CN109370552A - 一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法。该调堵剂是施工现场将非交联凝胶加入水中配制而成的非交联凝胶水溶液，在配制过程中，将该非交联凝胶加入含有可溶性无机盐类添加剂的水溶液中配制成调堵剂，具体步骤：S1、在施工现场，预先将可溶性无机盐类添加剂溶于清水中，得到盐溶液；S2、将非交联凝胶溶于盐溶液中，得到调堵剂。无机盐类添加剂为氯化钠或氯化钙或两者的混合物。本发明的延缓非交联凝胶溶解速度的方法，可解决由于高强度非交联凝胶溶解速度过快导致起粘爬杆现象严重，进而使得注入地层时泵注困难，无法注入的问题，为现场施工可操作性提供技术支持。

Description

一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法

技术领域

本发明涉及油气田化学技术领域，具体涉及一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法。

背景技术

我国自20世纪50年代开始研究和应用调剖堵水技术，到“八五”期间我国调剖堵水技术已经成为油田常规增产技术。同时我国大部分油田已经进入注水开发后期，而注水井深部调剖技术和油井堵水技术为油田注水开发后期稳产保产必要措施，具有较好的经济效益。

我国陆地油田大部分采用注水开发，注水井尖峰吸水、油井出水是油田二次、三次采油过程中普遍存在的问题。其主要原因是由于原生地层的非均质性、加之长期注水开发和人为因素(如增产措施、作业失败等)进一步加剧地层非均质性，导致水窜或水淹，使注水井注水效率低下，生产井过早见水、产能降低。调剖堵水技术是针对油层出水、水驱无效循环等问题所研发的高效的增产增注措施之一。目前我国各大油田使用的较为频繁的调堵剂主要是凝胶类调堵剂，通过控制成胶时间、成胶强度来达到凝胶在油层深部形成的目的，但是大部分交联剂存在有毒污染环境等问题，而且凝胶体系注入地层中经过剪切、滞留吸附、色谱分离、水侵稀释后导致凝胶体系的强度、封堵整体性、长期稳定性达不到预期的效果。

现有的相关专利CN106928948A公开了一种非交联凝胶堵漏体系，包括非交联聚合物与水溶剂；所述非交联聚合物由丙烯酰胺、疏水单体与功能单体聚合得到。所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸氟代烷基酯、甲基丙烯酸氟代烷基酯、长链烷基不饱和季铵盐、烷基烯丙基磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯与烷基聚氧乙烯醚丙烯酸酯中的一种或多种。所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物、含有端烯基醚类化合物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种。专利CN106928402A公开了一种聚合物凝胶，由聚合物在水中形成，所述聚合物由丙烯酰胺单体、不饱和疏水单体和功能单体聚合而成；所述不饱和疏水单体选自非离子型不饱和疏水单体、阳离子型不饱和疏水单体或阴离子型不饱和疏水单体；所述非离子型不饱和疏水单体选自N-烷基丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、丙烯酸聚氧乙烯烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。所述功能单体选自含有烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物、含有烯基烷基醚和含有烯基的杂环衍生物中的一种或多种。

相关专利CN106867488A公开了一种新型的物理交联凝胶类调剖堵水体系，该体系为一元体系，包含主剂与水溶剂，主剂为非离子型水溶性改性聚丙烯酰胺、阴离子型水溶性改性聚丙烯酰胺、阳离子型改性聚丙烯酰胺与两性离子型水溶性改性聚丙烯酰胺中的一种或多种。该一元体系在用于调堵方面具有明显优势，能依靠分子间作用力形成物理空间网状结构的凝胶的水溶性聚合物或其衍生物。调堵剂中非交联凝胶用量一般是在0.3～6％。高浓度的非交联凝胶在配制过程中，由于溶胀时间较短，在短时间凝胶溶液大幅度增粘爬杆，在现场施工过程中，容易造成泵车堵塞，难以继续将堵剂注入套管内部。因此，需要采用一种延长高浓度非交联凝胶的溶解速度的方法，在凝胶未完全溶胀的过程中将堵剂由泵车全部注入套管内，进而在地层中完全溶解起粘，起到调堵功能。

发明内容

本发明的目的是解决上述的油田用调堵剂非交联凝胶，在现场施工配制过程中由于高强度的非交联凝胶在溶解过程中起粘爬杆时间太快，几分钟粘度就大幅度增加，容易造成泵堵塞，影响泵注施工的技术缺陷，提供一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法。

本发明要求保护一种可溶性无机盐在延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度中的应用。

本发明还要求保护一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法，该方法包括：

将所述非交联凝胶溶于可溶性无机盐的水溶液中。

具体的，所述可溶性无机盐选自氯化钠和氯化钙中的至少一种。

更具体的，所述可溶性无机盐为由氯化钠和氯化钙组成的混合物时，所述氯化钠与氯化钙的重量比为5:1～10:1；具体为9:1；

所述可溶性无机盐为氯化钠时，所述氯化钠在可溶性无机盐的水溶液中的质量百分浓度为5-10％。

所述延缓步骤中，所述可溶性无机盐以水溶液的形式存在；可溶性无机盐的水溶液中，所述可溶性无机盐的质量百分浓度不超过20％。

所述可溶性无机盐的质量百分浓度具体不超过10％。

所述可溶性无机盐的质量百分浓度更具体为1-10％或5-10％。

所述氯化钙在可溶性无机盐的水溶液中的质量分数具体为0.1％～2％；所述氯化钠在可溶性无机盐的水溶液中的质量分数为1％～20％；具体为1-10％。

所述非交联凝胶为各种常用非交联凝胶，具体可选自非离子型水溶性改性聚丙烯酰胺、阴离子型水溶性改性聚丙烯酰胺、阳离子型改性聚丙烯酰胺和两性离子型水溶性改性聚丙烯酰胺中的至少一种；

所述非离子型水溶性改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种非离子型不饱和单体单元；所述非离子型不饱和单体单元由N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、乙烯基***、N-烷基取代丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯与甲基丙烯酸烷基酯中的至少一种形成；所述N-烷基取代丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯与甲基丙烯酸烷基酯中烷基的碳原子数各自独立地为5-20；

所述阴离子型水溶性改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种阴离子型不饱和单体单元；其中，所述阴离子型不饱和单体为丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、烷基链碳原子个数为4-20的丙烯酰胺烷基磺酸、丙烯酰胺烷基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐中的至少一种；

所述阳离子型改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种阳离子型不饱和单体单元；所述阳离子型不饱和单体单元由丙烯酰氧烷基季铵盐、二烯丙基季铵盐、烯丙基季铵盐、丙烯酰胺烷基季铵盐、乙烯基咪唑双季铵盐、杂环季铵盐中的至少一种形成；所述丙烯酰胺烷基季铵盐的长链烷基的碳原子数为5-20；

所述两性离子型水溶性改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种阴离子型不饱和单体单元和至少一种阳离子型不饱和单体单元：其中，所述阳离子型不饱和单体为丙烯酰胺烷基季铵盐、二烯丙基季铵盐、烯丙基季铵盐、丙烯酰胺烷基季铵盐、乙烯基咪唑双季铵盐与杂环季铵盐中的至少一种。

所述非交联凝胶更具体可为四川光亚聚合物化工有限公司生产的光亚智能凝胶干粉，产品编号ZND-5；

所述溶解速度为所述非交联凝胶在水中的溶解速度；

所述非交联凝胶在水中的质量百分浓度大于等于3％；具体为3-6％。

本发明的有益之处在于：

1)在施工现场配制调堵剂时，通过加入无机盐类添加剂能够明显提高非交联凝胶溶胀起粘时间，能够将溶胀起粘时间延长至大于2小时，有效解决由于高强度非交联凝胶溶解速度过快导致起粘爬杆现象严重，使得注入地层的时候泵注困难，无法注入的问题，为现场施工顺利注入调堵剂提供方便。

2)当加入低浓度(＜10％)添加剂时非交联凝胶粘度基本不变，不会影响凝胶强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实施例中涉及的百分浓度均为质量百分浓度。下述实施例所用非交联凝胶为四川光亚聚合物化工有限公司生产的光亚智能凝胶干粉，产品编号ZND-5。

实施例1

(1)将非交联凝胶加入清水中配制成质量百分浓度3％的非交联凝胶溶液，测定溶液的溶胀起粘时间和粘度值。

(2)将氯化钠溶于清水中，分别配成质量百分浓度为0.5％、1％、1.5％、2％、5％、10％的盐溶液，然后向各浓度盐溶液中加入非交联凝胶配制成质量百分浓度3％的非交联凝胶溶液，测定溶液的溶胀起粘时间和粘度值。

(3)将氯化钠与氯化钙按质量比9:1溶于清水中，分别配成氯化钠和氯化钙总质量百分浓度为0.5％、1％、2％、5％、10％的盐溶液，然后向各浓度盐溶液中加入非交联凝胶配制成质量百分浓度3％的非交联凝胶溶液，测定溶液的溶胀起粘时间和粘度值。

测定结果见表1。

表1、无机盐添加剂对非交联凝胶在水中溶解速度的影响

由表1可以看出，在不添加无机盐的清水条件下，浓度3％的非交联凝胶溶胀起粘时间为5min，该起粘时间太短不能满足现场施工配液要求，造成泵堵塞，无法泵注入地层。

加入无机盐类添加剂能够明显提高非交联凝胶溶胀起粘时间。NaCl浓度5％时可以将起粘时间延长至45min，NaCl浓度10％时可以将起粘时间延长至70min。

NaCl和MgCl₂的总浓度5％时可以将非交联凝胶溶胀起粘时间延长至50min，NaCl和MgCl₂的总浓度10％时可以将非交联凝胶溶胀起粘时间延长至80min，满足现场配液时间要求。并且加入低浓度无机盐添加剂(＜10％)时非交联凝胶粘度基本不变，不会影响凝胶强度，超过10％无机盐添加剂后非交联凝胶粘度下降10％，略微影响强度。

实施例2

某油田40-6-3和38-9井属于典型的复杂断块型油藏，错断较多，套管漏失、套损、套变和套破井较多，该区块经常出现地面冒水事故，造成湿地和农田、村镇、养殖场污染。高注采比导致的地层压力偏高，加之老井弃置年久，地表恢复后无法查找原井口，套损套漏、管外窜、断块等诸多因素都是潜在的因素，使得该类事故的处理措施出现诸多难点。采用各种堵剂治理地面窜水问题，都以失败告终，例如：水泥封堵(近井地带封堵)、化学交联凝胶封堵(地层成胶性能和封堵位置不可控性)、核桃壳橡胶粉无机材料封堵(近井地带封堵)、体膨颗粒(封堵不整体)。

施工方法：施工现场，现配现用，采用清水配制氯化钠和氯化钙的混合盐溶液，其中氯化钠在混合盐溶液中的质量百分浓度为5％，氯化钙在混合盐溶液中的质量百分浓度为1％，将非交联凝胶加入盐溶液中，非交联凝胶浓度1.5～3％，采用常规撬装调剖装置将非交联凝胶溶液顺利注入地层。40-6-3井注入非交联凝胶溶液2000m³，38-9井注入非交联凝胶溶液2200m³。

针对油气上窜到地面的通道，按以往的做法，往往采取注入井长期停注或封井，打乱了原有的开发注采井网，不利于油田可持续发展，给油井生产带来很大的影响，该技术成功应用为整个某某油田以往的因地面冒水造成的长期停注或封井，开辟了新途径，原2个冒泥浆点共停注注入井17口，影响注入量14.156×104m³，对应油井26口，措施后注入井恢复注入，地面冒水停止，井组增油，并实现了经济效益和社会效益双丰收。

实施例3

某某油田环保治理：某某油田由于早期固井质量差、水泥返高不够、套管材质差，加之开发时间长达40年以上，套管腐蚀穿孔破裂较多，地层原油高含气压力系数高，高压流体经过水泥环空窜入漏点，在窜入地表欠压实地层，导致地面窜漏，影响环保问题，建议对该井区地下漏点进行封堵，保证油田正常开放和环境保护。

施工过程为：起生产管柱、通井、洗井、下施工管柱、试压、施工设备进场、施工材料入场、施工开始。施工方案：采用调堵剂非交联凝胶溶液作为前置段塞，然后注入水泥段塞，前置段塞溶液配制方法：首先配制含有氯化钠和氯化钙的混合盐溶液，其中氯化钠在混合盐溶液中的质量百分浓度10％，氯化钙在混合盐溶液中的质量百分浓度1％；然后向盐溶液中加入非交联凝胶配制成浓度2～6％的非交联凝胶溶液，使得非交联凝胶溶胀时间延长至2小时后，顺利将前置段塞注入地层，形成具有一定封堵强度，为后续水泥封堵段塞提供一定承压能力，使水泥段塞能有效停留在水泥环附近地层，加大施工安全性和成功性。施工结束后，试压8MPa，稳压合格，成功封堵某某油田地面窜漏漏点，解决窜漏引起的环保问题。

综上所述，本发明针对油田用调堵剂非交联凝胶在现场施工配制过程中由于高强度的非交联凝胶在溶解过程中起粘爬杆时间太快，几分钟粘度就大幅度增加，容易造成泵堵塞，影响泵注施工，这一现场施工缺陷，提供了一种能够延缓非交联凝胶的溶解速度的方法，通过加入无机盐类添加剂延缓非交联凝胶在水中的溶解速度，将非交联凝胶溶胀起粘时间延长至大于2h，为现场施工顺利注入调堵剂提供方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.可溶性无机盐在延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度中的应用。

2.一种延缓油田用调堵剂中的非交联凝胶溶解速度的方法，包括：

将所述非交联凝胶溶于可溶性无机盐的水溶液中。

3.根据权利要求1所述的应用或权利要求2所述的方法，其特征在于：所述可溶性无机盐选自氯化钠和氯化钙中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中所述的应用或方法，其特征在于：所述可溶性无机盐为由氯化钠和氯化钙组成的混合物时，所述氯化钠与氯化钙的重量比为5:1～10:1；具体为9:1；

所述可溶性无机盐为氯化钠时，所述氯化钠在可溶性无机盐的水溶液中的质量百分浓度为5-10％。

5.根据权利要求1-4中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述延缓步骤中，所述可溶性无机盐以水溶液的形式存在；可溶性无机盐的水溶液中，所述可溶性无机盐的质量百分浓度不超过20％。

6.根据权利要求5所述的应用或方法，其特征在于：所述可溶性无机盐的质量百分浓度不超过10％。

7.根据权利要求6所述的应用或方法，其特征在于：所述可溶性无机盐的质量百分浓度为1-10％或5-10％。

8.根据权利要求7所述的应用或方法，其特征在于：所述氯化钙在可溶性无机盐的水溶液中的质量分数为0.1％～2％；所述氯化钠在可溶性无机盐的水溶液中的质量分数为1％～20％；具体为1-10％。

9.根据权利要求1-8中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述非交联凝胶选自非离子型水溶性改性聚丙烯酰胺、阴离子型水溶性改性聚丙烯酰胺、阳离子型改性聚丙烯酰胺和两性离子型水溶性改性聚丙烯酰胺中的至少一种；

所述非离子型水溶性改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种非离子型不饱和单体单元；所述非离子型不饱和单体单元由N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、乙烯基***、N-烷基取代丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯与甲基丙烯酸烷基酯中的至少一种形成；所述N-烷基取代丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯与甲基丙烯酸烷基酯中烷基的碳原子数各自独立地为5-20；

所述阴离子型水溶性改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种阴离子型不饱和单体单元；其中，所述阴离子型不饱和单体为丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、烷基链碳原子个数为4-20的丙烯酰胺烷基磺酸、丙烯酰胺烷基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐中的至少一种；

所述阳离子型改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种阳离子型不饱和单体单元；所述阳离子型不饱和单体单元由丙烯酰氧烷基季铵盐、二烯丙基季铵盐、烯丙基季铵盐、丙烯酰胺烷基季铵盐、乙烯基咪唑双季铵盐、杂环季铵盐中的至少一种形成；所述丙烯酰胺烷基季铵盐的长链烷基的碳原子数为5-20；

所述两性离子型水溶性改性聚丙烯酰胺的分子结构中包含丙烯酰胺单体单元和至少一种阴离子型不饱和单体单元和至少一种阳离子型不饱和单体单元：其中，所述阳离子型不饱和单体为丙烯酰胺烷基季铵盐、二烯丙基季铵盐、烯丙基季铵盐、丙烯酰胺烷基季铵盐、乙烯基咪唑双季铵盐与杂环季铵盐中的至少一种。

10.根据权利要求1-9中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述溶解速度为所述非交联凝胶在水中的溶解速度；

所述非交联凝胶在水中的质量百分浓度大于等于3％；具体为3-6％。