一种CO2响应性凝胶体系及其制法和油藏防CO2泄漏方法技术

本发明专利技术涉及一种CO2响应性凝胶体系及其制法和油藏防CO2泄漏方法。所述CO2响应性凝胶体系，包括下列组分：(1)1份CO2响应性聚合物；(2)1～500份溶剂；其中所述CO2响应性聚合物为式(I)所示。所述CO2响应凝胶体系在无CO2存在下黏度较低，易于注入，与CO2作用后形成氨基甲酸盐桥联的凝胶结构，能起到封堵CO2的作用。在CO2驱或埋存过程中，将所述CO2响应性凝胶体系注入到已泄漏或易泄漏地层中，可以有效地阻止和预防油藏CO2泄漏。泄漏。泄漏。泄漏。

【技术实现步骤摘要】
一种CO2响应性凝胶体系及其制法和油藏防CO2泄漏方法


[0001]本专利技术涉及油田开采领域，具体地说，是涉及一种基于CO2响应性凝胶体系及其制法和油藏CO2防泄漏方法。

技术介绍

[0002]CO2在温度高于31.26℃，压力高于7.2MPa时达到超临界状态。超临界二氧化碳对原油有很好的溶解能力，相比于氮气和干气，更容易与原油达到混相，是良好的驱油介质。CO2提高采收率(EOR)技术不仅能提高油田采收率，还能实现对CO2的大量埋存，是CCUS(碳捕集、利用、封存)的重要技术之一。在美国，CO2驱产油量已经超过蒸汽驱跃居EOR采油量首位。国内对CO2驱越来越重视，大庆、胜利、中原和江苏油田等先后开展了CO2驱矿场试验，提高采收率幅度4.7％
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17.2％。据国际能源署预测，到2040年全球CO2驱油产量将达到150万桶每天，CO2驱将成为首要的提高采收率技术。
[0003]除了CO2驱，国内外各大油田开始评估在枯竭油气井、盐水层、不可采深部煤层等地质体埋存CO2的潜力。无论是CO2驱还是CO2埋存，都不可避免地会发生CO2泄漏。CO2泄漏会对空气、土壤、地下水、海水等造成污染，进一步对人类健康和生态系统产生危害，甚至会诱发地震风险。因此，如何有效地监测和控制CO2泄漏，确保埋存安全性是CO2埋存技术的重要研究内容。
[0004]CO2泄漏途径主要有三个：注入井或废弃井、未发现的断层或地质裂隙、盖层和封闭层渗漏。对井泄漏的情况，可以直接注水泥或机械方法封堵。对与地质裂隙、断层、盖层等泄漏，物理和机械方法可操作性不强，只能用水力屏障法或化学、生物方法解决。水力屏障法没有选择性，需要注入大量盐水，成本较高。研发选择性的化学、生物封堵方法能有效地解决地层裂隙CO2泄漏。英国Heriot
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Watt大学提出一种化学封堵技术，即将自适应化学剂添加到CO2中，当地层发生CO2泄漏时，化学剂会随着压力、密度降低在泄漏通道内生成沉淀，起到封堵效果。这一技术有一定选择性，但需要在注入的全部CO2中加入一定比例的化学剂，用量也会非常大，经济效益不高。
[0005]本专利技术提供一种CO2响应性凝胶体系和油藏防泄漏方法。利用泄漏的CO2作为引发剂，激发氨基形成氨基甲酸盐桥联的三维网络结构，原位生成凝胶，封堵CO2。该体系在未遇到CO2时黏度低，易于注入，而且与油、水不发生作用，选择性地只堵CO2，不堵油、水。在CO2驱或埋存地质体中，将本专利技术的CO2响应性凝胶体系注入到已泄漏或易泄漏地层中，可以有效地阻止和预防油藏CO2泄漏。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题之一是现有油藏防CO2泄漏技术中物理和机械封堵技术局限性大，化学和生物技术选择性不强，经济性差的问题，提供一种CO2响应性凝胶封堵体系。该体系在未遇到CO2时黏度低，易于流动，能方便注入到地层缝隙中；遇到泄漏CO2生成凝胶，选择性封堵泄漏部位。
[0007]本专利技术要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题一相对应的一种油藏防CO2泄漏方法。
[0008]为解决上述技术问题之一，本专利技术的第一方面提出的技术方案是一种CO2响应性凝胶体系。
[0009]所述CO2响应性凝胶体系包括CO2响应性聚合物和溶剂，其中，
[0010]所述CO2响应性聚合物选自式(I)所示结构中的至少一种：
[0011][0012]式(I)中，R1、R2独立选自C1～C
30
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子、C1～C
20
的烃基或取代烃基；n1为0～100的任一整数；n2为5～100的任一整数；a1、a2独立为0～10的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1～3的任一整数。
[0013]根据本专利技术的一种技术方案中，优选的，R1、R2独立选自C1～C
20
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子；n1为0～80的任一整数；n2为5～80的任一整数；a1、a2独立为0～5的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1～3的任一整数。
[0014]上述技术方案中，更优选的，R1、R2独立选自C1～C
10
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子；n1为10～50的任一整数；n2为10～50的任一整数；a1、a2独立为0～3的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1或2。
[0015]根据本专利技术的另一种技术方案中，优选的，R1、R2独立选自C1～C
20
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子、C1～C
20
的烃基或取代烃基，且不同时为氢原子；n1为0～80的任一整数；n2为5～80的任一整数；a1、a2独立为0～5的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1～3的任一整数。
[0016]上述技术方案中，更优选的，R1、R2独立选自C1～C
10
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子、C1～C
10
的烃基或取代烃基，且不同时为氢原子；n1为10～50的任一整数；n2为10～50的任一整数；a1、a2独立为0～3的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1或2。
[0017]所述溶剂包括且不局限于下述溶剂：水、脂肪醇(丁醇、辛醇)、脂肪醇聚醚、石油醚、脂肪烃(己烷、辛烷等)、芳香烃(苯、甲苯等)、酯类(乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁二酸二甲酯等)、酮类(丙酮、环己酮等)、乙醇胺、多胺类小分子(二乙烯三胺)中的至少一种。
[0018]所述CO2响应性凝胶体系，以质量分数计包括下列组分：
[0019](1)1份CO2响应性聚合物；
[0020](2)1～500份溶剂；优选为50～300份溶剂。
[0021]所述CO2响应性聚合物在溶剂中存在下，均可以与CO2发生反应生成氨基甲酸盐结构，进一步在静电作用下缔合形成三维网络结构，生成凝胶。因此，该凝胶体系能选择性封堵发生CO2泄漏的地层裂隙。
[0022]本专利技术的第二方面为提供所述的CO2响应性凝胶体系的制法，包括以下步骤：将CO2响应性聚合物以一定比例溶于溶剂中，充分混合形成溶液。所述CO2响应聚合物与溶剂的质量比为1:(1～500)，优选为1:(50～300)，更优选为1:(50～200)。
[0023]上述技术方案中，所述CO2刺激响应性聚合物可以通过市售产品得到或采用现有技术中通常方法自制得到。
[0024]本专利技术的第三方面为提供所述CO2响应性凝胶体系在防止CO2泄漏中的应用。
[0025]为解决上述问题之二，本专利技术的第四方面提出一种油藏防CO2泄漏方法，是在CO2驱或CO2埋存油藏中，将所述CO2响应性凝胶体系注入到已泄漏或易泄漏地层中并与CO2接触形成凝胶的步骤。
[0026]该体系在泄漏CO2的引发下形成凝胶，封堵裂缝，防止进一步泄漏。
[0027]所述CO2响应性凝胶体系以质量分数计包括以下组分：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO2响应性凝胶体系，包括CO2响应性聚合物和溶剂，其中，所述CO2响应性聚合物选自式(I)所示结构中的至少一种：式(I)中，R1、R2独立选自C1～C
30
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子、C1～C
20
的烃基或取代烃基；n1为0～100的任一整数；n2为5～100的任一整数；a1、a2独立为0～10的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1～3的任一整数。2.根据权利要求1所述CO2响应性凝胶体系，其特征在于：R1、R2独立选自C1～C
20
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子；n1为0～80的任一整数；n2为5～80的任一整数；a1、a2独立为0～5的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1～3的任一整数。3.根据权利要求2所述的CO2响应性凝胶体系，其特征在于：R1、R2独立选自C1～C
10
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子；n1为10～50的任一整数；n2为10～50的任一整数；a1、a2独立为0～3的任一整数，且不同时为零；b1、b2独立为1或2。4.根据权利要求1所述CO2响应性凝胶体系，其特征在于：R1、R2独立选自C1～C
20
的烃基或取代烃基；R3、R4独立选自氢原子、C1～C
20
的烃基或取代烃基，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春芳，李应成，何秀娟，沈之芹，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：