[发明专利]基于大分子交联聚合的高强高韧性凝胶及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种基于大分子交联聚合的高强高韧性凝胶及其制备方法与用途，按照以下原料组分经原位交联反应得到：100份丙烯酰胺、0.03～0.05份水溶性过硫酸盐、0.02～0.04份水溶性胺类化合物、0.01～0.1份大分子交联剂溶液、160～500份水。本发明所提供的凝胶具有非常好的韧性，可用作三次采油中用于调剖驱油剂。

技术领域

本发明属于但不限于石油开采中的驱油技术领域，涉及一种提高石油采收率的高强高韧性凝胶驱油剂，尤其涉及基于大分子交联的高强高韧性凝胶聚合物及制备。

背景技术

石油被称为“工业的血液”，是一种非常宝贵的不可再生资源，对国民经济的发展有着非常重要的意义，同时也是重要的战略储备资源。因此，提高原油采收率，发展石油开采技术，是保证能源安全的重要方式。目前很多油田已经进入开发后期，且已经历了三次采油阶段，出现了严重的非均质性。传统以线性聚合物分子及其改性物在聚驱后油藏苛刻环境中，弹性模量低，驱替能力差；而交联型聚丙烯酰胺凝胶具有耐温、抗盐以及剖面调整能力强等优点，成为开展高温高盐非均质油藏提高采收率的一种潜在方法。

交联颗粒凝胶是目前三次采油中极具潜力的一种聚合物微凝胶，可以用来解决地层中水串流以及提高波及系数，既可以用作深部调剖剂，也能够作为驱油剂。但目前的交联颗粒凝胶通常由传统的化学交联凝胶制得，由于缺乏有效的能量耗散方式和严重的非均匀性，其力学性能很差，很容易在泵入过程和地下运移过程中发生剪切破碎，最终失去调剖能力。此外，这一类凝胶颗粒在水溶液中的悬浮性能很差，难以随着注入液运移到油藏深部，一般作为堵水剂使用。因此，研发高性能的交联聚合物颗粒凝胶驱油剂，适应严苛的油藏环境，成为提高石油采收率的重要方法。

发明内容

本发明目的旨在针对现有交联颗粒凝胶存在的力学性能差、易发生剪切破碎，且在水溶液中悬浮性能差等问题，本发明的目的旨在提供一种基于大分子交联聚合的高强高韧性凝胶及其制备方法，制备兼具化学交联和物理交联的双重网络，大量的支化链结构相互缠绕形成物理缠结网络，从而赋予凝胶优异的高强、高韧特性，且在水溶液中具有良好的悬浮性能。

本发明的另一目的旨在提供上述基于大分子交联聚合的高强高韧性凝胶在石油开采中的应用。

本发明提供的基于大分子交联聚合的高强高韧性凝胶，按照以下原料组分经原位交联反应得到：

所述大分子交联剂溶液为将摩尔比1：0.1～1的聚烯丙基胺与烯丙基缩水甘油醚或甲基丙烯酸缩水甘油酯溶于水中，并于55～85℃经聚合反应5～12h得到；所述大分子交联剂的质量浓度为1％～3％。

上述制备大分子交联剂溶液中使用的聚烯丙基胺优选分子量为1000～90000的聚烯丙基胺；进一步地，优选分子量为3000～25000的聚烯丙基胺。

在本发明的上述技术方案中，所述水溶性过硫酸盐为过硫酸酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠等中的一种。

在本发明的上述技术方案中，所述水溶性胺类化合物为四甲基乙二胺、五甲基二乙烯三胺、四乙烯五胺等中的一种。

本发明基于大分子交联聚合的高强高韧性凝胶，其包括具有以下结构式的有效成分：

其中：；

所述x，n为相应的聚合度，x约为15～15000，n约为10～360。

从上述结构式可以看出，本发明所提供的高强高韧性凝胶的有效成分整体组成网状结构，其中存在较为稀疏的化学交联结构和多条连接于化学交联网络的支化链，这些支化链会进一步互相缠绕形成物理缠结网络，从而使制备的水凝胶具有优异的力学性能。