[发明专利]调剖用增强聚丙烯酰胺微球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种合成的聚丙烯酰胺类聚合物凝胶微球，主要解决的技术问题是现有聚丙烯酰胺凝胶微球膨胀速率不具备缓膨特征的问题，本发明通过采用聚丙烯酰胺类聚合物凝胶微球，包括以下结构单元：丙烯酰胺结构单元、阴离子单体结构单元或阳离子单体结构单元、非离子单体结构单元、交联剂结构单元和改性纤维素结构单元；其中，所述丙烯酰胺结构单元、阴离子单体结构单元或阳离子单体结构单元、非离子单体结构单元构成聚合物主链结构，所述交联剂结构单元与聚合物主链形成交联结构，所述改性纤维素结构单元与交联结构相互穿插形成网络结构的技术方案，较好地解决了该问题，可以适用于现有的传统调剖堵水工艺。

技术领域

本发明涉及一种合成的聚丙烯酰胺类聚合物凝胶颗粒，具体的涉及一种微米到毫米尺寸的聚丙烯酰胺复合凝胶微球，可在三次采油中作为调剖堵水剂使用。

背景技术

石油被誉为“工业的血液”，是现代工业最主要的能源之一，然而我国石油的对外依存度居高不下，非常不利于国家的长期能源战略安全。我国的油田主要是陆相沉积油田，非均质性严重，各大油田均已进入三次采油阶段，前期采油过程中大量的注水等导致油藏含水量高，非均质性严重，容易造成注入液从高渗层窜入生产井，降低驱油效率等。交联聚合物由于能封堵高渗透层，调整液流走向，在调剖堵水方面起到了重要的作用。

利用聚丙烯酰胺在多孔介质中的吸附和机械捕集可以有效的封堵高含水层的机理由Needham在1974年最先提出，在此基础上引发了将吸水树脂类的凝胶颗粒用于化学调剖堵水的一系列研究。研究显示，凝胶颗粒对非均质性强，含水率高，大孔道的油田深部调剖有较好的效果。由于凝胶颗粒吸水膨胀后具有一定的变形能力，可以在一定压差下通过变形移动进入地层深处，在地层深处由于地层压力逐渐降低，颗粒不断吸水后膨胀涨大，滞留在孔道中堵塞大孔道，进而调整地层渗透率，起到深部液流转向的作用。

凝胶颗粒具有以下优点：1、合成中形成凝胶，交联稳定，避免了地下交联体系对矿藏条件敏感的缺点，适应性广泛。2、膨胀后的凝胶具有一定的变形能力，可以在一定压差下变形通过孔道，进入油藏深部。3、交联网络赋予了凝胶颗粒较好的热稳定性。4、使用工艺简单，可以与其他工艺配合使用。

但是随着油田开发的需求进一步提高，继承了传统吸水树脂诸多优点的凝胶颗粒在调剖堵水过程中也出现了很多问题。在深度调剖的要求中，注入地层的初期需要凝胶颗粒封堵能力较弱，可以在孔道中变形通过，而进入地层深处后才需要其能起到封堵的作用，而随着凝胶网络在矿藏条件下的降解，凝胶颗粒的封堵能力是逐渐失效的。深度调剖要求一种能缓慢膨胀，甚至是前期膨胀较小，后期膨胀倍数增加的能力，而传统的吸水树脂类凝胶颗粒则是前期膨胀较为迅速，后期膨胀缓慢，不具备缓膨这种特征，因此不利于深度调剖。

纤维素是自然界产量最大的天然高分子，价格低廉。同时由于纤维素分子中环状结构的存在使其分子链具有较强的刚性，也使得添加了纤维素的凝胶网络有较强的弹性，同时我们可以知道的是，作为多糖类的纤维素，在酸性、碱性、热、氧等多种条件下均会逐步降解。因此，纤维素可以作为一种调控凝胶长期性能的手段之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是解决现有聚丙烯酰胺凝胶微球膨胀速率不具备缓膨特征的问题。提供一种聚丙烯酰胺类聚合物凝胶微球，通过引入纤维素在聚丙烯酰胺凝胶中形成双重互穿网络保证在膨胀初期聚合物凝胶微球的强度，同时通过纤维素在水中的降解失效实现凝胶微球后期膨胀加速的效果。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种解决技术问题之一中的聚丙烯酰胺-纤维素凝胶微球的合成制备方法，采用反相悬浮聚合，共沸除水获得聚丙烯酰胺-纤维素凝胶微球的干粉。