一种二氧化碳响应型智能凝胶封窜剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及油田封堵技术领域，具体涉及一种CO

背景技术

二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术可以实现化石能源大规模可持续低碳利用，与碳中性捕集源结合具有负排放效应。CCUS技术具有大规模温室气体深度减排潜力，但其长期地质封存(百年以上)过程中的安全性是决定该技术能否大规模应用实施的决定性因素之一。

井筒完整性的失效是CO

水泥、硅酸盐凝胶、地聚合物都是常用于封堵CO

刺激响应型聚合物在有外在刺激存在时可以通过物理变化或化学变化进行自组装或进行相态、形态变化来对外部环境的微小变化进行响应，故其也被称为智能聚合物，触发响应的外在刺激主要是pH值、温度和光照等条件的变化。CO

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种CO

为达到上述目的，本发明提供一种CO

所述惰性单体选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合物；

所述聚阴离子体选自定优胶、卡拉胶、结冷胶、海藻酸钠中的一种或两种以上的组合物。

在本发明中，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的叔氨基团是一种CO

由甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和惰性单体通过自由基聚合合成的中间体聚合物是一种多支链的高分子聚合物，其分子链上保留有甲基丙烯酸二甲氨基乙酯上的响应基团，即叔氨基团，因此在向体系中通入CO

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述CO

在本发明中，纳米二氧化硅表面含有极性硅羟基，可与聚合物分子链上的极性基团形成氢键，提升分子链的交联密度和网络均匀程度。

根据本发明的具体实施方式，优选地，按质量百分数计，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的添加量占CO

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述CO

上述CO

上述CO

上述CO

上述CO

本发明的CO

本发明还提供一种上述CO

S1：将甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、惰性单体和交联剂混合于溶剂中，除氧后加入引发剂，进行聚合反应，反应完成后得到中间体聚合物；

S2：向所述中间体聚合物中按比例加入聚阴离子体，再优选加入强化剂，混合搅拌，得到CO

在本发明的制备方法中，惰性单体的加入可阻止中间体聚合物在合成过程中直接成胶，从而保证中间体聚合物能够在乙醇和水的混合溶剂中保持良好溶解性，从而提升CO

上述CO

上述CO

上述CO

根据本发明的具体实施方式，优选地，上述CO

将甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、惰性单体、交联剂按比例混合在水和乙醇的混合溶剂中，除氧后加入引发剂，在50-60℃下聚合反应12-24h，得到中间体聚合物；

将聚阴离子体溶解于水中，在65-75℃中搅拌加热12-24h，得到聚阴离子体凝胶；

将所得中间体聚合物和聚阴离子体凝胶按比例混合，加入强化剂，搅拌、超声，得到CO

本发明还提供一种上述CO

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述应用的方法包括如下步骤：

采用恒压驱替方式交替注入水和CO

上述应用中，优选地，在接触CO

本发明提供的CO

CO

上述应用中，优选地，地层温度为60-80℃，地层深度为1-3km，压力20-40MPa，CO

本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的CO

本发明提供的CO

附图说明

图1示出本发明实施例1得到的CO

图2示出本发明实施例1得到的CO

图3示出本发明中纳米颗粒强化CO

图4示出本发明对比例1得到的纳米颗粒强化后的CO

图5为封堵效果实验中所使用的裂缝型水泥岩心。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供一种CO

本实施例还提供上述CO

(1)按上述比例称取甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、惰性单体、交联剂溶于水和乙醇的混合溶剂，鼓泡法通入N

(2)按上述比例称取卡拉胶粉末加入至去离子水，搅拌使其溶解，待粉末完全溶解溶液无团状固体后，放入油浴锅75℃搅拌加热12-24h，得到卡拉胶凝胶；

(3)将合成的中间体聚合物和卡拉胶凝胶按比例混合后，在50℃-60℃下搅拌加热，得到CO

本实施例制得的CO

使用HAKKE MARsⅢ旋转流变仪对接触CO

CO

依据表1所示的目测代码法来判定成胶强度，该体系凝胶强度可达到H级。

表1凝胶强度目测代码标准

实施例2

本实施例提供一种CO

本实施例还提供上述接触响应型凝胶封窜体系的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述比例称取甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、惰性单体、交联剂溶于水和乙醇的混合溶剂，鼓泡法通入N

(2)按上述比例称取k-卡拉胶粉末加入至去离子水，搅拌使其溶解，待粉末完全溶解溶液无团状固体后，放入油浴锅75℃搅拌加热12-24h，得到卡拉胶凝胶；

(3)将合成的中间体聚合物和卡拉胶凝胶按比例混合后，在50℃-60℃下搅拌加热，得到CO

用HAKKE MARsⅢ旋转流变仪对接触CO

依据表1所示的目测代码法(表1)来判定成胶强度，该体系凝胶强度同样可达到H级。

实施例3

本实施例提供一种CO

本实施例还提供了上述接触响应型凝胶封窜体系的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述比例称取甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、惰性单体、交联剂溶于水和乙醇的混合溶剂，鼓泡法通入N

(2)按上述比例称取定优胶粉末加入至去离子水，搅拌使其溶解，待粉末完全溶解溶液无团状固体后，放入油浴锅60-70℃搅拌加热8-12h，得到定优胶凝胶；

(3)将合成的中间体聚合物和定优胶凝胶按比例混合后，50℃-60℃搅拌加热，通入CO

使用HAKKE MARsⅢ旋转流变仪对接触CO

依据表1所示的目测代码法来判定成胶强度，该体系凝胶强度同样可达到H级。

实施例4

本实施例提供了一种CO

纳米颗粒强化后的CO

用HAKKE MARsⅢ旋转流变仪加入强化剂后的凝胶进行凝胶的粘弹性模量测试，扫描频率设定为1.0Hz，应力范围为0.01-10Pa；进行频率扫描曲线测试，使用应力扫描中得到的合适应力为确定应力值，频率范围设定为0.01-10Hz。

纳米颗粒强化后的CO

依据表1所示的目测代码法来判定成胶时间和成胶强度，该体系凝胶强度可达到I级。

实施例5

本实施例提供一种CO

制得的凝胶封窜剂体系接触CO

依据表1所示的目测代码法来判定成胶强度，该体系凝胶强度可达到H级。

对比例1

本对比例提供了一种封窜剂的制备方法，其与实施例1相同，区别仅在于，本对比例未加入聚阴离子体。

本对比例的封窜剂体系在接触CO

实验例封堵性能测试

本实验例用于测试实施例1的封窜剂的封堵性能，测试方法如下：

(1)岩心准备：按照GB/T 10238-2015《油井水泥》制备G级油井水泥岩心，经水浴养护、注膜、脱模后得到直径2.5cm，长7.0cm的圆柱体，台钳压裂，取0.2-0.5mm铜丝支撑合模，得到人工造缝的油井水泥岩心(如图5所示)；岩心干燥，抽真空8-12h，饱和水8-12h，计算孔隙度；

(2)建立气窜通道：向岩心中持续注入CO

(3)注入CO

(4)模拟气体泄漏：通入CO

通过室内岩心驱替实验，评价了实施例1制备的CO

表2凝胶体系封堵效果数据

通过表2可知，实施例1制备得到的CO

综上所述，本发明提供的用于封堵CO

此外，在60℃条件下，本发明的CO