[发明专利]一种核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂及制备方法。

背景技术

由于国内大多采油区地层岩性变化，孔隙、裂缝、溶洞发育情况不同，井漏的原因复杂、漏失类型不同，制约因素较多，而且堵漏技术的针对性较强，至今很难用一个通用的模式来进行防漏和堵漏。特别是钻裂缝性地层井漏问题更为严重。据不完全统计，国内裂缝性复杂地层的储量约占总储量的50%，但是因为地层裂缝、孔洞发育，漏失问题很难解决，造成的损失及其严重。因此，裂缝性复杂地层的恶性漏失问题已经成为钻井界关注的重点。

裂缝性地层漏失是影响钻井工程安全、效率、成本甚至油气层发现和保护的一项重要因素。裂缝性地层中孔隙、裂缝、溶洞交叉存在，也会单独存在。特别是钻遇大型的溶洞或裂缝发生恶性漏失时，堵漏困难，常规堵漏材料封堵效果较差。为了确保安全钻井，提高钻井效率，降低施工成本，以及提高油气层保护效果，研究对付裂缝性地层井漏的高效堵漏材料非常必要。

调剖堵水技术一直是油田改善注水开发效果、实现油藏增产的有效手段。对于调剖堵水而言,深部调驱技术是一种最大限度发挥二次采油作用的同时进行有限度三次采油的技术。传统的无机调剖剂易沉淀不能进入地层深部封堵、可动弱凝胶交联可控性差、成本高，水膨体聚合物凝胶颗粒大，存在注入深度与封堵强度之间的矛盾，失效较快；聚合物微球深部调剖技术正是为了解决以上矛盾而发展起来的一种新型深部调驱技术。

交联聚合物微球是一类用途广泛的吸水性树脂，其化学组成主要以聚丙烯酰胺类材料为主，利用微球表面的酰胺类聚合物可在特定环境下溶胀、凝胶化从而在缝隙或孔喉处形成有效封堵，提高油田采油率。以聚丙烯酰胺为主的聚合物微球在油田调剖驱油领域应用的优点是施工工艺简单方便，可直接通过注水管线注入，抛弃了传统的调剖泵注入方式；质量控制方面可实现加药过程的自动化、标准化，避免了传统调剖工艺中复杂的现场人工配液环节，杜绝了人为因素对质量控制的影响；封堵性能方面，具有良好的耐剪切性，以及地下自交联、重复交联特性。

本发明提供的核壳结构聚合物微球，是以微米级的阳离子型聚丙烯酰胺为内核，通过化学键将阴离子型聚丙烯酰胺外包在内核表面形成壳层，在交联剂作用下，阳离子型聚丙烯酰胺内核、阴离子型聚丙烯酰胺壳层以及内核与壳层之间形成互传网络结构。所提供的核壳结构聚合物微球具有良好的吸水性和弹性，可在一定的时间和温度范围内吸水膨胀交联形成聚合物凝胶，能够长时间保持较好的封堵强度。所制得的微球具有规则的球形形貌，粒径范围在微米级且粒径可控，适用于不同尺寸地层缝隙和孔吼大小的油藏条件。

发明内容

本发明的目的在于利用分散聚合技术制备微米级核壳结构聚丙烯酰胺微球，具有突出的吸水膨胀性能，同时又保持了较高的强度和耐温抗盐性，并且有规则的球形形貌和均匀的粒径分布。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂，以阳离子型聚丙烯酰胺为内核，在内核表面聚合得到阴离子型聚丙烯酰胺壳层，核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂的粒径范围为1～100μm。

本发明的核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂制备方法，具体步骤如下：

(1)加入为核溶液总重量1～40%的丙烯酰胺，1～10%的阳离子单体，0.1～15%的稳定剂；再加入为丙烯酰胺和阳离子单体总重量0.1～8%的交联剂，为聚合单体总重量0.01～5%的引发剂，震荡至完全溶解，得到溶液A；

(2)加入为壳溶液总重量1～40%的丙烯酰胺，1～5%的阴离子单体，0.1～15%的稳定剂，0.1～3%的第三单体；再加入为丙烯酰胺、阴离子单体和第三单体总重量0.1～8%的交联剂，震荡至完全溶解，得到溶液B；

(3)将为步骤(2)中壳溶液聚合单体总重量0.01～5%的引发剂加入到溶剂中，震荡至完全溶解，得到溶液C；

(4)将A溶液1/3加入反应容器中，向溶液中通入N₂排空0.5h，控制温度为40～80℃，搅拌速度为200～500r/min；然后恒温反应3h，得到预聚体溶液；控制上述反应条件不变，将剩余A溶液加入到反应体系中，持续反应3h；得到微球核心混合液；

(5)控制步骤4的反应条件不变，将溶液C加入得到的微球核心混合液，N₂环境持续吸附1h；然后将溶液B慢慢滴加到反应体系中，控制反应条件不变持续反应3h，最后冷却、过滤、干燥得到核壳结构聚丙烯酰胺微球调剖驱油剂。