[發明專利]一種復合弱凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211432914.6
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115672211A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 張新孟;姚媛媛;王寧
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學;西安石油大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;E21B43/16
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 莊華紅

本發明屬于復合弱凝膠材料技術領域，公開了一種復合弱凝膠材料及其制備方法和應用，其制備方法為：步驟1，將氧化石墨烯均勻分散于水溶劑中，獲得氧化石墨烯懸浮液；步驟2，于攪拌作用下，向氧化石墨烯懸浮液中加入部分水解聚丙烯酰胺，溶脹處理后加入共價鍵型交聯劑，養護處理后即獲得復合弱凝膠材料；或向氧化石墨烯懸浮液中加入離子鍵型交聯劑后，于攪拌作用下加入部分水解聚丙烯酰胺，溶脹處理和養護處理后即獲得復合弱凝膠材料。本發明采用物理共混的方法，無需加入其它任何表面活性劑及助劑，即可使GO與HPAM形成的復合弱凝膠具有高的流體粘度、良好的耐溫性及力學性能，操作工藝簡單易行，極適用于特低滲油藏的控水及深部調剖。

技術領域

本發明涉及復合弱凝膠材料技術領域，尤其涉及一種復合弱凝膠材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著老油田產量下降，目前大部分油田已進入中高含水期，導致產油量遞減加速。長期水驅開發使儲層非均質性加劇，油藏依靠常規注水技術難以大幅度提高采收率。在這些非均質的油田中，高滲帶的滲透率極高，導致出水量巨大；而特低滲帶由于自身儲層物性較差，存在著孔喉細小、滲流阻力大等問題，容易形成繞流和卡斷現象，使大量的油滯留。常規開發技術僅能在開發初期實現高采高產，無法建立長期穩定的生產周期，導致原油最終采收率較低。將聚合物作為驅油劑用于油田開發中，發現聚合物水溶液可以阻塞高滲透區，從而降低該區域水的滲透率，有利于降低出水量。同時，其通過地層后，聚合物分子在巖石表面上適度吸附，對隨后注入的水形成一種殘余阻力，迫使其改變流動路線進入中、低、特低滲透區域，從而提高采收率。然而，由于地層環境的影響，聚合物容易在作用過程中受到高剪切力、高溫導致其降解。因此，提高聚合物水溶液的粘度、耐溫性和抗剪切性能是當前提高采收率研究方向。

主要使用的聚合物類型有三種，梳型聚合物(KYPAM)增粘性能較好，但其聚合極困難且成本較高；疏水締合聚合物(HAP)成膠速率快，但其較難溶解、且疏水基團由于疏水作用容易發生聚集，導致分子鏈卷曲，導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)作為一種線性水溶性高分子化合物，具有低初始粘度和較好的增粘性、熱穩定性及無毒無臭特性，在水處理、石油、造紙、礦治、地質、輕紡、建筑等工業領域的絮凝、增稠、減阻、膠凝、粘結、阻垢等過程中有著廣闊的應用前景，是新材料及高分子材料重點研究的熱點之一。雖然部分水解聚丙烯酰胺熱穩定性優于其它電解質，但是長期在高溫下受熱也會發生分解，分子鏈斷裂導致聚合物水溶液粘度大幅度降低。通?？梢酝ㄟ^使用適當的交聯劑與部分水解聚丙烯酰胺交聯聚合形成以分子間交聯為主、分子內交聯為輔的具有三維網絡結構的弱交聯體系，交聯劑在部分水解聚丙烯酰胺的線性分子鏈間產生化學鍵，使線性分子鏈相互纏結形成網狀結構，從而提高凝膠強度。

交聯劑的種類較多，與HPAM交聯的有共價鍵型(含醛化合物、酚醛樹脂、脲醛樹脂等)交聯體系和離子鍵型(Al³⁺、Cr³⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺)交聯體系。其中酚醛樹脂交聯體系具有良好的力學性能、優異的耐久性和耐水性能等優點，其和HPAM交聯所形成的弱凝膠粘彈性優異，是一種制備弱凝膠的有效方法。然而，用于合成酚醛樹脂交聯劑的原料甲醛、苯酚和間苯二酚有毒，且存在成本較高和成膠速度慢等缺點。

為了進一步降低成本并加快反應速度，現有技術利用乙酸鉻作為交聯劑，Cr³⁺進入HPAM溶液中，促使HPAM分子鏈上不同支鏈間的分子內交聯反應，分子鏈卷曲形成密實線團，同時可繼續與其它分子鏈進行分子間交聯，交聯點增多，使得分子線團增大，進而使體系粘度迅速增加直至穩定，但是目前已開發的弱凝膠耐溫性和抗剪切性能亟需進一步的改善。

為此，本發明提供一種復合弱凝膠材料及其制備方法和應用。

發明內容

為了解決上述現有技術中的不足，本發明提供一種復合弱凝膠材料及其制備方法和應用。

本發明的一種復合弱凝膠材料及其制備方法和應用是通過以下技術方案實現的：