CN104498008B - 一种油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，由微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂组成；所述微生物多糖基础调剖堵水剂为微生物多糖可得然胶体复配氢键键合力促进剂或为微生物多糖可得然胶与助凝剂；所述延迟凝胶剂为多元醇、高分子聚合物水解聚丙烯酰胺、葡萄糖酸盐中的一种或任意几种。本发明还公开了该生物调剖堵水剂的制备方法。本发明的调剖堵水剂在中高温(65℃‑90℃)下能够保持体系的流动性，且黏度增加缓慢，从而能够满足顺利输送到地下特定深度部位的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂。
背景技术
可得然胶是一种微生物多糖，具有在高温条件(80℃以上)形成高强度不可逆凝胶的特性，因而被广泛应用于食品等行业，可得然胶能够显著提高产品品质，改善产品的持水性、粘弹性、稳定性，并有增稠作用，使口感更佳。
在石油开采中，新型调剖堵水剂开发是提高采收率及经济效益的重要手段，其中调剖堵水剂作用能力效果、作用时间、适应性、成本以及施工可行性则是调剖过程中需要考虑的几个重点。在原可得然高温调堵体系中，首先通过地表常温下搅拌分散并使其混融在水中，再注入作业水井或油井，产品流动到具有温度条件的作用部位后在一段时间内或短时快速形成凝胶，且该凝胶基本不受地层矿化度影响，因此可以作为优良的油田采油提高采收率用调剖堵水剂应用。但是，就可得然凝胶性特点而言，存在明显的实际应用缺点，主要涉及施工工艺需要时，当注入井组地层井口处及过渡层温度高于65℃-90℃时，可得然体系会在较短的时间内(少于30min)粘度增大超过5000mpa·s，甚至形成固态凝胶，导致注入过程中提早出现凝胶固体，阻碍料液注入更深甚至造成后续段塞无法注入。
因此，寻求一种在中高温条件下能够延迟形成凝胶的调剖堵水剂是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种油田开采用耐中高温的调剖堵水剂，其在中高温(65℃-90℃)下能够保持体系的流动性，且黏度增加缓慢，从而能够满足顺利输送到地下特定深度部位的需求。
本发明的目的还在于提供上述调剖堵水剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种油田开采用耐中高温的调剖堵水剂，由微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂组成；所述微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为(5-20):(0.01-15)；
所述微生物多糖基础调剖堵水剂为可得然胶与氢键键合力促进剂按重量比(20-1)：(1-1.5)复配而成；或者为可得然胶与助凝剂按重量比(2-1)：(1-12)复配而成；
所述氢键键合力促进剂为氯化钾、磷酸钾、氯化钙、硼砂中的一种或任意几种；
所述助凝剂为氯化铵、硝酸铵、尿素、磷酸二氢铵中一种或任意几种；
所述延迟凝胶剂为多元醇、高分子聚合物水解聚丙烯酰胺、葡萄糖酸盐中的一种或任意几种；
优选的，所述微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为(5-11):(0.01-5)。
优选的，所述高分子聚合物水解聚丙烯酰胺为阴离子水解聚丙烯酰胺，其分子量为1200-3600万，水解度为10-60％；优选的，所述阴离子水解聚丙烯酰胺的水解度为40-50％。水解度是衡量阴离子水解聚丙烯酰胺的性能的一个重要指标，水解度是指水解反应中化合物的水解达到平衡时，已经水解的化合物分子数与溶液中该化合物的分子总数之比。水解度与阴离子水解聚丙烯酰胺的溶解速度和原料价格都有关系，本发明的阴离子水解聚丙烯酰胺所采用的水解度是经过多次试验，综合平衡了溶解性能与原料价格之间的关系，得出的最优的水解度范围。
优选的，所述多元醇选自丙三醇、季戊四醇、一缩二丙二醇中的一种或任意几种；
所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾或葡萄糖酸钙中的一种或任意几种；本发明所选择的葡萄糖酸盐具有缓释、缓冲的功效，而且价格相对低廉，易于实现产业化应用。
该生物调剖堵水剂的制备方法，步骤如下：将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂复配后溶于水中，或者在水中溶胀过程中进行复配；复配后的溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为(5-19.5)％，(即每100ml复配后的溶液中含微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量为5-19.5g)，即得调剖堵水剂。上述重量体积比对于调剖堵水剂的应用性能具有重要的影响，选择上述重量体积比并非是简单的常规选择，发明人在试验研发过程中发现，高于此重量体积比，则制备的产品粘度增加迅速，并且不经济，产品成本太高；低于此重量百分比，则形成的胶体强度过差。
本发明制备的生物调剖堵水剂，在65℃-90℃条件下稳定悬浮且具流动性的时间达4-20小时以上；在45℃-120℃条件下凝胶30分钟至7天，所得凝胶强度为500-900g/cm2，与现有技术相比(700g/cm2)，凝胶强度相近，甚至强度有所改善，并未因凝胶延迟而出现凝胶强度的降低。
将本发明的生物调剖堵水剂输送到作业井中需要调整的部位，例如边水严重的水井或油井的优势孔道，调剖堵水剂在温度作用下发生凝胶反应，由液体转变成稳定的固态形式，从而起到封堵作用。
本发明的生物调剖堵水剂延迟凝胶的原理为：所加延迟凝胶剂，在一定的温度条件下，通过跟微生物多糖分子结构中的作用基团进行竞争反应或者通过部分覆盖掉微生物多糖分子链结构中的作用位点，从而达到延缓的作用。当温度达到足够高或者能量吸收足够多，微生物多糖上的反应部位会重新形成价键，直至形成高位凝胶。
本发明的有益效果：
本发明通过添加延迟凝胶剂，使产品在中高温条件下(65℃-90℃)，保持相对稳定的流动性及较低粘度，时间达到4-48小时以上(随温度升高，时间缩短)，从而保证了在现场连续设备作业过程中，液体能够通过泵动注入地层较深部位，不至因为粘度快速增高且凝固造成后期注入物无法注入的情况发生。同时，所述添加量已经进行优化，因此微生物多糖调剖剂最后的强度没有降低或者降低很小。从而扩大了其适用范围，提升了可操作性，并降低用户的使用成本。
本发明的生物调剖堵水剂以微生物多糖可得然胶作为基础组分，在油田采油的过程中，与化学调剖堵水剂相比，具有绿色环保、用量少、成本低、更耐高盐高矿化度等优点。
附图说明
图1为实施例1和对比例1制备的生物调剖堵水剂的液体黏度测定结果比较；
图2为实施例2和对比例2制备的生物调剖堵水剂的液体黏度测定结果比较；
图3为实施例3和对比例3制备的生物调剖堵水剂的液体黏度测定结果比较；
图4为实施例4和对比例4制备的生物调剖堵水剂的液体黏度测定结果比较；
图5为实施例5和对比例5制备的生物调剖堵水剂的液体黏度测定结果比较；
图6为实施例6和对比例6制备的生物调剖堵水剂的液体黏度测定结果比较。
具体实施方式
结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
(1)油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂的制备：
将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂按质量比5：2复配，混合均匀，复配后溶于水制成溶液，溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为7％(即每100ml复配后的溶液中含微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量为7g)；即得油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂。
其中，微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氢键键合力促进剂(氯化钾)按重量比20：1.5复配而成；延迟凝胶剂为丙三醇。
将本实施例制备的调剖堵水剂在70℃放置超过48小时，并在此恒定温度(70℃)下测定液体的黏度，结果见图1；
将放置后的液体，在95℃条件下凝胶30分钟以上，测定其凝胶强度，结果见表1。
(2)应用方法：
将本实施例制备的生物调剖堵水剂输送到边水严重的作业水井的优势孔道中需要进行调整的部位，调剖堵水剂在温度作用下发生凝胶反应，由液体转变成稳定的固态形式，从而起到封堵作用。
对比例1
作为对比，不加入延迟凝胶剂，其与操作同实施例1，在70℃下测定液体的黏度，结果见图1；凝胶后测定其凝胶强度，结果见表1。
表1 实施例1和对比例1制备的调剖堵水剂凝胶后硬度测定结果
| 样品 | 硬度(g/cm2) |
| 对比例1 | 715.3 |
| 实施例1 | 653.1 |
实施例2：
(1)油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂的制备：
将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂按质量比11：0.1复配，混合均匀，复配后溶于水制成溶液，溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为11.1％，即得油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂。
其中，微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与助凝剂(硝酸铵)按重量比2：1复配而成；延迟凝胶剂为阴离子水解聚丙烯酰胺，分子量为1200万，水解度为40％。
将本实施例制备的调剖堵水剂在45℃放置超过48小时，并在此恒定温度(45℃)下测定液体的黏度，结果见图2；
将放置后的液体，在45℃条件下凝胶7天以上，测定其凝胶强度，结果见表2。
本实施例制备的生物调剖堵水剂的应用方法同实施例1。
对比例2
作为对比，不加入延迟凝胶剂，其与操作同实施例2，在45℃下测定液体的黏度，结果见图2；凝胶后测定其凝胶强度，结果见表2。
表2 实施例2和对比例2制备的调剖堵水剂凝胶后硬度测定结果
| 样品 | 硬度(g/cm2) |
| 对比例2 | 721.4 |
| 实施例2 | 632.1 |
实施例3：
(1)油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂的制备：
将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂按质量比6.5：0.01复配，混合均匀，复配后溶于水制成溶液，溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为6.51％，即得油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂。
其中，微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氢键键合力促进剂(氯化钾)按重量比10：1复配而成；延迟凝胶剂为阴离子水解聚丙烯酰胺，分子量为3600万，水解度为50％。
将本实施例制备的调剖堵水剂在70℃放置超过48小时，并在此恒定温度(70℃)下测定液体的黏度，结果见图3；
将放置后的液体，在70℃条件下凝胶7天以上，测定其凝胶强度，结果见表3。
应用方法：将本实施例制备的生物调剖堵水剂输送到边水严重的作业油井的优势孔道中需要进行调整的部位，
对比例3：
作为对比，不加入延迟凝胶剂，其与操作同实施例3，在70℃下测定液体的黏度，结果见图3；凝胶后测定其凝胶强度，结果见表3。
表3 实施例3和对比例3制备的调剖堵水剂凝胶后硬度测定结果
| 样品 | 硬度(g/cm2) |
| 对比例3 | 831.6 |
| 实施例3 | 891.3 |
实施例4：
(1)油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂的制备：
将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂按质量比6.5：0.1复配，混合均匀，复配后溶于水制成溶液，溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为6.6％，即得油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂。
其中，微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氢键键合力促进剂(氯化钾)按重量比10：1复配而成；延迟凝胶剂为阴离子水解聚丙烯酰胺，分子量为3600万，水解度为50％。
将本实施例制备的调剖堵水剂在80℃放置超过48小时，并在此恒定温度(80℃)下测定液体的黏度，结果见图4；
将放置后的液体，在80℃条件下凝胶7天以上，测定其凝胶强度，结果见表4。
本实施例制备的调剖堵水剂的应用方法同实施例3。
对比例4：
作为对比，不加入延迟凝胶剂，其与操作同实施例4，在80℃下测定液体的黏度，结果见图4；凝胶后测定其凝胶强度，结果见表4。
表4 实施例4和对比例1制备的调剖堵水剂凝胶后硬度测定结果
| 样品 | 硬度(g/cm2) |
| 对比例4 | 731.1 |
| 实施例4 | 662.8 |
实施例5：
(1)油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂的制备：
将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂按质量比6.5：2复配，混合均匀，复配后溶于水制成溶液，溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为8.5％，即得油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂。
其中，微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氢键键合力促进剂(磷酸钾)按重量比10：1复配而成；延迟凝胶剂为葡萄糖酸钠。
将本实施例制备的调剖堵水剂在80℃放置超过48小时，并在此恒定温度(80℃)下测定液体的黏度，结果见图5；
将放置后的液体，在95℃条件下凝胶7天以上，测定其凝胶强度，结果见表3。
本实施例制备的调剖堵水剂的应用方法同实施例1。
对比例5：
作为对比，不加入延迟凝胶剂，其与操作同实施例5，在70℃下测定液体的黏度，结果见图5；凝胶后测定其凝胶强度，结果见表5。
表5 实施例5和对比例5制备的调剖堵水剂凝胶后硬度测定结果
| 样品 | 硬度(g/cm2) |
| 对比例5 | 834.9 |
| 实施例5 | 879.1 |
实施例6：
(1)油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂的制备：
将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂按质量比11：5复配，混合均匀，复配后溶于水制成溶液，溶液中，微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂占溶液的重量体积比为9.6％，即得油田开采用耐高矿化度耐中高温的调剖堵水剂。
其中，微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氢键键合力促进剂(氯化钾)按重量比10：1复配而成；延迟凝胶剂为葡萄糖酸钾。
将本实施例制备的调剖堵水剂在80℃放置超过48小时，并在此恒定温度(80℃)下测定液体的黏度，结果见图6；
将放置后的液体，在95℃条件下凝胶7天以上，测定其凝胶强度，结果见表3。
本实施例制备的调剖堵水剂的应用方法同实施例1。
对比例6：
作为对比，不加入延迟凝胶剂，其与操作同实施例6，在70℃下测定液体的黏度，结果见图6；凝胶后测定其凝胶强度，结果见表6。
表6 实施例6和对比例6制备的调剖堵水剂凝胶后硬度测定结果
| 样品 | 硬度(g/cm2) |
| 对比例6 | 768.3 |
| 实施例6 | 797.96 |
综合上述实施例和对比例可以看出：本发明的生物调剖堵水剂中通过延迟凝胶剂的加入，使产品在中高温条件下(65℃-90℃)能够保持相对稳定的流动性及较低粘度，从而保证了在现场连续设备作业过程中，液体能够通过泵动注入地层较深部位，不至因为粘度快速增高且凝固造成后期注入物无法注入的情况发生。而且与原有的调剖剂相比，其凝胶的强度并未有明显的降低，在作用部位的封堵效果良好。
Claims (8)
1.一种油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，其特征在于，由微生物多糖基础调剖剂、延迟凝胶剂和水组成，所述微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为(5-20):(0.01-15) ，每100ml生物调剖堵水剂中，微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量为5-19.5g；
所述延迟凝胶剂为多元醇、高分子聚合物水解聚丙烯酰胺、葡萄糖酸盐中的一种或任意几种；
所述多元醇选自丙三醇、季戊四醇、一缩二丙二醇中的一种或任意几种；
所述高分子聚合物水解聚丙烯酰胺为阴离子水解聚丙烯酰胺，其分子量为1200-3600万，水解度为10-60％；
所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钙中的一种或任意几种；
所述微生物多糖基础调剖堵水剂为可得然胶与氢键键合力促进剂按重量比(20-1) ：(1-1.5) 复配而成；或者为可得然胶与助凝剂按重量比(2-1) ：(1-12) 复配而成；
所述氢键键合力促进剂为氯化钾、磷酸钾、氯化钙、硼砂中的一种或任意几种；
所述助凝剂为氯化铵、硝酸铵、尿素、磷酸二氢铵中一种或任意几种。
2.如权利要求1 所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，其特征在于，所述高分子聚合物水解聚丙烯酰胺为阴离子水解聚丙烯酰胺，其水解度为40-50％。
3.如权利要求1 所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，其特征在于，所述微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为(5-11):(0.01-5)。
4.如权利要求1 所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，其特征在于，微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为5 ：2 ；所述微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氯化钾按重量比20 ：1.5 复配而成；所述延迟凝胶剂为丙三醇。
5.如权利要求1 所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，其特征在于，微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为11 ：0.1 ；所述微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与硝酸铵按重量比2 ：1 复配而成；所述延迟凝胶剂为阴离子水解聚丙烯酰胺，分子量为1200 万，水解度为40％。
6.如权利要求1 所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂，其特征在于，微生物多糖基础调剖剂和延迟凝胶剂的质量比为6.5 ：0.01 ；所述微生物多糖基础调剖剂为可得然胶与氯化钾按重量比10 ：1 复配而成；所述延迟凝胶剂为阴离子水解聚丙烯酰胺，分子量为3600 万，水解度为50％。
7.权利要求1 至6 任一项所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：将微生物多糖基础调剖剂与延迟凝胶剂复配后溶于水中，或者在水中溶胀过程中进行复配。
8.采用权利要求1-6 任一项所述的油田开采用耐中高温的生物调剖堵水剂进行堵水调剖的方法，其特征在于，将调剖堵水剂输送到作业井中需要进行调剖堵水的部位，调剖堵水剂在温度作用下发生凝胶反应，由液体转变成稳定的固态形式，起到封堵作用。
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