[发明专利]制备受控粒度的微凝胶的方法

说明书

本发明的目的是一种制备受控粒度(controlled size)的微凝胶的方法，它是对主要由聚合物和交联剂的溶液组成的组合物施加应力达一段指定的时间。

在产油或产气的井中水的急剧产生对石油操作者来说是一个始终存在的主要问题：

-需要用于水分离和处理的设备要求昂贵的投资，尤其是在海面上生产的区域，

-在油井中产生的水限制了开发油田(hgdrocarbon reservior)的收益，

-对控制排放物的严格规定，尤其是工业水，要求该问题在油井(reservior)中得到解决而非仅限于表面上的治理。

已知的防止油井中水流入的解决办法绝大部分通常是基于通过注入聚合物溶液来对油田岩石(reservior rock)进行处理的非选择性注入法。

该处理的效果与被吸收聚合物层的厚度与被处理层中的平均气孔半径之比直接相关。

在低至中等渗透性的范围内，可以通过调节所用聚合物的分子量来控制被吸收层的厚度。

对较高渗透性的结构的处理需要较厚的吸收层，而这是聚合物单独所无法达到的。

与使用胶凝体系所冒的风险相比，单独使用聚合物的主要优点在于油井发生阻塞的危险小。然而，保持这种良好效果的程度是有限的，因为它仅仅受到在油井的水中聚合物分子的渗透膨胀的约束。

用胶凝剂来交联聚合物最常用方法是用改进聚合物注入效率来达到减少水的流入。在严峻环境(例如高盐度，高温)下，交联聚合物通常比单独聚合物更稳定。然而，该方法由于交联过程无法控制好而是不可靠的，这将导致产油量下降并且甚至使全部或部分油井发生阻塞的高度危险。

事实上，胶凝试验通常是在静态条件下进行的，所得的结果按视觉标准通常限于凝胶强度的分级，这一结果与在动态条件(即通过油井注入结构的条件)下的体系的特性有很大的差异。

对含有聚合物／交联剂体系的油田结构的选择性处理(相对渗透性改进)的目的是降低水在岩石中的流动性，而不降低油的流动性，从而可以连续地生产烃。

现给出粗略的估计，在层的渗透性范围在如2达西至50毫达西的情况下，厚度分别在5μm至1μm范围内的层必将在有气孔的表面上形成，以使渗透性降至所允许的限度，而层不会有由于滞留现象而损坏的风险。

这种层的厚度只可通过吸附粒度受控的聚集体或微凝胶而达到。

这样，本发明涉及一种制备受控粒度的单一分散的微凝胶的方法。将包含聚合物和聚合物交联添加剂的凝胶组合物注入多孔和可渗透的介质中，在出口处回收基本上粒度规则的微凝胶溶液。

让聚合物和交联添加剂在多孔介质的进口处相接触。可以把该混合物加到一起(在预混合后)或分开地加到介质中，在这种情况下，在多孔介质中进行混合。

考虑到介质的孔隙率和渗透性，可以确定组合物在多孔介质中通过的流速和时间，以便在出口处获得给定粒度的微凝胶。

多孔介质可以由诸如沙之类的颗粒状材料块组成，其粒度在50-2000μm的范围内。

多孔介质可以由滤布如过滤盒组成。

在微凝胶溶液通过多孔介质时通过去除可能大量的交联添加剂而使其稳定化。

凝胶组合物可以由用金属锆离子配位化合物交联的聚丙烯酰胺组成。

可以采用至少一种下述步骤来稳定微凝胶溶液：-稀释溶液，-提高PH值，-加入用于交联添加剂的配位剂。

本发明也涉及这种方法的应用，其中将微凝胶溶液注入地下的岩石状结构中，以改进其渗透性。该应用更特别地可用于防止水的流入，从而降低相应的水的渗透性。

在题为《用锆阻止水就地控制聚丙烯酰胺胶凝的方法》-对石油化工的SPE国际讨论会-Houston，Texas，1999年2月16-19日(SPE50，752)的文件中描述了一种理论交联模式，该模式已在外部交联剂：金属锆离子配位化合物存在下用于聚丙烯酰胺体系。这种模式能用来更好地理解在剪切条件下分子的聚集机理。所得的结果在其它凝胶体系，如在石油工业中广泛应用的乙酸铬存在下的聚丙烯酰胺中已得到证实。由于受环境的制约，基于IV族金属化合物的交联剂由于其没有毒性(Ti、Zr、Hf)是适宜的。宜使用乳酸锆。也可以使用其它含氧酸的盐：苹果酸盐、酒石酸盐、甘醇酸盐、柠檬酸盐…。金属配位化合物的稳定性，也就是其反应性取决于其特性。类似地，可以使用金属链烷醇胺(胺OH-金属)或多羟基-羧酸配位化合物，以及其它类型的胶凝剂：-金属化合物(柠檬酸铝、硫酸铝，…)；-有机化合物(乙二醛、苯酚、甲醛、聚乙烯亚胺，…)。