[发明专利]核壳型聚丙烯酰胺类微球、乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种核壳型聚丙烯酰胺类微球、乳液及其制备方法，主要解决现有技术中存在的制备核壳型聚丙烯酰胺大多采用分散聚合体系中含有大量易挥发物质存在安全隐患、少数采用反相乳液法得到的为类球型产物，不能证明是核壳型结构等问题。本发明采用所述微球的核为含离子单体的交联聚合物凝胶微球，由油包水的反相乳液体系经成核反应得到；所述微球的壳层为带与核单体不同或相同电性的交联聚合物凝胶，由半连续投入含引发剂的壳单体溶液于已制得的包含所述微球的核的乳液中，控制单体补加速率，使得聚合很快在油水界面完成，经包壳反应而得到的技术方案，较好地解决了该问题，可用于中高渗油田三次采油用深度调剖、堵水、驱油等的现场应用中。

技术领域

本发明涉及一种核壳型聚丙烯酰胺类微球、乳液及其制备方法。

背景技术

近几十年来，各大主力油田都相继进入高含水期，提高采收率陷入瓶颈，油藏的非均质化对水驱和化学驱驱替液波及系数的影响也日益严重，作为提高三次采油采收率的重要手段、调剖堵水技术越来越引起人们重视并己在各油田得到广泛应用。目前国内外用于调剖堵水工艺的堵水剂主要有聚合物冻胶、胶态分散凝胶(CDG)、聚合物凝胶颗粒及聚合物微球等，其中聚合物微球在深度调剖方面应用越来越广泛，研究者认识到只有通过深部调剖才能更经济有效地调整及改善油藏的非均质性，提高注入液的体积波及系数，从而提高原油采收率。深部调剖堵水理论主要是通过封堵材料随着驱替液进入地层的深部，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。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，其初始粒径小于地层孔喉直径，易于进入地层深部，能够很好的分散在注入水中，膨胀后在地层水流通道孔喉处捕集滞留，改变液流方向，微球为粘弹性球体，在地层压力波动下可变形移动和突破，产生多次封堵，具有“堵而不死”的优点，以上特点被概括为“注得进，堵得住，能移动”。

油田所用的微球调驱剂一般指含交联剂的聚丙烯酰胺类球状微粒，按照粒径的大小，一般用反相微乳液聚合法制备纳米级微球、反相乳液法制备亚微米级微球、分散(沉淀)聚合制备微米级微球、反相悬浮法制备微米至毫米级的微球。

反相微乳液聚合制得的聚丙烯酰胺纳米微球稳定性好，但粒径小，适合于低渗油藏，如CN 1903974A、CN101805423A、CN104231162A等；反相乳液聚合制得的微球粒径分布较宽，从纳米到微米，稳定性较差，如CN101619118、CN 104231168A等；分散(沉淀)聚合及反相悬浮聚合制得的微球粒径较大，很快就会分层沉底，并且这两种方法聚合中一般都会用到低沸点的有机溶剂，给生产和现场实验带来安全隐患，如CN101029109A、CN101092464A、CN102086248A等。

近年来国内在聚丙烯酰胺微球体系的制备及三次采油调剖、驱油应用方面取得了较好的进展和成果，各大石油院校、研究机构等都研制出了不同尺寸的聚合物微球，用于不同渗透率地层的调剖，但目前研究及应用较多的仍为均相微球。由于微球需要保证一定的强度才能保证有效封堵，因此微球的膨胀倍数有限，封堵能力依赖于微球的初始粒径。对于中高渗油藏来说，其孔吼直径一般都有十几甚至几十微米，初始粒径为微米级以下的微球即使在油藏条件下长期老化、膨胀后仍较难产生有效封堵；而初始粒径较大的微球一是产品不稳定，存放数天甚至数小时就会分层沉底，二是容易在注入过程中堵塞井口，到达不了地层深部。因此，需要有一种核壳型微球，进入地层后经过一定时间的老化、水解等过程，外壳逐渐破裂，露出内核部分，核壳之间可以由不同或相同电荷的静电引力或范德华力的相互作用，聚集成强度较好的微球团聚体，对中高渗地层的孔吼或裂缝产生有效封堵。但是目前研究核壳型聚丙烯酰胺微球的主要采用分散聚合工艺，如CN101735413A、CN102485830A、CN 1940008A等，都用到了乙醇、乙酸乙酯等低沸点溶剂，危险性较大，而且产品的初始粒径都到达了微米级，稳定性较差；CN102399345A虽然采用了反相乳液法制得了亚微米级核壳型微球，但采用多步加料进行的包壳工艺最后得到的为类球型产物，不能证明是正向核壳型结构。