【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于油田开发新材料领域，具体涉及尿素与铝盐协同调控的有机/无机复合凝胶及制备方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、石油是不可再生能源，实现原油稳产、增产对于满足日益增长的能源需求、实现经济与社会可持续发展、保障国家能源安全具有重要的战略意义。然而，经过一次采油和二次采油，原油采收率只有20-40％，大量的原油滞留在地层孔隙中而不能得到有效开发，提高原油采收率是油田生产的核心问题。生产井产出液含水率高是老油田生产面临的普遍性问题和严峻挑战，例如，胜利油田产出液综合含水率超过92％。采用凝胶在注水井调整吸水剖面(即调剖)和在生产井封堵产水层(即堵水)已成为油田改善储层非均质性、提高原油采收率的重要措施。按照材料组成，油田调剖堵水用水凝胶可分为无机凝胶、交联聚合物有机凝胶和有机/无机复合凝胶等。
2、无机凝胶通常采用无机物如水玻璃、氯化铝、聚氯化铝等前体经过水解、溶胶-凝胶反应形成硅酸盐沉淀、二氧化硅凝胶、氢氧化铝凝胶或絮凝体等。水玻璃通常对温度、钙镁离子以及ph值呈现敏感性，在高温、高盐或特定ph值条件下会快速形成难溶物，凝胶难以达到地层深部。文献[王苹，戴彩丽，由庆，赵光，孟凡宾，袁小华，抗剪切耐盐无机铝凝胶深部调剖剂研究，油气地质与采收率，2013，20(6)：100-103]采用氯化铝与尿素制备了无机氢氧化铝凝胶，该体系适用于60-80℃温度条件，成胶时间能够在16-824h调控，该体系具有较好的抗剪切与耐盐性能，但是该样品在温度高于80℃时发生明显脱水。文献[李振泉，元福卿，季岩峰，范海明
3、交联聚合物有机凝胶通常是由聚丙烯酰胺(pam)与交联剂形成的三维网络结构。根据交联剂种类可将聚丙烯酰胺水凝胶分为以下类别：①金属离子交联聚合物凝胶，它是部分水解聚丙烯酰胺中的羧酸根与高价金属离子如al3+、cr3+、zr4+形成的多核羟桥络离子以配位键方式发生交联而形成的凝胶。该体系适用于80℃以下的低温条件，因为高温条件下聚合物与金属离子交联反应速率显著加快，不利于地层深部调剖。②酚醛类物质交联聚合物凝胶，它是聚合物中的酰胺基团与有机酚醛类物质发生交联反应，以共价键方式形成的三维网络结构。该反应遵循亲核取代机理，即羟甲基中羟基发生质子化使相邻的亚甲基碳正电性增强，酰胺基团中氮原子进攻羟甲基中的碳发生亲核取代反应。基于上述机理，酸、铵盐等可以提供质子的物质经常用于加速或促进酚醛与聚丙烯酰胺的交联反应。制备凝胶采用的交联剂包括：甲醛、苯酚/邻苯二酚/间苯二酚/对苯二酚-甲醛、对苯二酚/间苯二酚-六亚甲基四胺、三聚氰胺-甲醛等。该体系成胶时间明显长于金属离子交联体系，产物的耐温、耐盐性能提升。③聚乙烯亚胺(pei)交联有机凝胶，pei是一种低毒性环保材料，它能够与聚丙烯酰胺、聚(丙烯酰胺-丙烯酸叔丁酯)等聚合物发生交联反应制备水凝胶。交联反应中，pei的亚胺基氮通过亲核反应进攻聚丙烯酰胺的羰基碳，完成转酰胺反应并形成共价键。该体系污染小，但反应组分浓度较高导致凝胶成本较高，并且该体系耐盐能力较弱。聚丙烯酰胺有机凝胶存在的共性问题是高温时聚合物交联反应快，高盐条件下酰胺基团水解并与盐水中钙镁离子通过静电作用方式结合，导致凝胶过度交联而脱水，凝胶稳定性下降。高温高盐条件下延长聚丙烯酰胺成胶时间并增强凝胶强度与稳定性是油田调剖堵水中亟需解决的技术难题。
4、有机/无机复合凝胶是交联聚丙烯酰胺等与无机纳米粒子构建的新型凝胶体系，当前日益受到人们关注。有机、无机组分通过氢键、静电作用或范德华力来增强复合凝胶强度与稳定性，无机粒子还能够与聚合物分子形成物理交联点。复合凝胶具有更高的的弹性模量，耐温耐盐性能显著增强，已成为该领域的研究新方向。制备复合凝胶过程中引入的无机纳米粒子包括：二氧化硅、氧化铝、氧化镁、粉煤灰、蒙脱土、锂皂石、层状双金属氢氧化物、氧化石墨烯、石墨烯、多壁碳纳米管以及碳酸盐颗粒等。
5、文献[yifei liu,caili dai,kai wang,chenweizou,mingweigao,yanchao fang,mingwei zhao,yining wu,qing you,study on a novel cross-linked polymer gelstrengthened with silica nanoparticles,energy fuels,2017,31,9152-9161]报道了以氢醌-六亚甲基四胺作交联剂制备聚丙烯酰胺凝胶，在其中掺入纳米sio2颗粒形成有机/无机复合凝胶。实验结果表明，调控纳米sio2的浓度为0.1-0.3wt％，体系的弹性模量与强度显著增大。然而，随sio2颗粒浓度增加，复合凝胶的成胶时间从16h降至9h，不利于油田深部调剖堵水作业。专利cn112980412a公开了一种适用于高温高盐稠油油藏的调驱剂及其制备方法，该体系采用硅溶胶、硅铝溶胶和铝溶胶作为稳定剂提升丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺/n-乙烯基吡咯烷酮/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物与酚醛交联剂形成凝胶的稳定性，该体系能够在总矿化度为22×104mg/l、130℃条件下成胶并且长期稳定性好，但该复合凝胶的成胶时间仅7-15h，较短的成胶时间不能保障凝胶液到达油藏深部。专利cn108本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.尿素与铝盐协同调控的有机/无机复合凝胶，其特征在于，由以下质量百分数的组成制备：聚合物主剂0.50％-2.00％，酚类交联剂0.05％-0.80％，醛类交联剂0.05％-0.80％，除氧剂0.01％-0.10％，尿素1.50％-4.00％，铝盐0.10％-0.80％，络合剂0.20％-1.20％，余量为盐水；所述聚合物主剂为聚丙烯酰胺；
2.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，所述聚丙烯酰胺包括非离子聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺以及丙烯酰胺共聚物中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，所述盐水的矿化度为15.0×104mg/L，钙镁离子总浓度为6817.3mg/L。
4.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，复合凝胶中有机组分为聚丙烯酰胺与酚醛交联剂形成的凝胶，无机组分包括碳酸钙颗粒、层板带正电的镁铝层状双氢氧化物颗粒，层状双氢氧化物与有机组分羧酸根通过静电作用显著提升复合凝胶弹性模量。
5.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，在95-120℃下复合
6.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，在95-120℃下复合凝胶的稳定时间超过135d。
7.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，该复合凝胶适于用作高温高盐油藏的深部调剖堵水剂。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的尿素与铝盐协同调控的有机/无机复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的尿素与铝盐协同调控的有机/无机复合凝胶的制备方法，其特征在于，在95-120℃下控制反应体系中尿素质量百分数在1.50％-4.00％范围时，反应液的成胶时间可在1.0-14.9d范围调控，增大反应体系中尿素浓度可以延长反应液成胶时间。
10.根据权利要求8所述的尿素与铝盐协同调控的有机/无机复合凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法在延缓聚丙烯酰胺高温交联反应的同时实现了盐水中矿物质的综合利用，将破坏聚合物凝胶稳定性的钙、镁离子原位转变为增强复合凝胶强度与稳定性的碳酸钙与镁铝层状双氢氧化物无机颗粒，实现不利因素向有利条件的转变；本方法是一种利用聚合物盐水溶液原位制备高强度有机/无机复合凝胶的方法。
...【技术特征摘要】
1.尿素与铝盐协同调控的有机/无机复合凝胶，其特征在于，由以下质量百分数的组成制备：聚合物主剂0.50％-2.00％，酚类交联剂0.05％-0.80％，醛类交联剂0.05％-0.80％，除氧剂0.01％-0.10％，尿素1.50％-4.00％，铝盐0.10％-0.80％，络合剂0.20％-1.20％，余量为盐水；所述聚合物主剂为聚丙烯酰胺；
2.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，所述聚丙烯酰胺包括非离子聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺以及丙烯酰胺共聚物中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，所述盐水的矿化度为15.0×104mg/l，钙镁离子总浓度为6817.3mg/l。
4.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，复合凝胶中有机组分为聚丙烯酰胺与酚醛交联剂形成的凝胶，无机组分包括碳酸钙颗粒、层板带正电的镁铝层状双氢氧化物颗粒，层状双氢氧化物与有机组分羧酸根通过静电作用显著提升复合凝胶弹性模量。
5.根据权利要求1所述的有机/无机复合凝胶，其特征在于，在95-120℃下复合凝胶反应液的成胶时间可在1.0-14.9d...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵继宽，梁莉，李东祥，詹天荣，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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