有利于改善調(diào)剖效果。后者具有“區(qū)域性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型，凝膠分子回旋半徑即黏度明顯增大，且遠(yuǎn)大于巖石喉道半徑，正常驅(qū)替壓力下其不能進(jìn)入巖石孔道，即便在外力作用下進(jìn)入孔道，其分子結(jié)構(gòu)也將遭到破壞，失去原有調(diào)剖功能。
與室內(nèi)條件相比較，礦場配制和成膠過程受到油藏“復(fù)雜化學(xué)環(huán)境”、“微小和連續(xù)性差的孔隙空間環(huán)境”和“流動(dòng)和剪切作用”等方面因素制約，導(dǎo)致油藏內(nèi)聚合物分子無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模“分子間”交聯(lián)反應(yīng)，“分子內(nèi)”交聯(lián)反應(yīng)也變得異常困難，這是交聯(lián)聚合物礦場應(yīng)用效果較差的根本原因。
介于油藏內(nèi)無法形成具有“區(qū)域性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型聚合物凝膠，形成具有“局部性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型聚合物凝膠也十分困難，而地面制成的具有“區(qū)域性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型的聚合物凝膠又不能進(jìn)入油藏多孔介質(zhì)。因此，采用地面制成“分子內(nèi)”交聯(lián)聚合物凝膠是改善調(diào)驅(qū)效果的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠及其制法，該凝膠交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在同一聚合物分子內(nèi)部各支鏈間具有“局部性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型聚合物凝膠，成膠前后黏度基本保持不變，凝膠在多孔介質(zhì)內(nèi)可以流動(dòng)，流動(dòng)阻力明顯大于相同黏度的聚合物溶液，并且殘余阻力系數(shù)大于阻力系數(shù)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠，其特征是包括下列各組分下列各組分按質(zhì)量百分比配比部分水解聚丙烯酰胺0.04％～0.08％、檸檬酸鋁0.01％～0.04％，礦化度調(diào)節(jié)劑NaCl或KCl 0.05～1.0％，余量為油田采出污水。。
上述的還包括硫脲0.002％～0.016％；聚合物相對分子質(zhì)量為500×104～3800×104，水解度在15％～28％之間。
上述凝膠的制備方法是將上述各組分在地面上混合后，存放3～5天預(yù)制凝膠，然后注入地層。
本發(fā)明的有益效果是采取上述技術(shù)方案，預(yù)先在地面配制成凝膠，交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在同一聚合物分子內(nèi)部各支鏈間，形成具有“局部性”網(wǎng)狀分子構(gòu)型聚合物凝膠，放置3～5天，成膠前后黏度基本保持不變該聚合物凝膠具有黏度低、流動(dòng)阻力大等特點(diǎn)；然后注入油層多孔介質(zhì)，凝膠在多孔介質(zhì)內(nèi)可以流動(dòng)，流動(dòng)阻力明顯大于相同黏度的聚合物溶液，并且殘余阻力系數(shù)大于阻力系數(shù)，對注水開發(fā)油田注水井吸水剖面能進(jìn)行有效調(diào)整。表現(xiàn)出良好的調(diào)剖特性。
以下是聚合物凝膠與聚合物溶液作的對比實(shí)驗(yàn)聚合物凝膠中聚合物濃度CP＝500mg/l，Al3+濃度C＝15mg/l，硫脲濃度C硫脲＝80mg/l，礦化度調(diào)節(jié)劑NaCl或KCl 0.05％，余量為油田采出污水。聚合物溶液內(nèi)聚合物濃度為500mg/l。以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是用常規(guī)的粘度測定方法、離子組成測定方法及實(shí)驗(yàn)條件測得的實(shí)驗(yàn)用污水和清水取自大慶油田第二采油廠，其礦物組成見表1。
表1 污水和清水離子組成

表2 聚合物溶液和凝膠黏度與時(shí)間關(guān)系

對于聚合物溶液，在現(xiàn)有技術(shù)中，是用清水配制的，而且沒有使用礦化度調(diào)節(jié)劑，例如對比文件1CN1270967A。從表1和表2中數(shù)據(jù)可以看出，無論是用清水還是污水配制，聚合物溶液黏度都隨時(shí)間增加而降低，但清水聚合物溶液的保留黏度要比污水聚合物溶液的大。污水聚合物凝膠黏度隨時(shí)間變化不大，清水配制聚合物凝膠的黏度隨時(shí)間增加而增大，最高黏度可達(dá)104mPa·s。從黏度數(shù)值變化來看，可以確定清水內(nèi)Al3+與聚合物分子作用形成了“分子間”交聯(lián)聚合物凝膠。而且對比文件1中沒有公開凝膠是“分子內(nèi)”交聯(lián)并敘述其性質(zhì)特征，只公開了巖心堵塞實(shí)驗(yàn)。但對于污水配制的聚合物凝膠，單憑黏度數(shù)值就無法判斷Al3+與聚合物分子的交聯(lián)反應(yīng)狀況。
表3提供了污水凝膠和聚合物溶液的流動(dòng)特性即阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)測試結(jié)果。
表3 阻力系數(shù)FR和殘余阻力系數(shù)FRR測試結(jié)果

巖心氣測滲透率800×10-3μm2。
從表2和表3可以看出，雖然污水聚合物凝膠與聚合物溶液相比，黏度差別不大，但前者阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)值明顯大于后者，說明后續(xù)水驅(qū)時(shí)壓差還在繼續(xù)增大。此外，污水聚合物凝膠阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)數(shù)值大小關(guān)系恰好與污水聚合物溶液的相反，這反映了聚合物與凝膠分子結(jié)構(gòu)的差異，說明污水聚合物凝膠是“分子內(nèi)”交聯(lián)分子構(gòu)型。與清水聚合物凝膠比較，污水聚合物凝膠分子回旋半徑即黏度變化不大，但分子鏈的柔軟性即形變能力變差，進(jìn)而導(dǎo)致其在孔道內(nèi)運(yùn)移時(shí)流動(dòng)阻力增加，這種性質(zhì)非常有利于改善調(diào)剖效果。以往本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為污水配制聚合物不能成膠，其原因是黏度沒有明顯變化。本發(fā)明實(shí)質(zhì)上克服了前人的技術(shù)偏見，認(rèn)識到“分子內(nèi)”交聯(lián)聚合物黏度不會(huì)明顯增加，不能沿用傳統(tǒng)的黏度指標(biāo)來評價(jià)聚合物成膠效果。從本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)可以看出，單從粘度指標(biāo)是不能區(qū)分“分子內(nèi)”交聯(lián)聚合物凝膠和普通聚合物溶液的，所以本發(fā)明提出了阻力系數(shù)FR和殘余阻力系數(shù)FRR作為評價(jià)指標(biāo)。
阻力系數(shù)FR和殘余阻力系數(shù)FRR是礦場常用的評價(jià)聚合物和交聯(lián)聚合物性能特征的指標(biāo)，其定義如下FR=δP2δP1,]]>FRR=δP3δP1]]>其中δP1為巖心水驅(qū)壓差，δP2為聚合物或凝膠驅(qū)壓差，δP3為后續(xù)水驅(qū)壓差。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例來作進(jìn)一步的說明，該分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠包括下列各組分下列各組分按質(zhì)量百分比配比部分水解聚丙烯酰胺0.04％～0.08％、檸檬酸鋁0.01％～0.04％，礦化度調(diào)節(jié)劑NaCl或KCl 0.05～1.0％，余量為油田采出污水。為使調(diào)剖達(dá)到更好的效果，在本發(fā)明中還加入硫脲0.002％～0.016％。部分水解聚丙烯酰胺為500×104～3800×104，水解度在15％～28％之間，固含量91.7％。部分水解聚丙烯酰胺即HPAM由大慶油田助劑廠生產(chǎn)的。檸檬酸鋁(AlC6H5O7·3H2O)作為交聯(lián)劑使用，鋁有效含量為1％。
本發(fā)明的制備方法是將上述各組分在地面上混合后，存放3～5天預(yù)制凝膠，然后注入地層?？朔酝诘V場配制的技術(shù)偏見，礦場配制和成膠過程受到油藏“復(fù)雜化學(xué)環(huán)境”、“微小和連續(xù)性差的孔隙空間環(huán)境”和“流動(dòng)和剪切作用”等方面因素制約，導(dǎo)致油藏內(nèi)聚合物分子無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)?！胺肿娱g”交聯(lián)反應(yīng)，“分子內(nèi)”交聯(lián)反應(yīng)也變得異常困難，這是交聯(lián)聚合物礦場應(yīng)用效果較差的根本原因。
實(shí)施例1、將部分水解聚丙烯酰胺0.4克、檸檬酸鋁0.1克、氯化鈉1.0克和污水998.5克在地面上混合后，放置3天后注入巖心。
實(shí)施例2、將部分水解聚丙烯酰胺0.5克、檸檬酸鋁0.15克、硫脲0.08、氯化鈉1.0克和污水998.27克在地面上混合后，放置3天后注入巖心。
實(shí)施例3、將部分水解聚丙烯酰胺0.8克、檸檬酸鋁0.4克、硫脲0.16克、氯化鈉1.0克和污水997.64克在地面上混合后，放置3天后注入巖心。
實(shí)施例4、將部分水解聚丙烯酰胺0.5克、檸檬酸鋁0.15克、硫脲0.02克、氯化鉀1.0克和污水998.33克在地面上混合后，放置3天后注入巖心。
實(shí)施例5、將部分水解聚丙烯酰胺0.8克、檸檬酸鋁0.4克、氯化鉀1.0克和污水997.8克在地面上混合后，放置3天后注入巖心。
實(shí)施例5、將部分水解聚丙烯酰胺0.8克、檸檬酸鋁0.4克和污水998.8克在地面上混合后，放置3天后注入巖心。
權(quán)利要求
1.一種分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠，其特征是包括下列各組分下列各組分按質(zhì)量百分比配比部分水解聚丙烯酰胺0.04％～0.08％、檸檬酸鋁0.01％～0.04％，礦化度調(diào)節(jié)劑NaCl或KCl 0.05～1.0％，余量為油田采出污水。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠，其特征是還包括硫脲0.002％～0.016％。
3.根據(jù)權(quán)利1或2所述的分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠，其特征是聚合物相對分子質(zhì)量為500×104～3800×104，水解度在15％～28％之間。
4.根據(jù)權(quán)利1或2所述的分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠的制備方法，其特征是將上述各組分在地面上混合后，存放3～5天預(yù)制凝膠，然后注入地層。
5.根據(jù)權(quán)利1或2所述的分子內(nèi)Al3+交聯(lián)聚合物凝膠的制備方法，其特征是黏度幾乎沒有變化，但阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)要比具有相同黏度的聚合物溶液大許多，而且表現(xiàn)出殘余阻力系數(shù)大于阻力系數(shù)的性質(zhì)特征(聚合物溶液是阻力系數(shù)大于殘余阻力系數(shù))。傳統(tǒng)上用黏度指標(biāo)來評價(jià)成膠效果的方法已經(jīng)失效，提出用阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)來判斷成膠效果和強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分子內(nèi)Al
文檔編號C09K8/60GK1810918SQ20061000213
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者盧祥國 申請人:大慶石油學(xué)院