本发明属于油田化学，具体涉及一种高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂及制备方法和应用。
背景技术：
1、火驱技术是稠油油藏开发最具发展潜力的提高采收率技术。该技术通过就地燃烧部分原油组分产生大量热和烟道气，在热和烟气共同作用下，原油发生改质、降粘，流动性增强，在蒸汽驱、热水驱、烟气驱等多重作用下使原油向生产井端移动、采出。但火驱过程中烟道气和蒸汽等高流动性组分容易沿着高渗储层或裂缝窜进，即“火窜”，严重影响火驱波及范围，影响石油采收率。亟需有效的调堵剂来封堵高渗储层和裂缝，以保证火驱前缘均匀推进，增加火驱波及区域，进而提高稠油采收率。
2、聚合物冻胶是近年来储层调堵最受欢迎的堵剂之一，在火驱油藏中使用的冻胶需要具备优异的耐温性能和强度。通常，耐温冻胶需要使用苯酚、甲醛、对苯二酚、乌洛托品等可以与聚合物反应形成共价键的有机交联剂制备。但冻胶中常常加入纳米二氧化硅、粘土等颗粒增强剂、催化剂、除氧剂、ph调节剂等多种组分以调节冻胶性能，导致冻胶组分复杂，在实际应用时极其不便。传统的无机交联冻胶通常使用金属离子交联剂如乙酸铬、氯化铬等与聚合物交联制备。但这类冻胶往往会因为交联过快、耐温性能差等因素而难以在火驱储层中使用。另外，酚醛类交联剂、铬交联剂都具备一定的毒性，其应用逐渐受到限制。
3、2019年1月29日公开的公开号为cn109280542a的中国发明专利申请提供了一种耐高温冻胶封堵剂及其制备方法和应用，该堵剂由磺化改性多糖，引发剂、小分子单体、醛类交联剂a、交联剂b、固化剂、ph调节剂和水组成，耐温150-200℃，能满足不压井作业的压力需求。2017年6月20日公开的公开号为cn106867485a的中国发明专利申请提供了一种抗高温堵漏剂、制备方法及其应用。该堵漏剂由聚丙烯酰胺、磺化酚醛树脂、六亚甲基四胺、吸水膨胀型颗粒封堵剂、单向压力封闭剂、碱性ph调节剂和水组成，耐温80-150℃，能满足钻井堵漏需求。2015年12月9日公开的公开号为cn105131921a的中国发明专利申请提供了一种抗盐抗高温高强度冻胶堵水剂，由磺化改性小分子生物聚合物、小分子丙烯酰胺和甲基丙磺酸钠聚合物、酚醛树脂化合物交联剂、ph调节剂组成。该堵剂在120℃，20×104mg/l条件下成胶强度打4×104—10×104mpa·s,能满足底水砂岩油藏水平井堵水。2005年8月17日公开的公开号为cn1315978c的中国发明专利申请提供了注水井用于封堵厚油层高渗透带的木屑凝胶深度封堵剂，该堵剂由阴离子型聚丙烯酰胺、酚复合多胺、间苯二酚、草酸、木屑和水组成，成本低，成胶强度高，成胶时间可控。可以看出，上述堵剂组分较多，制备工艺复杂且多含有酚醛类交联剂，有一定的毒性。
4、针对存在“火窜”问题的储层，特别是裂缝发育的储层，需要研发成胶前黏度低，成胶后强度高且耐温的冻胶堵剂，以保证冻胶能顺利进入“火窜”区域并形成有效封堵。通常，制备高强度冻胶主要通过添加纳米颗粒、粘土等强化剂等或提高主剂浓度方法。但是，制备冻胶的主剂往往是高分子聚合物，用量过大会导致成胶液黏度过高，注入性变差；用量不高则无法形成高强度冻胶，难以保证封堵效果。而黏土、纳米颗粒等强化剂的使用也会受到黏度、温度、矿化度等因素的限制。因此，如何制备成胶液黏度低，成胶强度高且耐温的冻胶仍是一个技术难题。
5、故，目前需要解决现有冻胶封堵剂组分复杂、有毒性、成胶前黏度高、成胶后强度低且不耐温的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有冻胶封堵剂组分复杂、有毒性、成胶前黏度高、成胶后强度低且不耐温的问题，提供了一种高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂及制备方法和应用，组分简单，绿色环保，该冻胶成胶前黏度低，成胶后强度高且耐温性优异，具备极高的封堵强度，能满足110～150℃下火驱稠油油藏“火窜”封堵需求。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，按照质量百分比计，将1％～3％的低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物、0.5％～2％的冻胶强度增强剂、1.5％～10％的纳米氢氧化锆溶胶和85％～97％的水混合搅拌后得到冻胶成胶液，即高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂。
4、进一步地，所述冻胶强度增强剂采用聚乙烯醇纤维。
5、进一步地，所述聚乙烯醇纤维的长度为1-3mm。
6、进一步地，所述低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物的分子量为1×106g/mol～2×106g/mol。
7、进一步地，所述低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量分数为60％。
8、进一步地，所述纳米氢氧化锆溶胶的固含量为20％。
9、进一步地，所述纳米氢氧化锆溶胶的粒径为5-25nm。
10、一种高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂，按照质量百分比计，组分包括1％～3％的低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物、0.5％～2％的聚乙烯醇纤维、1.5％～10％的纳米氢氧化锆溶胶和85％～97％的水。
11、进一步地，所述低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物的分子量为1×106g/mol～2×106g/mol，所述纳米氢氧化锆溶胶的固含量为20％。
12、一种以上所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂在火驱开发油藏中的应用，能够在110～150℃下对火驱稠油油藏火窜形成封堵。
13、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
14、本发明通过纳米氢氧化锆溶胶与低分子量高浓度的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(am/amps)聚合物交联，并加入强度增强剂强化制备而成，封堵剂在成胶前黏度低，成胶后具备极高的封堵强度，能满足110～150℃下火驱稠油油藏封窜需求，组分简单，制备方便，仅需将三种组分缓慢溶于水中并搅拌均匀即可使用，且各组分均绿色环保，本发明节约了时间与经济成本，绿色环保，具有很强的使用价值。
15、本发明利用的am/amps聚合物为低分子量聚合物，该聚合物是高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的主剂，低分子am/amps聚合物在高温下水解产生的羧酸根可以与氢氧化锆反应形成配位键，构成三维网络结构。低分子am/amps聚合物分子量低，分子链之间缠结作用弱，溶于水后成胶液黏度低。因此使用低分子量高浓度的am/amps聚合物配制冻胶既可以提高主剂用量进而提高冻胶强度，又能保证成胶液具备良好的注入性。此外，am/amps聚合物不含羧酸根，在配制成为成胶液时不会与氢氧化锆交联，随着成胶液注入高温储层，聚合物中的am逐渐水解形成羧酸根，进而与氢氧化锆交联形成高强度冻胶，封堵火窜。本发明利用上述反应机理能有效的控制冻胶的交联时间，使冻胶在储层中合适的位置形成封堵。
16、本发明利用的amps基团具备较好的耐温性，而am基团则更容易水解生成羧酸根并与锆离子发生反应，因此将amps含量控制在60％可以保证冻胶具备良好的耐温性，同时控制聚合物中生成的羧酸根数量，控制冻胶交联程度，能防止冻胶因过度交联而收缩。
17、本发明冻胶强度增强剂采用聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维能均匀的分散在水中，水化后的聚乙烯醇纤维可以在锆离子作用下与am/amps交联网络形成纠缠结构，强化冻胶网格，增强冻胶缓冲应力的能力，可以提高体系承受液体或气体突破的能力，从使形成的冻胶在裂缝或近井地带保持高封堵能力。
18、本发明利用的纳米氢氧化锆溶胶既是交联剂，也是纳米溶胶稳定剂，具有双重作用。氢氧化锆溶胶一方面作为交联剂，与聚合物逐渐水解产生的羧酸根反应形成配位键，从而形成高强度冻胶网络；另一方面，纳米氢氧化锆溶胶作为稳定剂与聚合物分子中酰胺基、磺酸根等基团产生氢键作用，进一步提高冻胶强度和稳定性。这也简化了冻胶制备工艺，避免添加交联剂外，还要加入稳定剂。另外氢氧化锆溶胶绿色环保，避免了使用铬、醛类交联剂。
19、本发明制备的冻胶成胶前黏度低，成胶后强度高，具备有优异的封窜能力。实验表明该冻胶成胶液黏度小于500mpa·s，在110℃下成胶后强度可达150pa以上，远高于强冻胶标准(10pa)。物理模拟实验表明，其在多孔介质的封堵压力梯度可达60mpa/m以上，在裂缝中大于10mpa/m。
1.一种高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，按照质量百分比计，将1％～3％的低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物、0.5％～2％的冻胶强度增强剂、1.5％～10％的纳米氢氧化锆溶胶和85％～97％的水混合搅拌后得到冻胶成胶液，即高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂。
2.根据权利要求1所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述冻胶强度增强剂采用聚乙烯醇纤维。
3.根据权利要求2所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维的长度为1-3mm。
4.根据权利要求1所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物的分子量为1×106g/mol～2×106g/mol。
5.根据权利要求1所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量分数为60％。
6.根据权利要求1所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述纳米氢氧化锆溶胶的固含量为20％。
7.根据权利要求1所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂的制备方法，其特征在于，所述纳米氢氧化锆溶胶的粒径为5-25nm。
8.一种高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂，其特征在于，组分按照质量百分比计，包括1％～3％的低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物、0.5％～2％的聚乙烯醇纤维、1.5％～10％的纳米氢氧化锆溶胶和85％～97％的水。
9.根据权利要求8所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂，其特征在于，所述低分子量丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物的分子量为1×106g/mol～2×106g/mol，所述纳米氢氧化锆溶胶的固含量为20％。
10.一种权利要求8或9所述的高强度耐温的聚合物冻胶封堵剂在火驱开发油藏中的应用，其特征在于，能够在110～150℃下对火驱稠油油藏火窜形成封堵。
