[发明专利]一种微米级共聚物微球及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子共聚物微球，尤其涉及一种微米级共聚物微球及制备方法，所述的微米级共聚物微球用作为油田开采调堵剂或封堵剂。

背景技术

目前，大部分油气藏呈非均质性特征，且进入高含水或特高含水开发阶段。这类非均质油气藏相比于均质油气藏，表现出油气资源利用率低、开发效益低的特点。在注水开采这类非均质油气藏过程中，油气层间的深部窜流和层内深部绕流现象严重，造成注入水沿高渗带或优势通道突进，产生无效循环。在中低渗透油气层注水开采中，注水波及不到的部位受效很低，致使油气采收率很低。近年来，发展的聚合物微球技术是一种新型深部油气层的调堵技术，该技术设计原理是针对油气藏岩石孔喉的尺度特征，合成与之相匹配的聚合物微球，这些微球在油气层孔喉中产生运移、封堵、变形及再运移封堵效应，直至在地层深处逐级封堵水窜优势通道，实现油气层深部孔道的调堵效果，从而提高水驱油的采收率。

实际上，现有技术中的聚合物微球，也用于钻井、完井工程的封堵或堵水作业的封堵剂。现有技术的丙烯酰胺类共聚物引进新型抗温抗盐性单体共聚或交联，提供多种聚合物微球调堵剂。但是，这些现有技术所合成的聚合物微球在地层水、油藏温度、压力、矿化度等多重因素作用下，易产生降解、絮凝沉淀、失效等问题，使其调堵效果不显著，这主要源于共聚单体的有效性及其共聚反应特性。

现有技术中，针对不同类型油藏特点和不同开发阶段的封堵或堵水技术要求，已研制出系列堵水材料。将现有技术中的堵水材料分类为：(1)水泥类堵剂，如油基水泥、水基水泥、活化水泥和微细水泥等；(2)无机盐沉淀类堵剂，以水玻璃为主；(3)聚合物冻胶类堵剂，主要包括合成聚合物、天然改性聚合物、生物聚合物等；(4)颗粒类堵剂，包括钠基膨润土、果壳、青石粉、石灰乳、轻度交联的聚丙烯酰胺颗粒、聚乙烯醇颗粒等；(5)改变岩石润湿性的堵剂，主要包括阳离子聚丙烯酰胺堵水剂、有机硅类堵水剂、活性稠化油、氰凝等。

现有技术(王艳丽，谭德新，张明旭，张彬.无皂乳液制备小微球聚合型P(AMPS-MMA)微球，高分子材料科学与工程，2010，26(4)：149-152.)，采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为功能单体与甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行无皂乳液共聚，得到了小微球集合型P(AMPS-co-MMA)微球，平均粒径大约为20μm，呈单分散性，每个微球都由更小的微球聚合而成，小微球的粒径约为0.1μm，但该体系由于没有加交联剂导致合成出的微球球形度不好，且聚合率低。

现有调堵或封堵工艺技术，存在的问题可归结为：(1)无机物体系具有较高的强度，能封堵高渗透带，但易堵死油气流动通道、封堵段处于浅层、封堵段难移动或不移动，这都很不利于油气层深部及后续调堵工艺实施；(2)有机物体系堵而不死、可移动、能实现深部调堵，但封堵强度低、封堵有效期短；(3)聚丙烯酰胺为主的交联体系，成胶条件苛刻、堵塞程度低，不适宜油气层大孔道和裂缝性油藏。

针对现有技术存在的问题，尤其是聚合物微球调堵技术存在的不足，本发明提出采用悬浮聚合技术，提供一种微米级共聚物微球及制备方法。本发明采用亲油性单体、亲水性单体和交联剂等为原料，制备一种微米级交联共聚微球，该共聚物微球作为抗温抗盐堵剂，用于非均质油气藏的调堵、暂堵或封堵。

与现有技术相比，本发明提供的共聚微球的制备方法易于实施，反应条件温和；所制备的微球表面光滑，粒径可控，呈多分散性，适宜复杂油气孔道的调堵、暂堵或封堵；所制备的共聚微球粘度低，易泵入，具有抗温抗盐性，可用污水配制，具有吸水膨胀性，吸水膨胀后封堵油藏孔道或裂缝。

为达到上述目的，本发明提供的一种微米级共聚物微球，是由亲油性单体、亲水性单体和交联剂共聚合而得；所述的微米级共聚物微球，按质量份组成的原料及其处理过程为：首先，80.0～99.0份亲油性单体，反应前用等体积的质量浓度5.0％氢氧化钠溶液洗至无色，接着用去离子水洗涤至中性，无水硫酸钠干燥，再减压蒸馏即得提纯的单体；其次，所述的经处理的80.0～99.0亲油性单体、0.5～10.0份亲水性单体、0.5～10.0份交联剂、0.5～6.0份引发剂及0.5～6.0份悬浮剂，组成反应体系。

发明内容

一种微米级共聚物微球，各组分相对于单体总质量份组成如下：