本发明属于石油化工,具体涉及一种自增强油田调剖堵水颗粒及其制备方法和应用。
背景技术:
1、随着全球工业的不断发展,石油作为重要战略资源,其需求量也在不断增加。目前,大多数油藏已经进入高含水开发阶段,在注水开发过程中,由于储层非均质性等因素的影响,导致注入水沿高渗通道突进明显,被较薄的高渗层吸收,造成注水剖面不均匀、采收率低、增产稳产难度大等问题。因此,研发性能优异的调剖堵水剂来封堵高渗透裂缝,防止注入水窜流,是油田高效开发的关键技术之一。
2、目前,常用的调剖堵水剂有凝胶类、树脂类、泡沫类和微生物类等近十种,但由于非常规油藏地质条件复杂,绝大多数调剖堵水剂的实际应用受到限制。例如,树脂类堵水剂工艺流程复杂,且材料成本较高;泡沫类堵水剂需要较高的泵送压力,且不适用于高温油藏;微生物类堵水剂形成的菌群封堵强度有限,导致无法完全满足实际需求。聚丙烯酰胺类化学剂由于其三维网络交联结构,从而可产生较高强度的堵塞凝胶,在解决非常规储层的水窜问题方面具有显著的优势。但是,在高温高矿化度环境中,聚丙烯酰胺类堵水剂容易降解,导致其封堵效果不佳。
3、因此,为了使其能够在高温高盐条件下对高渗透层进行有效封堵,必须对其进行改性,使其具有较高的强度,为油田增产增效提供一定的技术支撑。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种自增强油田调剖堵水颗粒及其制备方法和应用,用以解决现有的调剖堵水剂在高温高矿化度环境中封堵效果不佳的技术问题。
2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
3、本发明第一方面提供了一种自增强油田调剖堵水颗粒,所述自增强油田调剖堵水颗粒的结构式如下:
4、
5、其中,n为6万~9万。
6、本发明还提供了一种自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,包括以下步骤:
7、s1:将丙烯酰胺和无水乙醇搅拌溶解,在第一设定温度下缓慢滴加氯磷酸二乙酯,进行磷酸化反应,磷酸化反应结束后洗涤并旋蒸去除无水乙醇,得到中间体ⅰ;
8、s2:将中间体ⅰ和去离子水混合,混合过程中通入设定时间的氮气,缓慢加入过硫酸铵水溶液,升温至第二设定温度后搅拌进行自由基聚合反应,自由基聚合反应结束获得产物溶液,后对产物溶液进行喷雾干燥,获得自增强油田调剖堵水颗粒。
9、在一种实施过程中,所述s1中,所述丙烯酰胺和氯磷酸二乙酯的摩尔比为1:(0.8~1)。
10、在一种实施过程中,所述s1中,所述丙烯酰胺和氯磷酸二乙酯总质量与无水乙醇的质量比为1:(3~5)。
11、在一种实施过程中,所述s1中,所述第一设定温度为25~35℃,所述磷酸化反应的时间为3~5h。
12、在一种实施过程中,所述s2中,所述去离子水与中间体ⅰ的质量比为(8~10):1。
13、在一种实施过程中,所述s2中,所述过硫酸铵水溶液的添加量为中间体ⅰ质量的3~5%,所述过硫酸铵水溶液的浓度为20~25%。
14、在一种实施过程中,所述s2中,所述设定时间为10~15min;所述第二设定温度为60~70℃,所述自由基聚合反应的时间为3~4h。
15、本发明还提供了一种自增强油田调剖堵水颗粒在高温高矿化度环境下的堵水过程中的应用。
16、在一种实施过程中,所述自增强油田调剖堵水颗粒与地层水中的钙镁离子反应生成沉淀。
17、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
18、本发明第一方面提供了一种自增强油田调剖堵水颗粒,其具有磷酸基团,该基团由于具有捕获地层水中的钙镁等金属离子的机理能够有利于封堵。
19、本发明第二方面提供了一种自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,先利用氯磷酸二乙酯与丙烯酰胺进行磷酸化反应,再进行自由基聚合反应制得该自增强油田调剖堵水颗粒,上述制备方法具有制备过程简便的优势。
20、本发明第三方面提供了上述自增强油田调剖堵水颗粒在高温高矿化度油藏堵水过程中的应用,通过注入本发明的调剖堵水剂,借助高盐的地层环境,堵水剂分子中的磷酸基团捕获地层水中的钙镁离子,生成不溶于水的改性聚丙烯酰胺-钙镁离子络合物,生成的改性聚丙烯酰胺-钙镁离子络合物再次与磷酸基团发生反应,在聚合物分子链附近形成无定形磷酸钙和磷酸镁的团簇,这些团簇通过无规则的聚集形成沉淀。本发明通过将调剖堵水剂分子逐渐钙化,大大提高了堵水剂的封堵强度,具有优异的耐温耐盐性能,且制备过程简单,原料廉价易得,具有广阔的应用前景。
1.一种自增强油田调剖堵水颗粒,其特征在于,所述自增强油田调剖堵水颗粒的结构式如下:
2.一种根据权利要求1所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,所述s1中,所述丙烯酰胺和氯磷酸二乙酯的摩尔比为1:(0.8~1)。
4.根据权利要求2所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,所述s1中,所述丙烯酰胺和氯磷酸二乙酯总质量与无水乙醇的质量比为1:(3~5)。
5.根据权利要求2所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,所述s1中,所述第一设定温度为25~35℃,所述磷酸化反应的时间为3~5h。
6.根据权利要求2所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,所述s2中,所述去离子水与中间体ⅰ的质量比为(8~10):1。
7.根据权利要求2所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,所述s2中,所述过硫酸铵水溶液的添加量为中间体ⅰ质量的3~5%,所述过硫酸铵水溶液的浓度为20~25%。
8.根据权利要求2所述的自增强油田调剖堵水颗粒的制备方法,其特征在于,所述s2中,所述设定时间为10~15min;所述第二设定温度为60~70℃,所述自由基聚合反应的时间为3~4h。
9.一种根据权利要求1所述的自增强油田调剖堵水颗粒在高温高矿化度环境下的堵水过程中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述自增强油田调剖堵水颗粒与地层水中的钙镁离子反应生成沉淀。
