專利名稱：改性緩膨顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)剖堵水劑，特別是涉及一種用于油田深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)、油井堵水的具有緩膨脹性能的顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和在石油開采領(lǐng)域中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
由于地層的非均質(zhì)性，所以驅(qū)油劑(如水)在地層中的流動(dòng)剖面是不均勻的。要提高驅(qū)油劑的波及系數(shù)從而提高采收率，就要調(diào)整它的流動(dòng)剖面即調(diào)剖，調(diào)剖時(shí)則需要使用調(diào)剖劑(調(diào)剖劑，趙福麟，《石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》1990年4月)。隨著石油事業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的新型調(diào)剖調(diào)驅(qū)劑在油田上得到了應(yīng)用。油田注水開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中后期，由于地層非均質(zhì)性的影響，造成注入水沿高滲透層突進(jìn)，導(dǎo)致油井含水上升快、水淹早、注入水波及中低滲透層的程度低，水驅(qū)開發(fā)效果差。普通膨脹型顆粒雖然在深部調(diào)剖中發(fā)揮了很大的作用，也取得了較好的應(yīng)用效果，但其遇水膨脹速度過快，導(dǎo)致調(diào)剖劑在地層中不能向油層深部運(yùn)移，堵塞在近井地帶，不能達(dá)到深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)的目的，其強(qiáng)度也隨著膨脹速度而快速下降，導(dǎo)致產(chǎn)品在地層中堵不住、堵不牢，穩(wěn)定性差。以至于限制了其在高含水油田深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)中應(yīng)用。專利ZL200910010818.1公開了一種膨脹型流動(dòng)凝膠調(diào)剖堵水劑，將聚丙烯酰胺溶液與硼改性酚醛樹脂延遲交聯(lián)劑混合，控制反應(yīng)溫度40-100°C，pH值7.2- 8.0聚合反應(yīng)得到。該調(diào)剖堵水劑在吸水膨脹性、遲延交聯(lián)性、耐鹽抗溫性得到了明顯改善，但此項(xiàng)研究的堵水劑屬于凝膠類，使用時(shí)需將產(chǎn)品注入到地下成膠，可控性和可操作性遠(yuǎn)不及顆粒調(diào)剖劑，所以急需研制出一種具有緩膨脹、柔韌變形性且使用方便的顆粒調(diào)剖劑。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有緩膨脹、柔韌變形性能且使用方便的顆粒調(diào)剖劑。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，包括以下重量份的組分:水溶性單體4-20份，油溶性單體10-50份，水溶性交聯(lián)劑0.01-1份，油溶性交聯(lián)劑0.02-2份，表面活性劑1-10份，水溶性引發(fā)劑0.05-0.5份，油溶性引發(fā)劑0.001-0.25份，偶聯(lián)劑
0.05-0.5份，堿0-5份，去離子水30-70份；優(yōu)選地，所述各組分的重量份是:水溶性單體8-15份，油溶性單體20-40份，水溶性交聯(lián)劑0.1-0.5份，油溶性交聯(lián)劑0.1-1份，表面活性劑2-8份，水溶性引發(fā)劑0.1-0.3份，油溶性引發(fā)劑0.005-0.2份，偶聯(lián)劑0.1-0.3份，堿0-2份,去尚子水45_65份。進(jìn)一步地，本發(fā)明的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其中優(yōu)選所述水溶性單體選自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸鈉、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(Methacryloxyethyltrimethyl ammonium chloride, DMC)> N, N- 二甲基丙烯酸胺、乙烯基吡咯烷酮、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰嗎啉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(2-Acrylamide-2-methylpro panesulfonic acid, AMPS)和丙烯酸乙二醇酯化合物中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。本發(fā)明的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其中優(yōu)選所述油溶性單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸異丁酯和甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。本發(fā)明的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其中優(yōu)選所述水溶性交聯(lián)劑選自甲叉基雙丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨和聚乙二醇二丙烯酸酯中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。本發(fā)明的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其中優(yōu)選所述油溶性交聯(lián)劑選自二烯丙基丙二酸二乙酯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯和四溴鄰苯二甲酸二烯丙酯中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。本發(fā)明的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其中優(yōu)選所述水溶性引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的一種或兩種以上以任意比例的混合物；優(yōu)選所述油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；優(yōu)選所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑；優(yōu)選所述表面活性劑選自司盤(失水山梨醇脂肪酸酯)、吐溫、十二烷基磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種以上以任意比例的混合物；優(yōu)選所述堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化鈉。更優(yōu)選所 述司盤選自司盤-20、司盤-40、司盤-60或司盤_80 ;所述吐溫選自吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60和吐溫-80中的一種或兩種以上以任意比例的混合物；所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602和DL171中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。本發(fā)明改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，上述各原料組分均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及制備上述改性緩膨顆粒調(diào)剖劑的方法，其包括以下步驟:(I)水相溶液配制:將水溶性單體、水溶性交聯(lián)劑溶入去離子水中，攪拌均勻后再加入堿和表面活性劑，攪拌至透明無沉淀物；(2)油相體系配制:將油溶性交聯(lián)劑加入到油溶性單體中，攪拌至完全溶解，再加入油溶性引發(fā)劑和偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌至完全溶解，最后加入表面活性劑，攪拌至完全分散；(3)乳液體系配制:將步驟(I)得到的水相溶液逐步加入到步驟(2)得到的油相體系中，充分?jǐn)嚢杌蛘哂酶咚偃榛瘷C(jī)乳化，即得聚合乳液體系；(4)聚合反應(yīng):向上述乳液體系中通入氮?dú)?，以置換出其中的氧，將水溶性引發(fā)劑加入乳液體系中，攪拌均勻，放入10-45°C環(huán)境中反應(yīng)0.5h-4h，待體系溫度升到80-90°C后，再放入70-90°C環(huán)境中老化3-4h，聚合反應(yīng)即完成，然后造粒即得。上述制備改性緩膨顆粒調(diào)剖劑的方法中，步驟(I)水相溶液還可以通過以下方法配制:將水溶性單體、水溶性交聯(lián)劑和堿溶入去離子水中，攪拌均勻后再加入表面活性劑，攪拌至透明無沉淀物。本發(fā)明上述改性緩膨顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用，將其用于石油開采領(lǐng)域，進(jìn)一步地，可用于油田深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)、油井堵水。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，本發(fā)明改性緩膨顆粒調(diào)剖劑含有合適重量配比各原料組分，克服了現(xiàn)有普通膨脹型顆粒吸水膨脹速度快、膨脹后顆粒過硬，不能用于油田深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)的缺陷。本發(fā)明改性緩膨顆粒調(diào)剖劑由于利用油溶性大分子和水溶性大分子組成的互穿網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是通過毛細(xì)管吸水原理逐步使體系吸水能力達(dá)到飽和，所以具有緩慢膨脹特性；由于體系中引入了柔性單體，在聚合后可以表現(xiàn)出柔軟特性，具有很好的變形能力；合適的油溶性組分和水溶性組分的搭配增強(qiáng)了體系的穩(wěn)定性，可使用在深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)、油井堵水，可抗高鹽抗高溫，可用于高溫高鹽油水井，高含水油田深部液流轉(zhuǎn)向，改善水驅(qū)，聚合物驅(qū)，表面活性劑驅(qū)的驅(qū)替效果，提高油藏采收率。


圖1為本發(fā)明與普通體膨顆粒膨脹倍數(shù)測定圖；圖2為本發(fā)明與普通體膨顆粒彈性模量測定圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。實(shí)施例1(I)水相溶液配制:將4kg丙烯酰胺、0.0lkg甲叉基丙烯酰胺和0.03kg氫氧化鈉溶入30kg去離子水中，攪拌均勻后再加入Ikg吐溫-80，攪拌至透明無沉淀物；(2)油相體系配制:將0.02kg 二烯丙基丙二酸二乙酯加入到IOkg丙烯酸甲酯中，攪拌至完全溶解，再加入0.0Olkg偶氮二異丁腈(AIBN)和0.05kg硅烷偶聯(lián)劑KH550，繼續(xù)攪拌至完全溶解，最后加入Ikg司盤-40,攪拌至完全分散；(3)乳液體系配制:將步驟(I)得到的水相溶液逐步加入到步驟(2)得到的油相體系中，充分?jǐn)嚢?h，即得聚合乳液體系；(4)聚合反應(yīng):向上述乳液體系中通入氮?dú)?，以置換出其中的氧，將0.05kg過硫酸銨和0.05kg的亞硫酸鈉加入乳液體系中，攪拌均勻，放入40°C環(huán)境中反應(yīng)lh，待體系固化后溫度升高到80°C時(shí)，再放入80°C環(huán)境中老化3h，聚合反應(yīng)即完成，然后造粒即得。實(shí)施例2(I)水相溶液配制:將20kg丙烯酸羥丁酯、Ikg 二烯丙基二甲基氯化銨溶入70kg去離子水中，攪拌均勻后再加入3kg吐溫-60，攪拌至透明無沉淀物；(2)油相體系配制:將2kg鄰苯二甲酸二烯丙酯加入到50kg甲基丙烯酸甲酯中，攪拌至完全溶解，再加入0.25kg過氧化苯甲酰和0.5kg硅烷偶聯(lián)劑KH792，繼續(xù)攪拌至完全溶解，最后加入3kg司盤-40,攪拌至完全分散；(3)乳液體系配制:將步驟(I)得到的水相溶液逐步加入到步驟(2)得到的油相體系中，充分?jǐn)嚢?h，即得聚合乳液體系；(4)聚合反應(yīng):向上述乳液體系中通入氮?dú)?，以置換出其中的氧，將0.5kg過硫酸鉀和0.28kg的亞硫酸鈉加入乳液體系中，攪拌均勻,放入45°C環(huán)境中反應(yīng)40min，待體系固化后溫度上升到80°C，再放入80°C環(huán)境中老化3.5h，聚合反應(yīng)即完成，然后造粒即得。實(shí)施例3(1)水相溶液配制:將IOkg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、0.1kg聚乙二醇二丙烯酸酯溶入40kg去離子水中，攪拌均勻后再加入Ikg吐溫-20，攪拌至透明無沉淀物；(2)油相體系配制:將0.1kg間苯二甲酸二烯丙酯加入到20kg丙烯酸-2-乙基己酯中，攪拌至完全溶解，再加入0.005kg過氧化苯甲酰和0.1kg鈦酸酯偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌至完全溶解，最后加入Ikg十二燒基磺酸鈉,攪拌至完全分散；(3)乳液體系配制:將步驟(I)得到的水相溶液逐步加入到步驟(2)得到的油相體系中，充分?jǐn)嚢?.5h，得到聚合乳液體系；(4)聚合反應(yīng):向上述乳液體系中通入氮?dú)猓灾脫Q出其中的氧，將0.25kg過硫酸鈉和0.1kg亞硫酸氫鈉加入乳液體系中，攪拌均勻，放入25°C環(huán)境中反應(yīng)3h，待體系固化后溫度上升至85°C，再放入85°C環(huán)境中老化4h，聚合反應(yīng)即完成，然后造粒即得。實(shí)施例4(I)水相溶液配制:將18kg2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.5kg甲叉基雙丙烯酰胺溶入60kg去離子水中，攪拌均勻后再加入4kg吐溫-40，攪拌至透明無沉淀物；(2)油相體系配制:將Ikg四溴鄰苯二甲酸二烯丙酯加入到40kg甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯中，攪拌至完全溶解，再加入0.1kg偶氮二異丁腈(AIBN)和0.3kg鈦酸酯偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌至完全溶解，最后加入4kg燒基酹聚氧乙烯醚,攪拌至完全分散；(3)乳液體系配制:將步驟(I)得到的水相溶液逐步加入到步驟(2)得到的油相體系中，充分?jǐn)嚢?h，得到聚合乳液體系；(4)聚合反應(yīng):向上述乳液體系中通入氮?dú)?，以置換出其中的氧，將0.5kg過硫酸銨和0.3kg亞硫酸鈉加入乳液體系中，攪拌均勻，放入45°C環(huán)境中反應(yīng)40min，待體系固化后溫度上升至80°C，再放入9 0° C環(huán)境中老化4h，聚合反應(yīng)即完成，然后造粒即得。試驗(yàn)例I改性緩膨顆粒調(diào)剖劑與普通體膨顆粒膨脹倍數(shù)的測定I 儀器塑料瓶、量筒:250mL、恒溫箱、精密電子天平，感量0.0lg、藥匙、標(biāo)準(zhǔn)篩、表面皿、循環(huán)水真空泵、布氏漏斗、濾紙、抽濾瓶、分析天平:精度0.1mg,比重瓶:25cm3、恒溫水浴:23±0.5°C、溫度計(jì):精度0.5°C、燒杯等。2測定步驟2.1按國家標(biāo)準(zhǔn)GB4472-1984中規(guī)定的方法測定本發(fā)明改性緩膨顆粒調(diào)剖劑與普通體膨顆粒試樣的密度，視為P。2.1.1操作步驟2.1.1.1稱空比重瓶的質(zhì)量，再加入試樣質(zhì)量，然后注入部分測定蒸餾水，輕微振蕩，試樣充分潤濕后，繼續(xù)將比重瓶注滿，試樣表面和蒸餾水中不得有氣泡。2.1.1.2將裝滿蒸懼水和試樣的比重瓶,蓋嚴(yán)瓶蓋,放入(23±0.5°C)水浴中，恒溫30min以上，取出擦干，立即稱量。2.1.1.3將比重瓶清洗，干燥，充滿蒸餾水,放入恒溫水浴后重復(fù)上述操作。2.1.2試驗(yàn)結(jié)果2.1.2.1比重瓶的體積V (cm3)按式(I)計(jì)算: τ, ηι -mV =-~~V1)式中:
m—空比重瓶的質(zhì)量，g;Hi1—充滿測定介質(zhì)的比重瓶的質(zhì)量，g ;P C1 一測定溫度下測定介質(zhì)的密度，g/cm3。2.1.2.2比重瓶里蒸餾水的體積V1 (cm3)按式(2)計(jì)算:
權(quán)利要求
1.一種改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于，包括以下重量份的組分:水溶性單體4-20份，油溶性單體10-50份，水溶性交聯(lián)劑0.01-1份，油溶性交聯(lián)劑0.02-2份，表面活性劑1-10份，水溶性引發(fā)劑0.05-0.5份，油溶性引發(fā)劑0.001-0.25份，偶聯(lián)劑0.05-0.5份，堿0-5份，去離子水30-70份；優(yōu)選地，所述各組分的重量份是:水溶性單體8-15份，油溶性單體20-40份，水溶性交聯(lián)劑0.1-0.5份，油溶性交聯(lián)劑0.1-1份，表面活性劑2_8份，水溶性引發(fā)劑0.1-0.3份，油溶性引發(fā)劑0.005-0.2份，偶聯(lián)劑0.1-0.3份，堿0_2份，去離子水45-65 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于:所述水溶性單體選自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸鈉、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、N, N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰嗎啉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸乙二醇酯中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于:所述油溶性單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸異丁酯和甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯中的一種或兩種以上以任 意比例的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于:所述水溶性交聯(lián)劑選自甲叉基雙丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨和聚乙二醇二丙烯酸酯中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于:所述油溶性交聯(lián)劑選自二烯丙基丙二酸二乙酯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯和四溴鄰苯二甲酸二烯丙酯中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于:所述水溶性引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的一種或兩種以上以任意比例的混合物； 所述油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰； 所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑； 所述表面活性劑選自司盤、吐溫、十二烷基磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種以上以任意比例的混合物； 所述堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，其特征在于:所述司盤選自司盤-20、司盤-40、司盤-60或司盤-80 ； 所述吐溫選自吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60和吐溫-80中的一種或兩種以上以任意比例的混合物； 所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602和DL171中的一種或兩種以上以任意比例的混合物。
8.制備權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑的方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)水相溶液配制:將水溶性單體、水溶性交聯(lián)劑溶入去離子水中，攪拌均勻后再加入堿和表面活性劑，攪拌至透明無沉淀物；(2)油相體系配制:將油溶性交聯(lián)劑加入到油溶性單體中,攪拌至完全溶解,再加入油溶性引發(fā)劑和偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌至完全溶解，最后加入表面活性劑，攪拌至完全分散； (3)乳液體系配制:將步驟(1)得到的水相溶液逐步加入到步驟(2)得到的油相體系中，充分?jǐn)嚢杌蛘哂酶咚偃榛瘷C(jī)乳化，即得聚合乳液體系； (4)聚合反應(yīng):向上述乳液體系中通入氮?dú)?，以置換出其中的氧，將水溶性引發(fā)劑加入乳液體系中，攪拌均勻，放入10-45°C環(huán)境中反應(yīng)0.5h-4h，待體系溫度升到80-90°C后，再放入70-90°C環(huán)境中老化3-4h，聚合反應(yīng)即完成，然后造粒即得。
9.權(quán)利要求8所述的制備改性緩膨顆粒調(diào)剖劑的方法，其特征在于，步驟(I)水相溶液配制:將水溶性單體、水溶性交聯(lián)劑和堿溶入去離子水中，攪拌均勻后再加入表面活性劑，攪拌至透明無沉淀物。
10.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的改性緩膨顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用，其特征在于:將其用于石油開采領(lǐng)域，進(jìn)一步地，用于油田深部 調(diào)剖調(diào)驅(qū)、油井堵水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油田深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)、油井堵水的具有緩膨脹性能的顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和在石油開采領(lǐng)域中的應(yīng)用。其包括以下重量份的組分水溶性單體4-20份，油溶性單體10-50份，水溶性交聯(lián)劑0.01-1份，油溶性交聯(lián)劑0.02-2份，表面活性劑1-10份，水溶性引發(fā)劑0.05-0.5份，油溶性引發(fā)劑0.001-0.25份，偶聯(lián)劑0.05-0.5份，堿0-5份，去離子水30-70份。本發(fā)明改性緩膨顆粒調(diào)剖劑，克服了現(xiàn)有膨脹型顆粒吸水膨脹速度快、膨脹后顆粒過硬，不能用于油田深部調(diào)剖的缺陷?？捎糜谟途滤吆吞锷畈恳毫鬓D(zhuǎn)向，改善水驅(qū)，聚合物驅(qū)，表面活性劑驅(qū)的驅(qū)替效果，提高油藏采收率。
文檔編號(hào)C09K8/58GK103205247SQ20131010838
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者吳鳳祥 申請人:大慶市萬通化工廠