一种用于控制CO制造技术

本发明专利技术总体上涉及用于CO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于控制CO2一致性和阻止CO2泄漏的再交联颗粒凝胶相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119(e)条例，本申请要求于2018年8月31日提交的申请号为62,725,610，题为“Re-crosslinkingParticleGelforCO2ConformanceControlandCO2LeakageBlocking”的美国临时专利申请的优选权，其全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于CO2-EOR和CO2封存的颗粒凝胶的组合物。更具体地，本专利技术总体上涉及可以在地下条件下再交联的耐CO2的颗粒凝胶。这些颗粒凝胶可以被部署来改善CO2驱油，CO2吞吐或水替代气体(WAG)的一致性。这些应用还涉及CO2存储，例如阻止CO2泄漏和类似的CO2处理。
技术介绍
二氧化碳强化采油法(CO2-EOR)作为一项重要的碳捕获和封存(CCS)技术，有助于减少美国市场上数十亿吨的温室气体(GHG)的排放。在美国市场上已经建立或正在启动大量的CO2-EOR项目。例如，据报道，在西得克萨斯州的二叠纪盆地中，可以封存约三千克的二氧化碳，产生一千克的石油。尽管在工业上取得了显著的成功，但仍阻碍了CO2-EOR的增量采油。当CO2旁路涵盖了油藏的非均质性时，这种CO2驱油的缺陷将更加严重。因此，为了解决旁路和非均质问题，对凝胶处理进行了广泛的研究并实施这些凝胶处理以改善CO2的一致性。通常，常规的凝胶系统包括原始的预制颗粒凝胶(“PPG”)，由于“挤出”，已发现这些预制颗粒凝胶不足以补救油藏的裂缝或管道。而且，具有高扩散性的超临界CO2容易突破凝胶包内的间隔，从而使堵塞性能恶化。因此，仍然试图对凝胶制剂作进一步的改善。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施例总体涉及用于控制流体流动的可溶胀组合物。通常，所述可溶胀组合物包含聚合物基质、第一交联剂和第二交联剂。此外，所述聚合物基质包含具有再交联部分的第一单体，具有耐酸性部分的第二单体和具有亲CO2部分的第三单体。本专利技术的一个或多个实施例总体涉及形成可溶胀组合物的方法。通常，该方法包括：(a)在第一交联剂和第二交联剂的存在下，聚合具有再交联部分的第一单体，具有耐酸性部分的第二单体和具有亲CO2部分的第三单体，以形成聚合物基质；(b)干燥所述聚合物基质以形成干燥的聚合物基质；(c)研磨所述干燥的聚合物基质以形成所述可溶胀组合物。本专利技术的一个或多个实施例总体涉及一种改变或控制地下环境中存在的流体的方法。通常，该方法包括：(a)将可溶胀组合物引入地下环境，以使所述可溶胀组合物接触流体，其中所述可溶胀组合物包含聚合物基质，该聚合物基质包含多个可交联聚合物链、第一交联剂和第二交联剂，并且其中所述第二交联剂的至少一部分散布在所述可交联聚合物链之间；(b)在所述第二交联剂暴露于流体中时，允许所述第二交联剂与所述可交联聚合物链缔合，从而形成溶胀的组合物；以及(c)利用所述溶胀的组合物至少部分地控制地下环境内的流体流动。另外，所述聚合物基质包含具有再交联部分的第一单体，具有耐酸性部分的第二单体和具有亲CO2部分的第三单体。附图说明本文参考以下附图描述本专利技术的实施例，其中：图1描绘了具有本专利技术的CO2-RPPG的示例性CO2-封堵方法。具体实施方式本专利技术总体上涉及用于CO2-EOR和CO2封存的颗粒凝胶的组合物。更具体地，本专利技术总体上涉及可以在地下条件下再交联的耐CO2的颗粒凝胶。这些颗粒凝胶可以被部署来改善CO2驱油，CO2吞吐或水替代气体(WAG)的一致性。本专利技术的颗粒凝胶的应用还可以涉及CO2封存，例如阻止CO2泄漏和类似的CO2处理。在各种实施例中，提供了一种新型的颗粒凝胶，其可以在地下条件下重新交联并在超临界CO2中保持稳定。本文公开的本专利技术的颗粒凝胶可称为耐CO2的再交联的预制颗粒凝胶(“CO2-RPPG”)。通常，在一个或多个实施例中，CO2-RPPG包括：(a)聚合物基质，(b)交联剂I，(c)交联剂II，和(d)添加剂，其中所有上述组分在合成时均匀地分布在CO2-RPPG。在某些实施例中，所述聚合物基质包含三个单体部分，其可包括：(i)具有再交联部分的第一单体，(ii)具有耐酸性部分的第二单体，和(iii)具有亲CO2部分的第三单体。这些部分可以增强和促进与交联剂II的交联，从而防止颗粒凝胶脱水并调节亲水性和CO2亲和性的亲和力。此外，在各种实施例中，CO2-RPPG可用于如图1所示的CO2-封堵方法中。如图1中的步骤I所示，注入井和钻孔可能受到某些地下条件下的影响，这些地下条件具有较高的CO2流量。因此，如图1的步骤II所示，可以使用盐水或采出水作为载液将CO2-RPPG颗粒泵入油田的注入井或钻孔中。当处于这些地下条件下时，可以将由聚合物基质和交联剂I预制的CO2-RPPG颗粒与吸收在聚合物基质上的未反应的交联剂II一起运输到目标区域中。CO2-RPPG颗粒在放入目标区域后，可能会积聚在裂缝或管道中，其中交联剂II将逐渐从前体中解吸。在油藏温度的刺激下，活性交联剂II将使CO2-RPPG的所有颗粒粘在一起，从而通过交联反应生成弹性本体凝胶(如图1的步骤III所示)。该过程，特别是处理时间，将取决于油藏温度和载液的盐度，其中可以通过引入试剂或添加剂来人工控制载液的盐度。在重新交联之后，具有良好机械完整性的稳定的凝胶将阻塞目标区域或旁路区域，从而将追逐的流体(例如，CO2或水)转移至未波及区域，如图4的步骤IV所示。因此，再交联的凝胶可以充当强大的CO2封堵剂，并且不会因CO2引起的脱水或其他化学降解。因此，本专利技术的CO2-RPPG可以克服先前的聚合物凝胶的缺陷，特别是与挤出、脱水和机械脆弱性有关的缺陷，并为控制CO2一致性和阻止CO2泄漏提供了更好的选择。如上所述，CO2-RPPG通常包含聚合物基质、交联剂I、交联剂II和添加剂，其中当合成时，所有组分均均匀地分布在CO2-RPPG中。使用多种化学成分合成CO2-RPPG。通常，在各种实施例中，CO2-RPPG可占包含至少50wt％、60wt％、70wt％、80、90wt％、95wt％或99wt％的聚合物基质。此外，在各种实施例中，CO2-RPPG可包含至少0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12、0.14或0.16和/或小于20wt％、15wt％、10wt％、5wt％、4wt％、3wt％、2wt％、或1wt％的交联剂I，交联剂II和/或添加剂。此外，在各种实施例中，CO2–RPPG中的交联剂I与交联剂II的摩尔比为1:50至50:1，40:1至1:40，30:1至1:30，20:1至1:20，或10：1至1:10。通常，在各种实施例中，形成CO2-RPPG的方法可包括：(a)在第一交联剂I和第二交联剂II的存在下，聚合具有再交联部分的第一单体，具有耐酸性部分的第二单体和具有亲CO2部分的第三单体，以形成聚合物基质；(b)干燥聚合物基质以形成干燥的聚合物基质；(c)研磨干燥的聚合物基质以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制流体流动的可溶胀组合物，所述可溶胀组合物包含聚合物基质、第一交联剂和第二交联剂，其中所述聚合物基质包含具有再交联部分的第一单体，具有耐酸性部分的第二单体，和具有亲CO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180831 US 62/725,6101.一种用于控制流体流动的可溶胀组合物，所述可溶胀组合物包含聚合物基质、第一交联剂和第二交联剂，其中所述聚合物基质包含具有再交联部分的第一单体，具有耐酸性部分的第二单体，和具有亲CO2部分的第三单体。


2.根据权利要求1所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述组合物为凝胶形式。


3.根据权利要求1或2所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述聚合物基质、所述第一交联剂和所述第二交联剂形成均质混合物。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述组合物为颗粒形式。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体在7.0的中性pH下具有阴离子电荷。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体包含水溶性羧酸。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体包含丙烯酸的钠盐，丙烯酸的钾盐和丙烯酸的铵盐，甲基丙烯酸，马来酸，衣康酸，2-丙酸，2-甲基-2-丙酸，或其组合。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体是非离子的，并且在4至10的pH范围内不带电荷。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体包括N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、马来酸酐、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、N-乙烯基甲酰胺或其组合。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体包括阴离子单体和非离子单体。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一单体包括丙烯酰胺或其衍生物。


12.根据权利要求1-11中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包括pka小于4的单体。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包括磺酸盐、硫酸盐或磷酸盐。


14.根据权利要求1-13中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包含乙烯基磺酸钠、乙烯基磺酸钾、苯基乙烯基硫酸钠、苯基乙烯基硫酸钾、乙烯基硫酸钠、乙烯基硫酸钾或其组合。


15.根据权利要求1-14中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸钠盐。


16.根据权利要求1-15中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包含水溶性阳离子单体。


17.根据权利要求1-16中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包含二烯丙基二甲基氯化铵、(3-(甲基丙烯酰氨基)丙基)三甲基氯化铵、(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)三甲基氯化铵、乙烯基苄基三甲基氯化铵，或其组合。


18.根据权利要求1-17中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包含丙烯酸二甲基氨基乙基丙烯酸甲酯氯化季铵盐、丙烯酸二甲基氨基乙基丙烯酸苄酯氯化季铵盐、甲基丙烯酸二甲基氨基乙基甲基丙烯酸甲酯季铵盐或其组合。


19.根据权利要求1-18中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第二单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸钠盐。


20.根据权利要求1-19中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第三单体包含苯甲酸乙烯酯，甲酸苄基乙烯基酯，乙基乙烯基醚，甲基乙烯基醚，偏二氟乙烯，乳酸或乳酸环状二聚体，乙醇酸或乙交酯，六甲基环三硅氧烷，1H,1H,2H,2H-甲基丙烯酸全氟辛酯，或其组合。


21.根据权利要求1-20中任一项所述的可溶胀组合物，其中所述第三单体包括乙酸乙烯酯。


22.根据权利要求1-21中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一交联剂包含二丙烯酰基叔酰胺，二丙烯酰基哌嗪，二烯丙基碳酰胺，二羟乙烯-双丙烯酰胺，双丙烯酰基胱胺，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，丙二醇三丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯，甲基丙烯酸烯丙酯，甲基丙烯酸三乙酯甲基丙烯酸四氢糠酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或其组合。


23.根据权利要求1-22中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述第一交联剂包含季戊四醇三丙烯酸酯、1,5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚或其组合。


24.根据权利要求1-23中任一项所述的可溶胀组合物，其特征在于，所述聚合物基质包括多个可交联聚合物链，其中所述第二交联剂的至少一部分散布在所述可交联聚合物链中，其中所述第二交联剂能够在暴露于能够溶胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙一夫，白宝君，托马斯·舒曼，
申请(专利权)人：密苏里大学，
类型：发明
国别省市：美国;US