[發明專利]一種聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201410851643.7
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104479151A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 李宜坤;許寒冰;劉敏;呂靜;魏發林;郭春秋;程木偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08L79/02;C08L33/26;C08F220/56;C08F220/18;C08F2/30;C09K8/44;C09K8/588
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種可作為高溫油氣井堵水、高溫注水井調剖的材料及其制備方法，特別涉及一種聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑及其制備方法，屬于油田化學技術領域。

背景技術

隨著油氣田開發向深層高溫(90℃-120℃)油氣藏的不斷推進，高溫油氣田堵水調剖劑就成為一個研究內容。應用于中低溫(30℃-90℃)油氣田的聚丙烯酰胺交聯體系在高溫環境中降解嚴重，有效期短，失去了礦場工業應用的意義。因此，需要研究高溫材料以適應高溫油田堵水調剖的需要。

國外，1999年Halliburton公司的Mary?Hardy等人在SPE上發表論文，介紹了一種新的用聚乙烯亞胺做交聯劑的體系在碳酸鹽巖油藏堵水試驗情況。此后，2005年荷蘭Delft?University大學G.A.Al-Muntasheri等人發表該種體系的高溫交聯機理論文。2013年Halliburton公司B.R.Reddy等人總結了該種體系的研究進展。

國內，2007年賈艷平等人發表聚乙烯亞胺凍膠成凍影響因素研究，2010年趙夢云等人發表高溫穩定剪切條件下聚乙烯亞胺凍膠成膠性能研究。

然而，國外的論文皆提及聚乙烯亞胺體系的性能及應用情況，卻沒有關于該體系制備方法的內容。而國內所用的聚合物為聚丙烯酰胺，耐溫穩定性考察溫度為90℃-120℃，時間2個月。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑及其制備方法，該堵水調剖劑耐溫達140℃，具有高溫油氣田堵水調剖的良好應用前景。

為達到上述目的，本發明提供了一種聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑的制備方法，其包括以下步驟：

(1)制備丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物；

(2)將步驟(1)得到的二元共聚物與聚乙烯亞胺進行交聯反應，得到聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑。

在上述制備方法中，優選地，步驟(1)包括在30-45℃條件下，向反應容器中依次加入水、丙烯酸叔丁酯、非離子表面活性劑、丙烯酰胺、過氧化物引發劑得到反應體系，然后將上述反應體系升溫至60-65℃，恒溫反應4-6h，得到丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物。

在上述制備方法中，優選地，該制備方法還包括加入非離子表面活性劑后進行攪拌的步驟；優選地，所述攪拌速度為500-750轉/分，攪拌時間為20-40min。

在上述制備方法中，優選地，所述步驟(2)包括：向反應容器中依次加入水、步驟(1)制得的丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物、聚乙烯亞胺，攪拌均勻，得到聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑。該聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑為具有粘彈性的膠體。

在上述制備方法中，優選地，其包括以下步驟：

(1)在30-45℃條件下，向反應容器中加入水，攪拌；

加入丙烯酸叔丁酯、非離子表面活性劑，攪拌20-40min；

加入丙烯酰胺，過氧化物引發劑，再加入水，升溫至60-65℃，恒溫反應4-6小時，得到丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物；

(2)向反應容器中加入水，攪拌；

加入所述丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物；

加入聚乙烯亞胺，攪拌至均勻，得到二元共聚物與聚乙烯亞胺的交聯體系，即聚乙烯亞胺交聯高溫堵水調剖劑。

在上述制備方法中，優選地，在步驟(1)中，丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的摩爾比為9:1；

更優選地，水的用量為153.834mL-156.194mL、丙烯酸叔丁酯的用量為7.126g、非離子表面活性劑的用量為1-3g、丙烯酰胺的用量為35.5g、過氧化物引發劑的用量為0.18-0.54g。

制備烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物時，兩種主劑的配比是通過計算反應物參與反應基團的摩爾比(9:1)得到，反應條件是高產率和易操作兩種要求優化的結果。

在上述制備方法中，優選地，所述非離子表面活性劑包括聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯中的一種；

所述過氧化物引發劑包括過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的一種。

在上述制備方法中，優選地，在步驟(2)中，所述丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物的質量濃度10％，其加入量為30mL；聚乙烯亞胺的質量濃度25％，其加入量為8mL。步驟(1)是溶液聚合，反應后的體系是包含丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的二元共聚物的混合溶液。聚乙烯亞胺為工業品，其是一種溶液。