基于超分子可逆交联的自修复调驱剂及其制备方法和应用

本发明涉及高含水油田的增油降水，特别是涉及基于超分子可逆交联的自修复调驱剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、当前，我国主力油田已进入高含水阶段，例如大庆油田、胜利油田、中原油田等。这类油田是我国石油工业稳产2亿吨的基石，对保障国家能源安全意义重大。如何降低该类油田的含水率、提高油田开发的经济效益，一直是石油工作者持续攻关的难点。针对高含水油田的增油降水问题，所采用的主要方法是向油藏注入调驱剂，利用调驱剂封堵水窜通道、扩大后续水驱的波及体积。

2、现有的调驱剂主要是丙烯酰胺类聚合物与交联剂通过化学交联形成的具有三维网络结构的凝胶。若要大范围的扩大波及体积，则要求凝胶调驱剂可以不断地进入油藏深部。由于凝胶在油藏多孔介质中需要不断地向前移动才能进入油藏的深部，在向前运移过程中，凝胶材料与多孔介质壁面持续发生剪切作用，凝胶材料的化学结构会被破坏，导致凝胶的性能变差、强度降低，无法起到在地层深部扩大水驱波及体积的效果。

3、而凝胶材料在油藏多孔介质中因剪切作用而失效，其根源在于凝胶材料的化学交联结构不能抗剪切作用，导致三维网络结构被破坏，从而失去封堵能力。凝胶材料的化学交联与多孔介质的持续剪切是调驱过程中的一对矛盾体。例如，以应用最为普遍的聚合物凝胶调驱剂为例，该调驱剂由高分子聚合物与交联剂组成，通过在油藏条件下发生化学交联反应形成具有三维网络结构的凝胶，在低质量分数时具有良好的向前运移能力，但是形成的凝胶抗剪切能力差，经过多孔介质剪切后会发生破碎、分散。虽然增加质量分数可以提高该凝胶的抗剪切能力，但是会导致凝胶在多孔介质中无法向前运移，无法进入地层深部扩大水驱波及体积。

4、上述制约的关键在于凝胶的化学交联反应是不可逆的。因此，开发出具有可逆交联的凝胶调驱剂是破解这一技术问题的关键。以此出发点，对众多领域中的凝胶体系调研发现，超分子凝胶是基于超分子化学体系中的有机物质通过非共价键作用、以自组装方式形成三维网络结构、并包裹水相的一类新型凝胶。基于上述分析可知，需构建出适合油藏条件的超分子可逆交联的抗剪切自修复凝胶体系，可以实现凝胶材料在地层深部持续运移后仍保持良好的调驱能力，为非均质高含水油藏的高效开发提供一种新的油田化学体系。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于超分子可逆交联的自修复调驱剂及其制备方法和应用，自修复调驱剂具有良好的抗剪切自修复能力，在多孔介质中向前运移时，自修复调驱剂的三维网状结构被剪切破坏之后可以不断的自我修复，从而保持结构的完整性。

2、为实现上述目的，本发明提供了基于超分子可逆交联的自修复调驱剂，包括β-环糊精、聚丙烯亚胺、金刚烷甲酸和水。

3、优选的，聚丙烯亚胺为超支化体型聚丙烯亚胺大分子。

4、基于超分子可逆交联的自修复调驱剂的制备方法：

5、s1、分别制备环糊精-聚丙烯亚胺共聚物和金刚烷-聚丙烯亚胺共聚物备用；

6、s2、将s1中的环糊精-聚丙烯亚胺共聚物溶于50ml水中，充分搅拌直至得到均匀的水溶液，备用；

7、s3、将s1中的金刚烷-聚丙烯亚胺共聚物溶于50ml水中，充分搅拌直至得到均匀的水溶液，备用；

8、s4、将s2中的水溶液和s3中的水溶液混合得到混合物，将混合物放入恒温箱中，80～100℃下待其充分交联，得到半固态的整体凝胶，即自修复调驱剂。

9、优选的，s1中，s11、环糊精-聚丙烯亚胺共聚物的制备方法

10、s111、将β-环糊精与对甲苯磺酰氯溶于70ml的吡啶中，在常温下充分搅拌直至均匀，得到混合溶液；

11、s112、将s111中的混合溶液升温至60℃，持续搅拌，待反应48h后，将反应溶液倒入0℃的冰水中，获得白色沉淀物、过滤，并用甲醇冲洗3～4次，随后在常温真空干燥48h后即可获得改性环糊精；

12、s113、将超支化体型聚丙烯亚胺大分子溶于40ml乙腈中，随后加入s112中的改性环糊精，缓慢搅拌直至均匀，再加入对苯二酚，氮气置换2次，随后在氮气保护下升温至80℃，反应24h；

13、s114、s113中的反应结束后，采用0℃的冰水冷却，随后过滤，再用丙酮和乙醚的混合液冲洗，重结晶，将产物在常温下真空干燥，即可获得环糊精-聚丙烯亚胺共聚物产品。

14、优选的，s1中，s12、金刚烷-聚丙烯亚胺共聚物的制备方法

15、s121、将聚丙烯亚胺超支化体型大分子溶于40ml乙腈中，随后加入金刚烷甲酸，缓慢搅拌直至均匀，再加入甲苯，氮气置换2次，在氮气保护下升温至90℃，共沸蒸馏反应24h；

16、s122、s121中的反应结束后，采用0℃的冰水冷却，随后过滤，再用丙酮冲洗，重结晶，将产物在常温下真空干燥，即可获得金刚烷-聚丙烯亚胺共聚物产品。

17、基于超分子可逆交联的自修复调驱剂的应用：自修复调驱剂应用于非均质储层的水窜水淹、油气井增产增注的暂堵、钻井的堵漏治理。

18、因此，本发明采用上述成分的基于超分子可逆交联的自修复调驱剂及其制备方法和应用，其有益效果为：

19、1、由于物理交联作用具有可逆性，所形成的自修复调驱剂具有良好的抗剪切自修复能力，在多孔介质中向前运移时，自修复调驱剂的三维网状结构被剪切破坏之后可以不断的自我修复，从而保持结构的完整性，使得其封堵性能不受剪切的影响；

20、2、自修复调驱剂在多孔介质中长距离运移后仍具有较高的强度，具备封堵水窜通道的能力，解决非均质油藏在注水开发过程中出现的水窜水淹等问题，同时还可以应用于油气井增产增注作业过程中的暂堵、钻完井过程中的堵漏等问题；

21、3、利用三维网络结构可逆的自修复调驱剂进入高含水油层，在地层孔隙喉道中不断地向前运移、不断地形成封堵，并能在油藏深部保持性能完整，从而在油藏深部大范围地扩大注水波及面积，提高水驱开发效果；

22、4、自修复调驱剂的网络结构是由非共价键交联所形成的，在动态剪切过程中会自动断开释放应力而保持自修复调驱剂的稳定，当剪切强度下降之后又会自动重新键合，从而维持动态平衡，保持自修复调驱剂在剪切作用的性能稳定。

23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.基于超分子可逆交联的自修复调驱剂，其特征在于：包括β-环糊精、聚丙烯亚胺、金刚烷甲酸和水。

2.根据权利要求1所述的基于超分子可逆交联的自修复调驱剂，其特征在于：聚丙烯亚胺为超支化体型聚丙烯亚胺大分子。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于超分子可逆交联的自修复调驱剂的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的基于超分子可逆交联的自修复调驱剂的制备方法，其特征在于：s1中，s11、环糊精-聚丙烯亚胺共聚物的制备方法

5.根据权利要求3所述的基于超分子可逆交联的自修复调驱剂的制备方法，其特征在于：s1中，s12、金刚烷-聚丙烯亚胺共聚物的制备方法

6.根据权利要求1-2任一项所述的基于超分子可逆交联的自修复调驱剂的应用，其特征在于：自修复调驱剂应用于非均质储层的水窜水淹、油气井增产增注的暂堵、钻井的堵漏治理。

技术总结
本发明公开了基于超分子可逆交联的自修复调驱剂，包括β‑环糊精、聚丙烯亚胺、金刚烷甲酸和水。本发明采用上述成分得到的自修复调驱剂由环糊精‑聚丙烯亚胺共聚物与金刚烷‑聚丙烯亚胺共聚物组成，并基于这两种共聚物之间的物理交联形成具有三维网络结构的凝胶。环糊精‑聚丙烯亚胺共聚物由β‑环糊精与聚丙烯亚胺接枝共聚形成。金刚烷‑聚丙烯亚胺共聚物由金刚烷甲酸与聚丙烯亚胺接枝共聚形成。自修复调驱剂具有良好的抗剪切自修复能力，在高剪切速率下的流变力学特性保持稳定，在多孔介质中向前运移时，自修复调驱剂的三维网状结构被剪切破坏之后可以不断的自我修复，从而保持结构的完整性，从而使得在岩心不同部位的封堵能力保持不变。

技术研发人员：张磊,倪军,蒲景阳,王成俊,蒲春生
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15