[发明专利]一种高强度高耐温聚合物纳米微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度高耐温聚合物纳米微球的制备方法，本发明制备的高强度高耐温聚合物纳米微球可广泛应用于油田调剖和驱油、重金属离子和染料吸附与分离和水处理等。

背景技术

在油藏的开发历程中，注水开发是补给地层能量，提高石油采收率的最经济和有效手段。由于我国油藏大部分属于陆相沉积，含油饱和度相对较低，储层分散，渗透率级差大，因此，注水开发往往形成水相大型渗流通道，注入水不能在油藏中有效地推动原油，很快地从油井流出，形成无效循环，致使油井含水上升很快，造成水淹。目前，现有调剖技术的深部调剖效果不佳，以聚丙烯酰胺为主的各种地下交联凝胶类调驱体系，其成胶条件苛刻，堵塞程度低，不适合大孔道和裂缝油藏，耐温在90℃以下，注入水矿化度不得超过50000 mg/L，交联时间较慢，交联体系在地层孔隙内长时间的运移造成扩散、稀释、剪切、降解等，从而造成本来在地面成胶条件就苛刻的交联体系在地下成胶情况变差，甚至造成部分交联体系无法交联；同时，目前油田需进行调驱作业的井组或区块基本上是经过长期注水开发形成水驱大孔道的注水井，此类凝胶强度低，形成凝胶条件苛刻，很难起到较好的深部液流转向作用。预交联凝胶颗粒在一定程度上容易形成表面堵塞，且对施工工艺有一定的要求。另外，颗粒对渗透率大小也有一定限制。微生物类深部调剖剂则会由于微生物过度生长而引起井堵塞。沉淀型无机盐类深部调剖剂不适合严重非均质地层。泡沫深部调剖剂有效期短，施工工艺复杂。粘土胶聚合物絮凝深部调剖剂自然选择性较差；现场施工需要专用设备；注入性较差，使大剂量注入受到限制。含油污泥深部调剖剂受原料产地及产量限制，不易在其他油田推广；阴、阳离子聚合物深部调剖剂的调剖效果受交替注入顺序、注入浓度和注入比例影响较大，这也限制了其大规模推广。

深部调剖堵水理论的原理是通过封堵材料随着驱替液进入地层的深部并封堵高渗水通道，造成液流改向，达到扩大水驱波及体积的目的，因此好的深部调剖堵水材料应该具备“进得去,堵得住,能移动”的特性。“进得去”要求材料在水中稳定存在,且初始尺寸必须小于地层孔喉直径，地层孔喉直径一般为几百纳米至几十微米,因此,能够进入到油层深部的材料应该是纳米/微米材料。

聚合物微球技术是近年来发展起来的一种新型深部调剖堵水技术，聚合物微球体系可以直接使用油田回注污水配制，回避了使用HPAM/ 柠檬酸铝交联聚合物溶液时对配制水水质的严格要求，拓宽了交联聚合物溶液深部调剖技术的使用范围。对注入水和地层水的温度和矿化度没有要求，适用于各类注水开发油藏；耐高温高盐，注入无粘度、无污染、成本较低，因此在油田开采技术中有重要的应用前景。该技术依靠纳米级和微米级遇水可弹性膨胀的微球来逐级封堵地层孔喉，实现其逐级深部调剖堵水的效果。现场实施深部调剖时，可以根据不同阶段的要求调节聚合物微球的注入浓度，以保证有效深部调剖所需微球的数量。

程诗胜等发现聚合物微球驱大大提高了中低渗透层采收率，改善了油藏非均质性。曹毅等采用反相乳液聚合制备的JYC-1 聚合物微球水化膨胀时间长，粒径分布范围可控，可在油藏深部产生封堵调驱作用，在高含水非均质油藏中的适应性强，提高采收率效果明显。李洪涛等发现活性微球能够封堵地层渗流通道的孔喉位置, 具有逐级逐步液流改向, 达到深部调剖的功能。聚合物微球能够适应杂斯N1-N21油藏的高温高盐高矿化度的地质条件, 能够满足其深部调剖的要求。王涛等在孤岛油田东区试验区内注入聚合物微球后,发现注水井的吸水剖面有很大改观, 微球技术可以扩大波及体积, 较好地改善地层的非均质性，提高原油产量。宋岱锋等发现在低渗(0.42μm²) 岩心中注入溶胀15天的纳米聚合物微球时封堵率最高(40 %) 。王代流等发现交联聚合物微球在60℃条件下、用孤岛回注污水溶胀10d后，粒径中值增大了34倍。交联聚合物微球分散体系的单管封堵率大于92%，双管岩心驱油实验提高采收率大于11%, 交联聚合物微球分散体系完全能够满足孤岛油田高渗透油藏深部调驱的要求。王聪等发现聚合物微球能有效封堵高渗层，提高中低渗层的吸水能力, 增产原油。张艳辉等发现纳米级别的聚合物微球经水化膨胀后可以达到微米级别，对于渗透率小于4000×10^-3μm²以下的地层具有较好的封堵能力；水化膨胀后的微球在多孔介质中能够实现有效封堵，压力上升后能够突破运移，实现深部调驱。