[發明專利]一種帶壓暫堵用熱降解水凝膠

有效

• 申請號: 202010139200.0
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111205392B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 程立;廖銳全;李振;汪瀛
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/58;C08F220/18;C08F220/34;C08F222/38;C08F218/08;C08F220/54;C08F226/02;C09K8/508;C09K8/516
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺

本發明提供了一種帶壓暫堵用熱降解水凝膠，該帶壓暫堵用熱降解水凝膠以單體、偶氮類還原劑和氧化劑作為原料，所述偶氮類還原劑中具備有兩類不同的功能基團，一是具有熱降解性的偶氮基團，二是兩端具有易與氧化劑發生反應的功能基團，兩端各生成一個自由基，該自由基可與乙烯基單體發生聚合反應連接入聚合物長鏈。本申請中通過采用氧化還原法將不穩定的偶氮基團引入到聚合物長鏈中，因此制備出含有偶氮基團的不穩定長鏈聚合物，賦予凝膠材料高粘彈性(10⁶mPa.s)的同時，使其兼具可熱自降解性能，可有效實現凝膠段塞在井筒內的帶壓暫堵，其在40～150℃的工作溫度下帶壓暫堵時間可達50h，而后逐漸完成降解成流體狀態。

技術領域

本發明涉及石油帶壓作業技術領域，尤其涉及一種帶壓作業用熱自降解暫堵水凝膠。

背景技術

帶壓作業是一種在井口帶壓的情況下起下管柱以及井下工具的作業方式，它可以在不改變井內壓力的情況下實現井下作業，對于保護儲層、提高注水效率和油氣采收率具有很大的意義。帶壓過程中的封堵技術主要包括在井筒內進行機械式封堵和化學式封堵。當井壁污染比較嚴重、附著大量死油死蠟時、或者存在油管結垢、腐蝕穿孔以及長段多孔管柱或者工具串油水井等問題無法實現機械式封堵時，只能采用化學式封堵的辦法。

化學式封堵技術是通過在井口注入設計量的凝膠基液，在井下侯凝成膠，通過其膠體強度、黏彈性以及和管壁之間的黏附性能起到封隔井下壓力的作用，即利用凝膠段塞“軟固體”的粘彈特性實現封堵，為保護儲層，鉆完井或修井作業結束后，為減少儲層污染，需將凝膠段塞破膠后以流體的形成排出井筒外。因此，具有熱自降解特能的凝膠材料對于帶壓作業技術的完善和推廣具有重要意義。

綜合來看，帶壓暫堵對凝膠段塞提出的性能要求主要包括兩個方面：成膠和破膠。其中，制備凝膠的方法和材料有很多，但是對于實現井下自破膠，目前提出的方法主要是微膠囊技術，而且主要用于壓裂領域。例如中國發明專利CN 110283579A提供了一種溫度響應型微凝膠，該微凝膠用于轉向壓裂工藝中對于原有裂縫進行暫堵。上述溫度響應型微凝膠通過將帶有偶氮基團的具有熱降解性的交聯劑與丙烯酰胺進行交聯反應而制得，其在施工完后在儲層溫度下能夠自動降解成小分子片段，自動解堵，對儲層傷害較小。該微凝膠在80℃降解4h，微凝膠轉變為澄清透明的溶液。

然而在井內帶壓暫堵領域，由于凝膠段塞的承壓能力與破膠性能之間的矛盾性，而且井內對環境敏感型凝膠可調控的條件非常有限，如光、電、磁和pH值等因素，在井下環境下均無法有效調控。因此，在壓裂領域中所出現的井下自破膠并不適用于井內帶壓暫堵領域，目前在本領域中自破膠的概念基本沒有提出過，絕大多是采取物理破膠的方式。所以說在本領域中一旦實現自破膠，不僅可以大大提高作業效率，降低作業成本，而且對于減少儲層傷害，提高油氣采收率都具有重要意義。綜上所述，一種簡單有效地制備熱自降解性能的凝膠材料的方法在帶壓暫堵領域具有非常廣闊的應用前景。

發明內容

本發明提供了一種帶壓暫堵用熱降解水凝膠，該帶壓暫堵用熱降解水凝膠通過將不穩定的功能基團引入到聚合物長鏈中，賦予凝膠材料高粘彈性(10⁶mPa.s)的同時，使其兼具可熱自降解性能，可有效實現凝膠段塞在井筒內的帶壓暫堵，其在40～150℃的工作溫度下帶壓暫堵時間可達50h，而后逐漸完成降解成流體狀態。

實現本發明上述目的所采用的技術方案為：

一種帶壓暫堵用熱降解水凝膠，采用以下方法所制備：(1)、將單體和水進行混合，然后充分攪拌至轉變為澄清透明的混合體系，所述混合體系中單體的質量百分比為10～40％；

(2)、將混合體系置于恒溫反應器內，反應溫度21～35℃條件下，持續攪拌并通入氮氣；

(3)、將偶氮類還原劑和氧化劑按照1：0.1～2的摩爾比加入到上述混合體系中，黑暗環境下持續恒溫攪拌反應0.3～4h；