CN106967403A

CN106967403A - 一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂及其制备方法

Info

Publication number: CN106967403A
Application number: CN201710270170.5A
Authority: CN
Inventors: 卢祥国; 刘义刚; 孟祥海; 张云宝; 夏欢; 高建崇; 代磊阳; 刘进祥; 贾蕊; 王婷婷; 潘卫国
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University; CNOOC China Ltd Tianjin Branch
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2017-07-21

Abstract

本发明涉及一种封堵剂，具体涉及一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂及其制备方法。该封堵剂组分为主剂、固化剂、缓凝剂、增黏剂为及水；主剂的组分为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、硅酸钠及粉煤灰的混合物；固化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或碳酸钙中的一种或几种物质的混合物；缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠或木质素磺酸盐中的一种或几种物质的混合物；增黏剂为聚丙烯酰胺、膨润土和碳酸钠的混合物；将封堵剂按照配方比例与溶剂水搅拌混合均匀，形成流动性较好混合液，用泵车将其泵入封堵目的层，关井候凝、固化，封堵率超过98%。封堵效果好、成本低，而且具有优良耐温耐盐性、化学稳定性和可注入性。

Description

一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种封堵剂，具体涉及一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂及其制备方法。

背景技术：

国内外绝大多数油田都采取注水开发方式，目前国内主要油田都已经进入高含水或特高含水期。长期高强度注水或注聚冲刷作用，引起部分储层结构破坏，造成岩石胶结物和骨架颗粒发生运移，进而在近井地带形成大孔道或高渗透条带，这进一步加剧了储层非均质性，致使注入水或驱油剂沿优势通道突进，形成低效或无效循环，最终降低油藏中低渗透层波及效率和采收率。因此，大孔道或特高渗透条带治理已经成为油田开发过程中亟待解决的技术难题之一。目前，矿场应用较广封堵剂包括聚合物凝胶和淀粉-丙烯酰胺凝胶等，它们能够可以满足油田开发初期储层封堵技术需求，但却不能完全满足油田开发中后期所存在的大孔道或特高渗透条带封堵对封堵剂强度和长期稳定性的指标要求。因此，油田开发过程中大孔道或特高渗透条带治理亟待开发一种高效、低成本封堵剂。

发明内容：

针对上述问题，本发明提出了一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂及其制法，封堵剂由主剂、固化剂、缓凝剂和增黏剂等4种药剂与水组成。依据油藏温度、溶剂水矿化度和大孔道发育状况，首先确定4种药剂和水的混合比例以及封堵剂用量，然后称取各组分，放置于带搅拌器方池子内，混合均匀，最后用泥浆泵将混合液泵入拟封堵目的层。

本发明采用的技术方案为：一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，该封堵剂组分及质量百分比为：主剂10%～30%，固化剂0.05%～0.5%，缓凝剂0.05%～0.5%，增黏剂为2%～15%，余量为水。

所述主剂的组分为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、硅酸钠及粉煤灰的混合物，其中氧化钙的含量为38%，二氧化硅的含量为4.8%，三氧化二铝的含量为45%，三氧化二铁的含量为1.3%，硅酸钠含量5%～6%，余量为粉煤灰。

所述的固化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或碳酸钙中的一种或几种物质的混合物。

所述的缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠或木质素磺酸盐中的一种或几种物质的混合物。

所述的增黏剂为聚丙烯酰胺、膨润土和碳酸钠的混合物。

所述的主剂、固化剂、，缓凝剂及增黏剂可独立保存。

一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂的制备方法，以配制140g该封堵剂为例，制备方法为：

（1）、称取0.1～0.15g的聚丙烯酰胺溶于与50ml水中，在常温搅拌条件下，加入2.5g的膨润土和1～1.5g的碳酸钠，均匀搅拌2.5～3.5小时，搅拌均匀后静置熟化24小时，得到熟化后的增黏剂备用；

（2）、取步骤（1）中熟化后的增黏剂55g溶于50g的水中，混合物在搅拌均匀后依次加入25～30g的主剂、0.05～0.5g的固化剂及0.05～0.5g的缓凝剂，常温搅拌1～2小时，混合均匀成悬浮状后获得封堵剂并注入储层。

一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂的应用方法，将配制的封堵剂用泵车或泥浆泵将其注入拟封堵地层中，然后关井候凝固化，由于加入固化剂和缓凝剂用量不同，致固化时间可调，可调时间区间为5～480h，该封堵剂在20℃～100℃温度条件下可发生聚合反应，聚合反应时间可在5h～480h内调节，该封堵剂具有良好抗盐性，配样模拟水矿化度为817mg/L～100000mg/L，工作环境地层水矿化度超过1000mg/L。

本发明的有益效果：与现有封堵大孔道方法比较，具有以下优点：

（1）、储层适应性强，可适应不同温度以及各种储层物性条件下的油藏的调剖堵水。

（2）、在地层中形成固体封堵剂，封堵性强，可实现大孔道和高渗透条带的有效治理。

（3）、油水井调剖堵水过程中，调剖堵水成功率及后期效果均优于常规凝胶或微球封堵方式。

（4）、具有良好的耐温、耐盐性，抗剪切性。

（5）、原材料来源广泛，成本低廉。

附图说明：

图1是应用实施例1中的填砂管封堵后注入压力与出液量关系曲线图。

图2是应用实施例2中的流程图。

具体实施方式：

应用实施例1

（1）、取聚丙烯酰胺溶于海上某油田矿场模拟注入水（简称注入水，水质离子组成见表1）中，配制质量浓度为0.2%溶液，常温搅拌，加入5%膨润土，0.25%碳酸钠，混合搅拌2.5h，静止熟化24h后获得增黏剂备用；

表1：水质离子组成表

（2）、取70重量份水，加入110重量份增黏剂，搅拌条件下加入27重量份主剂，0.25重量份固化剂，0.35重量份缓凝剂。常温搅拌2h，混合均匀；

（3）、上述均匀混合的溶液成悬浮状后，将该封堵剂注入已知渗透率填砂管模型（分别充填2～10目、10～20目、20～40目和40～80目的石英砂）内，放置24h后进行水驱，测试该封堵剂固化后填砂管渗透率，见表2。

表2：填砂管封堵实验数据表

从表2可以看出，填砂管经封堵剂封堵后的封堵率超过98%，取得良好封堵效果，具体特征是注入压力大幅度升高、出液量明显下降，如图1所示。

应用实施例2

（1）、实验材料

调驱剂包括疏水缔合聚合物和Cr³⁺聚合物凝胶，疏水缔合聚合物由四川光亚聚合物化工有限公司生产，相对分子质量为1100×10⁴，固含量100%，交联剂由中海石油（中国）有限公司天津分公司提供，聚合物为大庆炼化公司生产部分水解聚丙烯酰胺（简称“高分”聚合物），相对分子质量1900×10⁴，固含量90%。

封堵剂（增黏剂5%+固化剂0.5%+缓凝剂0.1%+主剂30%），“淀粉+丙烯酰胺”凝胶（淀粉4%+丙烯酰胺4%+交联剂0.036%+引发剂0.012%+无水亚硫酸钠0.002%）。

实验用油为模拟油，由海上某油田脱气原油与白油按一定比例混合而成，油藏温度下黏度μ_o=70mPa.s。

实验用水为模拟注入水，水质分析结果见表1。

实验模型是由石英砂环氧树脂胶结高低渗透率均质岩心（K_g=10000´10^-3mm²、5000´10^-3mm²和500´10^-3mm²左右，几何尺寸：高×宽×长=4.5cm×4.5cm×30cm）并联而成，其中高渗透岩心中部含有一个直径6mm孔眼，孔眼内可充填石英砂，用以模拟大孔道或特高渗透条带。

（2）、仪器设备

采用DV-Ⅱ型布氏黏度仪测试原油、调剖剂和封堵剂黏度。

采用岩心驱替实验装置测试封堵剂和调剖剂堵水调剖效果（采收率），装置由平流泵、压力传感器、岩心夹持器、手摇泵和中间容器等部件组成，除平流泵和手摇泵外，其它部分置于65℃保温箱内。实验设备和流程如图2所示。

采取“同注分采”方式进行驱替实验，收集高低渗透率岩心采液量，计算采收率和分流率，据此评价封堵剂封堵效果和调驱剂液流转向能力。

实验温度为65℃，注入速度为0.6mL/min。

（3）、方案设计

方案1-1：

1）、首先用无机地质聚合物凝胶封堵高渗透层中填砂孔眼，然后高低渗透岩心抽空饱和水，饱和油；

2）、钻掉高渗透层岩心孔眼中一半无机地质聚合物凝胶，用石英砂充填孔眼，然后将其与低渗透层岩心组成并联模型，水驱到含水40%～60%；

3）、用无机地质聚合物凝胶重新封堵孔眼，水驱到95%；

4）、注入0.3PV疏水缔合聚合物溶液，再次后续水驱至含水95%。

方案1-2：

3）、用无机地质聚合物凝胶重新封堵孔眼，水驱到95%；4）注入0.3PVCr³⁺聚合物凝胶，再次后续水驱至含水95%。

（4）结果分析

1）、封堵率

在岩心饱和油之前和不同封堵状况条件下，岩心孔眼封堵率实验数据见表3。

表3封堵率实验数据表

利用表3中水侧渗透率数据和渗流力学公式，计算无机地质聚合物凝胶对填砂孔眼封堵率为97.2%，表明它可以对大孔道或特高渗透条带产生良好封堵作用。

2）、采收率

当岩心内大孔道实施封堵后，后续调驱剂类型对增油降水效果影响实验结果见表4。

表4 采收率实验数据表

从表4可以看出，一旦储层内形成优势通道或大孔道后，水驱开发就难以动用低渗透层中剩余油，总体开发效果也较差。当采用无机地质聚合物凝胶对高渗透层内优势通道实施封堵后，注入水转向进入高渗透层基质部分，导致波及体积增大，水驱采收率增幅超过10%，但此时注入水仍未进入低渗透层。由此可见，尽管优势通道封堵可以改善了高渗透层波及效果，但由于高渗透层与低渗透层渗透率级差较大，水驱过程中注入压力低于低渗透层吸液启动压力，导致低渗透层吸液压差为零。因此，客观上需要采取进一步调整吸液剖面措施。

当大孔道实施封堵后，疏水缔合聚合物溶液和Cr³⁺聚合物凝胶调驱取得了较好增油降水效果，其中疏水缔合聚合物调驱采收率增幅为23.2%，Cr³⁺聚合物凝胶为29.4%，后者明显优于前者。机理分析表明，与疏水缔合聚合物溶液相比较，Cr³⁺聚合物凝胶油藏适应性较强，低渗透层波及效果较好，采收率增幅较大（29.0%），因而总体增油降水效果较好。

Claims

1.一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，其特征在于：该封堵剂组分及质量百分比为：主剂10%～30%，固化剂0.05%～0.5%，缓凝剂0.05%～0.5%，增黏剂为2%～15%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，其特征在于：所述主剂的组分为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、硅酸钠及粉煤灰的混合物，其中氧化钙的含量为38%，二氧化硅的含量为4.8%，三氧化二铝的含量为45%，三氧化二铁的含量为1.3%，硅酸钠含量5%～6%，余量为粉煤灰。

3.根据权利要求1所述的一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，其特征在于：所述的固化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或碳酸钙中的一种或几种物质的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠或木质素磺酸盐中的一种或几种物质的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，其特征在于：所述的增黏剂为聚丙烯酰胺、膨润土和碳酸钠的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂，其特征在于：所述的主剂、固化剂、，缓凝剂及增黏剂可独立保存。

7.一种权利要求1、2、3、4或5所述油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂的制备方法，其特征在于：以配制140g该封堵剂为例，制备方法为：

8.一种权利要求1、2、3、4或5所述油田储层大孔道或特高渗透条带封堵剂的应用方法，其特征在于：将配制的封堵剂用泵车或泥浆泵将其注入拟封堵地层中，然后关井候凝固化，由于加入固化剂和缓凝剂用量不同，致固化时间可调，可调时间区间为5～480h，该封堵剂在20℃～100℃温度条件下可发生聚合反应，聚合反应时间可在5h～480h内调节，该封堵剂具有良好抗盐性，配样模拟水矿化度为817mg/L～100000mg/L，工作环境地层水矿化度超过1000mg/L。