[发明专利]一种复合弱凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合弱凝胶材料技术领域，公开了一种复合弱凝胶材料及其制备方法和应用，其制备方法为：步骤1，将氧化石墨烯均匀分散于水溶剂中，获得氧化石墨烯悬浮液；步骤2，于搅拌作用下，向氧化石墨烯悬浮液中加入部分水解聚丙烯酰胺，溶胀处理后加入共价键型交联剂，养护处理后即获得复合弱凝胶材料；或向氧化石墨烯悬浮液中加入离子键型交联剂后，于搅拌作用下加入部分水解聚丙烯酰胺，溶胀处理和养护处理后即获得复合弱凝胶材料。本发明采用物理共混的方法，无需加入其它任何表面活性剂及助剂，即可使GO与HPAM形成的复合弱凝胶具有高的流体粘度、良好的耐温性及力学性能，操作工艺简单易行，极适用于特低渗油藏的控水及深部调剖。

技术领域

本发明涉及复合弱凝胶材料技术领域，尤其涉及一种复合弱凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着老油田产量下降，目前大部分油田已进入中高含水期，导致产油量递减加速。长期水驱开发使储层非均质性加剧，油藏依靠常规注水技术难以大幅度提高采收率。在这些非均质的油田中，高渗带的渗透率极高，导致出水量巨大；而特低渗带由于自身储层物性较差，存在着孔喉细小、渗流阻力大等问题，容易形成绕流和卡断现象，使大量的油滞留。常规开发技术仅能在开发初期实现高采高产，无法建立长期稳定的生产周期，导致原油最终采收率较低。将聚合物作为驱油剂用于油田开发中，发现聚合物水溶液可以阻塞高渗透区，从而降低该区域水的渗透率，有利于降低出水量。同时，其通过地层后，聚合物分子在岩石表面上适度吸附，对随后注入的水形成一种残余阻力，迫使其改变流动路线进入中、低、特低渗透区域，从而提高采收率。然而，由于地层环境的影响，聚合物容易在作用过程中受到高剪切力、高温导致其降解。因此，提高聚合物水溶液的粘度、耐温性和抗剪切性能是当前提高采收率研究方向。

主要使用的聚合物类型有三种，梳型聚合物(KYPAM)增粘性能较好，但其聚合极困难且成本较高；疏水缔合聚合物(HAP)成胶速率快，但其较难溶解、且疏水基团由于疏水作用容易发生聚集，导致分子链卷曲，导致其在高剪切作用下粘度大幅度下降；部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)作为一种线性水溶性高分子化合物，具有低初始粘度和较好的增粘性、热稳定性及无毒无臭特性，在水处理、石油、造纸、矿治、地质、轻纺、建筑等工业领域的絮凝、增稠、减阻、胶凝、粘结、阻垢等过程中有着广阔的应用前景，是新材料及高分子材料重点研究的热点之一。虽然部分水解聚丙烯酰胺热稳定性优于其它电解质，但是长期在高温下受热也会发生分解，分子链断裂导致聚合物水溶液粘度大幅度降低。通常可以通过使用适当的交联剂与部分水解聚丙烯酰胺交联聚合形成以分子间交联为主、分子内交联为辅的具有三维网络结构的弱交联体系，交联剂在部分水解聚丙烯酰胺的线性分子链间产生化学键，使线性分子链相互缠结形成网状结构，从而提高凝胶强度。

交联剂的种类较多，与HPAM交联的有共价键型(含醛化合物、酚醛树脂、脲醛树脂等)交联体系和离子键型(Al³⁺、Cr³⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺)交联体系。其中酚醛树脂交联体系具有良好的力学性能、优异的耐久性和耐水性能等优点，其和HPAM交联所形成的弱凝胶粘弹性优异，是一种制备弱凝胶的有效方法。然而，用于合成酚醛树脂交联剂的原料甲醛、苯酚和间苯二酚有毒，且存在成本较高和成胶速度慢等缺点。

为了进一步降低成本并加快反应速度，现有技术利用乙酸铬作为交联剂，Cr³⁺进入HPAM溶液中，促使HPAM分子链上不同支链间的分子内交联反应，分子链卷曲形成密实线团，同时可继续与其它分子链进行分子间交联，交联点增多，使得分子线团增大，进而使体系粘度迅速增加直至稳定，但是目前已开发的弱凝胶耐温性和抗剪切性能亟需进一步的改善。

为此，本发明提供一种复合弱凝胶材料及其制备方法和应用。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种复合弱凝胶材料及其制备方法和应用。

本发明的一种复合弱凝胶材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：