[发明专利]一种堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

注水开发是我国油田普遍采用的开发方式，但油藏中大量裂缝、高渗条带等水流优势通道的存在，导致注入水沿高渗优势通道进行低效或无效循环的情况比较严重。通过堵水、深部液流转向等技术改善水驱开发效果已成为目前老油田开发的工作重点之一。为有效控制油藏裂缝、高渗条带等水流优势通道的水窜，常采用凝胶类堵剂对其实施封堵，从而使水流转向，提高注入水波及体积，改善油藏的整体水驱开发效果。

以丙烯酰胺(AM)单体为主体，配合交联剂、引发剂(过硫酸盐、偶氮等)等，使其地下聚合交联形成高强度凝胶，是用于封堵该类水流优势通道的一种有效技术手段。该体系形成的凝胶强度较高，但拉伸强度低、韧性差、易破碎，导致注入水过早突破，使注水开发效果降低。提高AM凝胶的力学性能(尤其拉伸强度、韧性)成为该技术进一步发展的方向。

AM凝胶的韧性受交联剂类型、交联度、聚合时间等多因素的影响，研究者利用多种工艺如共混聚合法、纳米粒子表面改性共聚法、原位(插层)聚合法等，在交联度、聚合时间、增韧剂等多方面做了很多工作，但在交联剂类型方面则少有人涉及，多以传统的N，N-亚甲基双丙烯酰胺为基础。N，N-亚甲基双丙烯酰胺为小分子结构，形成凝胶后，交联点之间的分子链少，且分子链的活动空间小(如图1所示)，其韧性较低，易破碎。从交联剂入手实现AM凝胶力学性能的提高是一个可行的技术思路。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大分子交联剂的制备方法，通过化学改性在大分子物质(聚丙烯酰胺)的表面引入活性基团，制备多官能团的活性大分子，以用以提高AM凝胶的力学性能。

本发明的目的还在于提供一种采用上述方法制备得到的堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂。

本发明的目的还在于提供一种采用上述大分子交联剂为原料制备得到的堵水用丙烯酰胺凝胶，其是以上述多官能团的大分子物质为交联剂，以丙烯酰胺(AM)单体为主体，配合引发剂，形成AM凝胶，以显著提高其力学性能，改变目前AM凝胶所存在的拉伸强度低、韧性差、易破碎等问题。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂的制备方法，该方法是以反相微乳液法为基础，利用含羟甲基化合物等作为改性剂在聚丙烯酰胺分子上引入活性基团，制备多官能团的大分子交联剂的方法。该方法包括以下步骤：

制备稳定的丙烯酰胺反相微乳液，通过聚合得到聚丙烯酰胺反相微乳液；

向聚丙烯酰胺反相微乳液中加入化学改性剂进行改性，在聚丙烯酰胺上引入活性基团；

利用乙醇对改性产物进行沉淀，得到活性物质，利用丙酮将活性物质洗涤至颜色变为白色，真空干燥5小时，得到白色粉末，即堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂。

在上述大分子交联剂的制备方法中，优选地，以丙烯酰胺反相微乳液的原料总质量为100％计，丙烯酰胺反相微乳液的原料组成包括：环己烷、70-76％，浓度为40％的丙烯酰胺水溶液、8-12％，Span80、4-6％，Tween60、10-14％。

在上述大分子交联剂的制备方法中，优选地，聚合过程采用光引发，所采用的光引发剂为含羰基的化合物等；更优选地，上述光引发剂为甲基乙烯基酮和/或安息香等。

在上述大分子交联剂的制备方法中，在利用光引发剂来引发聚合过程时，优选地，光引发剂的添加量控制为(浓度为40％的丙烯酰胺水溶液中的)丙烯酰胺单体质量的0.2％-0.8％。光引发剂的添加量计入大分子交联剂的原料总质量之中。

在上述大分子交联剂的制备方法中，优选地，所采用的化学改性剂为含羟甲基的化合物等；更优选地，上述化学改性剂为N-羟甲基双丙烯酰胺和/或三羟甲基氨基甲烷等。

在上述大分子交联剂的制备方法中，优选地，化学改性剂的添加量控制为(浓度为40％的丙烯酰胺水溶液中的)丙烯酰胺单体质量的25-40％。化学改性剂的添加量计入大分子交联剂的原料总质量之中。

在本发明所提供的上述大分子交联剂的制备方法中，大分子交联剂的各种原料(包括环己烷、浓度为40％的丙烯酰胺水溶液、Span80、Tween60、光引发剂、化学改性剂等)的质量百分比之和满足100％。

在上述大分子交联剂的制备方法中，优选地，化学改性之后，在聚丙烯酰胺上引入的活性基团为C＝C双键等。

本发明还提供了一种堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂，其是上述堵水用丙烯酰胺凝胶用大分子交联剂的制备方法制备得到的。