本发明涉及石油开发
技术领域：
，更具体地，涉及一种遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料及其制备方法和改善co2吞吐效果的方法。
背景技术：
：二氧化碳吞吐是将一定量的二氧化碳由油井的油套环空注入底层后，经过一段时间的焖井，二氧化碳在此期间充分扩散到油层中，通过原油粘度降低、体积膨胀等，使原油易于采出。在油田开发过程中，co2吞吐是提高产量的有效措施之一，已被国内外广泛应用。专利文件cn104453812a公开了一种二氧化碳吞吐后酸化增产方法。专利文件cn103422838a公开了一种二氧化碳吞吐采油增油的方法。众所周知，co2吞吐利用的是先注入co2焖井后通过co2返排驱替原油，提高原油产量。co2吞吐一般周期较短，需要重复进行，而随着多轮次吞吐的实施，效果越来越差。其主要原因是，注入的co2在返吐过程中主要通过优势通道，即高渗透层、裂缝等流出。多次吞吐后，这些区域的原油饱和度已经很低，因此，其吞吐效果变差。如果在注气过程中一起注入一种材料，使其在闷井过程中或返吐过程中将渗流优势通道的渗流能力降低，就可使返吐的co2流经原来未曾波及的区域，从而提高采收率。专利文件cn1464007a公开了一种耐温耐盐型吸水树脂，由丙烯酸、丙烯酰胺、阳离子单体三元共聚并加入无机填料合成，其不足是阳离子单体成本较高，吸水膨胀速度较快。专利文件cn1552793a公开了一种用于石油开采的调剖堵水剂，由丙烯酰胺、甲叉基双丙烯酰胺、填料交联反应而成。专利文件cn1439692a公开了一种复合 型固体颗粒调剖剂，其主要原料是膨润土、丙烯酰胺。专利文件cn1781860a公开了一种利用采油污泥制备体膨型颗粒调剖剂的合成方法，其主要特点是引入了含油污泥来提高调剖剂的强度。以上这些体膨材料都是遇水膨胀的材料。而在co2吞吐中，水与co2共存，co2的比例甚至更大，因此如果能开发一种既可以吸水膨胀，又可以在co2中溶胀，卸压时又能进一步膨胀的材料，就可以大大提高改善吞吐的效果。技术实现要素：本发明的目的在于，提供一种遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料及其制备方法和改善co2吞吐效果的方法，使得co2吞吐过程中的波及范围扩大，将原来未波及的原油带出，从而提高原油收采率和改善co2吞吐效果。为了实现上述目的，本发明提供一种遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料，该体膨材料由包括如下按质量份数计的各组分聚合得到：其中，所述单体选自丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸中的一种或多种；所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为氧化还原体系引发剂；所述亲二氧化碳组分为天然胶乳；所述助剂为无机碱。按照本发明提供的体膨材料，所述亲二氧化碳组分的具体用量根据油藏温度、水质所需控制吸水速率的要求而改变，其用量优选为55-80份。按照本发明提供的体膨材料，所述天然胶乳为天然橡胶的乳液，是指从橡胶树上流出的天然橡胶乳液加入氨水等保存剂后形成的稳定的天然橡胶乳液，主要有效成份为聚顺式1,4-异戊二烯。本发明优选的天然胶乳的固含量为30-70％。按照本发明提供的体膨材料，所述氧化还原体系引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种与亚硫酸氢钠、亚硫酸钠中的一种或两种形成的氧化还原体系；所述氧化还原体系引发剂优选为过硫酸铵和亚硫酸氢钠形成的氧化还原体系。按照本发明提供的体膨材料，所述无机碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氨水中的一种或多种；所述无机碱优选为氢氧化钠、碳酸钠和氨水中的一种或多种。按照本发明提供的体膨材料，所述单体优选为丙烯酸钠、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸中的至少一种与丙烯酰胺的混合物；所述单体进一步优选为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸和丙烯酰胺的混合物；或者所述单体进一步优选为丙烯酸和丙烯酰胺的混合物。本发明进一步提供一种所述遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料的制备方法，该方法包括：(1)将交联剂、单体、助剂加入水中搅拌、溶解；(2)在步骤(1)所得溶液中加入亲二氧化碳组分搅拌至分散均匀；(3)在步骤(2)所得溶液中加入引发剂水溶液，并搅拌均匀；(4)在惰性气体保护下进行聚合反应得到所述体膨材料；其中，所述聚合反应的条件包括：反应温度为30-60℃，反应时间为3-7h。按照本发明提供的制备方法，所述步骤(2)中亲二氧化碳组分的加入方式优选为边搅拌边滴加。按照本发明提供的制备方法，所述聚合反应的反应温度优选为40-50℃。按照本发明提供的制备方法，所述惰性气体可以为本领域常规使用的各种惰性气体，例如，氮气。营造惰性氛围的方法可以为通氮气除氧，然后密闭反应器。按照本发明提供的制备方法，所述制备方法还可以包括对聚合反应产物进行后处理，例如，将聚合反应得到的胶块进行切割、真空干燥和粉碎，可选地进行过筛。本发明还进一步提供一种利用所述遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料改善co2吞吐效果的方法，该方法包括：在注入液态co2过程中，将所述遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料分散在液态co2中，并注入吞吐井，闷井、开井生产；或者将所述遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料分散在质量百分比为1-20％的氯化钠水溶液中，并注入吞吐井，然后注入co2，闷井、开井生产。所述氯化钠水溶液的质量百分比优选为5-15％。根据本发明，所述改善co2吞吐效果的方法中，遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料用量根据具体油藏渗透率、油层厚度、吞吐轮次等因素确定。根据本发明，所述遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料作用原理为：co2吞吐过程中，材料在油藏高压、co2普遍存在条件下，体膨材料颗粒本身在注入过程中优先进入优势渗流通道，已经降低了一部分通道的渗流能力。在闷井过程中，co2进入体膨材料颗粒内部，颗粒发生溶胀，体积增大，进一步降低优势渗流通道的渗流能力。开井生产后，co2返吐，地层压力降低，体膨材料颗粒在内外co2压差作用下进一步膨胀，大幅度降低优势渗 流通道的渗流能力，从而使返吐co2绕开优势渗流通道，驱扫先前未曾波及的区域。同时该材料遇水膨胀，在注入过程中优先进入优势渗流通道如高渗层、裂缝等，注入吞吐井后，在地层温度、水的作用下在闷井过程中发生膨胀，降低优势渗流通道的渗流能力，使得开井生产后，返吐co2绕开优势渗流通道，驱扫先前未曾波及的区域。在这两个作用下，通过在二氧化碳吞吐过程中注入该堵剂，可以大大提高吞吐效果。与现有技术相比，本发明所述遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料及其制备方法和改善co2吞吐效果的方法具有以下优点：通过使用遇二氧化碳溶胀、遇水膨胀的体膨材料及其制备方法和改善co2吞吐效果的方法，可以降低优势渗流通道的渗流能力，扩大co2吐出过程中的波及范围，将原来未波及的原油带出，从而提高原油采收率，提高co2吞吐效果。具体实施方式提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例中所用单体、交联剂、引发剂和天然乳胶均为市售原料。实施例1在250ml反应容器中加入水100g，在搅拌条件下加入丙烯酰胺30g、丙烯酸3g、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸2g、n,n-亚甲基双丙烯酰胺0.1g、氢氧化钠0.4g，氨水0.2g，使其溶解；之后加入天然胶乳60g，搅拌至其分散均匀；再加入5％过硫酸铵水溶液1g、5％亚硫酸氢钠水溶液1g，并搅拌均匀；通氮气除氧后将反应容器密闭，放入50℃恒温烘箱中聚合反应5小时，将得到的胶块切成小块、真空干燥、粉碎，即得到材料a。实施例2在250ml反应容器中加入水100g，在搅拌条件下加入丙烯酰胺35g、丙烯酸3g、n,n-亚甲基双丙烯酰胺0.08g、碳酸钠0.9g，氨水0.3g，使其溶解；之后加入天然胶乳80g，搅拌至其分散均匀；再加入5％过硫酸铵水溶液1.2g、5％亚硫酸氢钠水溶液1.2g，并搅拌均匀；通氮气除氧后将反应容器密闭，放入40℃恒温烘箱中聚合反应6小时，将得到的胶块切成小块、真空干燥、粉碎，即得到材料b。实施例3在250ml反应容器中加入水100g，在搅拌条件下加入丙烯酰胺35g、丙烯酸3g、n,n-亚甲基双丙烯酰胺0.08g、碳酸钠0.9g，氨水0.3g，使其溶解；之后加入天然胶乳55g，搅拌至其分散均匀；再加入5％过硫酸铵水溶液1.2g、5％亚硫酸氢钠水溶液1.2g，并搅拌均匀；通氮气除氧后将反应容器密闭，放入30℃恒温烘箱中聚合反应7小时，将得到的胶块切成小块、真空干燥、粉碎，即得到材料c。实施例4根据实施例1的方法制备所述的体膨材料，不同的是，加入的天然乳胶为40g，得到材料d。对比例1在250ml反应容器中加入水100g，在搅拌条件下加入丙烯酰胺30g、丙烯酸3g、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸2g、n,n-亚甲基双丙烯酰胺0.1g、氢氧化钠0.4g，氨水0.2g，使其溶解；再加入5％过硫酸铵水溶液1g、5％亚硫酸氢钠水溶液1g，并搅拌均匀；通氮气除氧后将反应容器密闭，放入50℃恒温烘箱中聚合反应5小时，将得到的胶块切成小块、真空干燥、粉碎，即得到材料e。对比例2在250ml反应容器中加入水100g，在搅拌条件下加入丙烯酰胺30g、丙烯酸3g、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸2g、n,n-亚甲基双丙烯酰胺0.1g、氢氧化钠0.4g，氨水0.2g，使其溶解；之后加入天然胶乳10g，搅拌至其分散均匀；再加入5％过硫酸铵水溶液1g、5％亚硫酸氢钠水溶液1g，并搅拌均匀；通氮气除氧后将反应容器密闭，放入50℃恒温烘箱中聚合反应5小时，将得到的胶块切成小块、真空干燥、粉碎，即得到材料f。对比例3在250ml反应容器中加入水100g，在搅拌条件下加入丙烯酰胺30g、丙烯酸3g、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸2g、n,n-亚甲基双丙烯酰胺0.1g、氢氧化钠0.4g，氨水0.2g，使其溶解；之后加入丁苯胶乳60g，搅拌至其分散均匀；再加入5％过硫酸铵水溶液1g、5％亚硫酸氢钠水溶液1g，并搅拌均匀；通氮气除氧后将反应容器密闭，放入50℃恒温烘箱中聚合反应5小时，上下分层，下层形成胶块，上层为胶乳，实验失败。样品a-f的评价结果对比见表1。吸水评价方法为：称取一定质量(m0)的样品，放入磨口瓶中，按质量比1:80加入模拟盐水(矿化度15000mg/l)，将磨口瓶置于70℃烘箱中，20天取出称重。称重时用砂芯漏斗将水滤去，用滤纸吸去样品表面残余水分，称得吸水后样品质量(m1)，根据式(4)计算吸水倍率(q)。式中：q——吸水量，g/g；m1——吸水后试样的质量，g；m0——吸水前试样的质量，g。co2中溶胀评价方法为：采用高温高压可视釜，将样品固定在反应釜中，使其主体在釜外可见。将高温高压可视釜至于恒温烘箱中，连接注气管线、 回压阀等。烘箱外设置摄像头，记录釜中样品的大小。先抽真空除去管线、釜中的空气，慢慢向釜中注入co2气体，同时将烘箱温度设置为70℃，注入过程中将回压逐渐调高，直至调到预设实验压力，继续通过高压注入泵向釜中注气至达到15mpa。通过摄像头随时测量样品高度，以此计算样品膨胀倍数。表1样品a-f的评价结果对比编号样品编号吸水倍率，g/g体积溶胀率，％实施例1a25.758.2实施例2b32.6105.4实施例3c35.867.4实施例4d34.710.4对比例1e30.60对比例2f34.80通过表1所得样品的评价结果可知：其一，所得样品的吸水倍率与现有技术所记载材料的吸水倍率相当。其二，所得样品在co2中的体积溶胀率与制备过程中加入的亲二氧化碳组分天然胶乳及其用量密切相关。从实施例1-4所得结果可以看出，加入的亲二氧化碳组分用量在55-80份时，体积溶胀率大；当加入的亲二氧化碳组分用量为40份时，体积溶胀率偏小。而从对比例1和对比例2所得结果可以看出，当不加入亲二氧化碳组分或加入亲二氧化碳组分的用量不在本申请所述用量范围内时，样品在co2中没有溶胀效果。从对比例3所得结果可以看出，当加入的亲二氧化碳组分不是天然乳胶时，所得物料上下分层，不能制得所述样品，试验失败。因此，在本申请中，加入的亲二氧化碳组分的种类及其用量是影响所要达到的技术效果的关键因素。以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽 性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。当前第1页12