CN111927387A - 一种二级暂堵组合式选择性堵水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二级暂堵组合式选择性堵水方法，包括以下步骤：注入低粘度暂堵剂A，暂堵剂A进入含水饱和度高的高渗层，对高渗层产生暂堵，暂堵剂A的注入压力小于低渗层启动压力；注入破胶时间长的暂堵剂B，对低渗层形成封堵；待暂堵剂A破胶后，向目标地层注入堵剂，关井侯凝，实现对高渗产水层的封堵；待暂堵剂B失效后，开井恢复生产。本发明的堵水方法，实现对高渗层产水通道的有效封堵，提高低渗层的分流率。该方法充分启动低渗层剩余油，提高注水的波及系数，扩大波及体积，最终提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，具体是涉及一种二级暂堵组合式选择性堵水方法。
背景技术
油井堵水是指从油井控制水的产出，目的是提高油井的开采效率。油田中常用的堵水方法分为机械堵水和化学堵水两类，化学法堵水是化学堵剂对出水层造成堵塞，机械法堵水是用分隔器将出水层位在井筒内卡开，以阻止水流入井内。就目前应用和发展看，我国主要应用化学堵水方法。根据堵剂对油层和水层的堵塞作用以及自身化学性质，化学堵水分为非选择性堵水和选择性堵水。非选择性堵水技术是指堵剂注入地层后同时封堵油层和水层；选择性堵水技术是具有选择性的控水稳油技术，靠堵剂自身选择性来达到堵水不堵油的目的，同时在高渗层有效控制出水，对油层不造成伤害和污染。
现在的油藏大多适用于选择性堵水方法，如唐孝芬等人提出了配套暂堵实现强凝胶堵剂的选择性堵水的方法，该方法是利用产水层的高压、高能不利于流体进入，而低压有利于流体进入的原理，向地层注入弱凝胶暂堵剂保护低渗层，再注入高强度的凝胶封堵高渗层，待低渗层弱凝胶破胶后再开采，即在不伤害低渗层的情况下实现强凝胶的选择性堵水。但在我们实际的油藏开采中，整个油藏处于一个相同的地层压力梯度，高含水层与中低渗透非目的层的压力相差不大，而高含水层具有较高的导流能力，所以在实际注入过程中，注入的弱凝胶暂堵体系仍会进入高含水层，并不能很好的将低渗层保护起来。王雷等人也提出了一种暂堵与堵水配套技术实现选择性堵水的方法，该方法是在注入堵剂前，采用较高的速度(低于地层的破裂压力)先向地层中注入一种初始粘度较高的弱凝胶暂堵剂，这种体系会在低渗层中形成严重的表面堵塞，形成一种滤饼，但并不能深入低渗层，从而将低渗层保护起来。但以该方法注入暂堵剂时，由于体系粘度大，所以注入性较差。且体系大部分仍沿高含水层窜流，如果要在低渗层表面形成一种滤饼来保护低渗层，体系的用量也将大大的增加。其次，弱凝胶在低渗层表面形成滤饼保护低渗层的过程中，由于低渗层不断被封堵，那么低渗层所需的启动压力就越高，使得后续注入的弱凝胶体系进一步向高含水层窜流，导致实施效果差且成本耗费大。
虽然上述利用暂堵剂选择性堵水方法在油藏中起到了一定堵水效果，在堵水后的初期也可以达到增产，但是其有效期较短，一般半年左右产油量就会下降至堵水前的水平，需要重新堵水作业；有些配套工艺不合适甚至堵不住水，导致后期产水量增多，高渗层出水严重。并且，由于暂堵效果不理想，导致向高渗层注入堵剂时，一部分堵剂会分流进入低渗层，对低渗层造成伤害，导致油井产能降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种二级暂堵组合式选择性堵水方法，其能够对高渗产水层进行有效封堵，充分启动低渗层剩余油，提高原油采收率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种二级暂堵组合式选择性堵水方法，包括以下步骤：
(1)注入破胶时间不大于3日的低粘度暂堵剂A，暂堵剂A进入含水饱和度高的高渗层，对高渗层产生暂堵，暂堵剂A的注入压力小于低渗层启动压力；
(2)注入破胶时间不小于5日的暂堵剂B，对低渗层形成封堵；
(3)待暂堵剂A破胶后，向目标地层注入堵剂，关井侯凝，实现对高渗产水层的封堵；
(4)待暂堵剂B破胶后，开井恢复生产。
本发明的一种实施方式在于，所述暂堵剂A的初始粘度为20～40mPa·s。
本发明的一种实施方式在于，所述暂堵剂A的1～3日自动破胶。
本发明还提供了能够满足上述要求的一种暂堵剂A的配方及制备方法，本领域技术人员应当知晓的是，本发明中提供的暂堵剂A并不应当视为对本发明方法的限制，只要能够满足本发明中对暂堵剂A的要求，则均应当在本发明的保护范围内。以重量比计，所述暂堵剂A的组分如下：
所述聚丙烯酰胺分子量为500～600万，水解度为5％～13％；所述第一交联剂为六次亚甲基四胺；第二交联剂为间二苯酚；第一破胶剂为过氧化氢；第二破胶剂为过硫酸钾。
采用上述配方的暂堵剂A的制备方法如下：取聚丙烯酰胺溶解于水中，依次加入第一交联剂、第二交联剂、第一破胶剂、第二破胶剂，搅拌使其溶解，用盐酸调节pH至3～5后，在60℃条件下恒温12h即得。
本发明的一种实施方式在于，所述暂堵剂B的自动破胶时间为5～10日。
本发明的一种实施方式在于，所述的暂堵剂B为油基暂堵剂。
本发明还提供了能够满足上述要求的一种暂堵剂B的配方及制备方法，本领域技术人员应当知晓的是，本发明中提供的暂堵剂B并不应当视为对本发明方法的限制，只要能够满足本发明中对暂堵剂B的要求，则均应当在本发明的保护范围内。以质量百分比计，所述暂堵剂B的组成如下：
聚乙烯树脂 2％～4％；
过氧化二异丙苯 2.8％～3％；
过氧化氢异丙苯 0.4％～0.6％；
余量为柴油。
采用上述配方的暂堵剂B的制备方法如下：室温下，将柴油加入反应容器中，在通N2除氧以及搅拌的条件下，将聚乙烯树脂溶解于柴油中，后加入过氧化二异丙苯和过氧化异丙苯，在400r/min的条件下搅拌15min即得。
本发明有益效果如下：
本发明提供一种在堵水过程中定点的二级暂堵组合式选择性堵水方法，该方法通过两种暂堵剂的破胶时间不同，先注入第一种暂堵剂A，并保证它低粘度、低速度注入，因渗透率级差的不同，优先封堵高渗层。此时低渗油层基本未被伤害，接着向低渗层注第二种暂堵剂B进行封堵，实现对欲保护油层的暂堵保护后，等暂堵剂A破胶失效，恢复高渗产水层渗透率。向高渗产水层注入长效堵剂堵水，并关井候凝，实现对高渗层产水通道的有效封堵，提高低渗层的分流率。该方法充分启动低渗层剩余油，提高注水的波及系数，扩大波及体积，最终提高原油采收率。
附图说明
图1是实施例1中高、低渗分流率随暂堵剂以及长效堵剂注入量的变化关系曲线图；
图2是实施例2中高、低渗分流率随暂堵剂以及长效堵剂注入量的变化关系曲线图；
图3是实施例1中暂堵剂A的注入压力与破胶时间关系图；
图4是实施例1中暂堵剂B的注入压力与破胶时间关系图；
图5油水相对渗透率曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所使用的实验方法、操作步骤如无特殊说明，均为常规方法或步骤。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
为了判断堵剂是否完全进入高渗层，可通过两层段间吸液量之比来确定，计算公式如下：
式中q1，q2～分别是层段1及层段2中阶段瞬时吸液量；
λ1，λ2～分别是层段1及层段2中阶段瞬时流体总流度；
K1，K2～分别是高渗层和低渗层的渗透率；
Krw1，Kro1～分别是层段1中阶段瞬时水、油相对渗透率；
Krw2，Kro2～分别是层段2中阶段瞬时水、油相对渗透率；
μw，μo～分别是水、油黏度，常数。
根据水驱油的相对渗透率曲线及油水黏度可计算出不同含水饱和度下两个层段的吸液量比值。其中，油水相对渗透率曲线如图5所示。
实施例1：
暂堵剂A的制备方法如下(下面所述含量均为质量百分含量)：
将聚丙烯酰胺配成一定浓度为8000mg/L的溶液，加六次亚甲基四胺并使其浓度为1200mg/L、加入间苯二酚并使其浓度为500mg/L，以及加入破胶剂过氧化氢并使其浓度为3500mg/L、加入过硫酸钾并使其浓度为4000mg/L，用盐酸调节溶液pH＝4，60℃恒温12h，可制得本实施例中的凝胶暂堵剂A，通过粘度计测得其粘度为20mPa·s。
在本实施例中，所使用的的聚丙烯酰胺的分子量为500万，水解度为8％。
暂堵剂B制备方法如下：
室温下，在反应器中加入100g柴油，在通氮气除氧以及搅拌的条件下，取主剂聚乙烯树脂2.5g，将其溶解在油性溶剂柴油中，待完全溶解，在反应器中加入交联剂过氧化二异丙苯2.8g和破胶剂过氧化氢异丙苯0.4g，在400r/min的速度下搅拌15min，即可得暂堵剂B。
暂堵剂A破胶时间测试：
在室内采用单填砂管模型模拟地层试验，具体步骤如下：
(1)温度为60℃实验条件下，将填砂管饱和水至压力稳定；
(2)注入0.5PV暂堵剂A，静置侯凝，成胶时间6小时；
(3)分别在6h、12h、24h、48h、72h时测其水驱压力变化值，判断其在3天内的破胶情况及完全破胶时间。
结果如图3所示，一次水驱时压力稳定，注入暂堵剂A候凝6h成胶后，水驱压力达到一个较高峰值，说明暂堵剂A具有较好的封堵能力。从第12h开始，每次测试压力值逐渐下降，尤其在24h时开始，压力开始大幅度下降，直到72h后，水驱压力恢复到注堵剂前的压力值，说明暂堵剂A在24h后开始破胶，直到72h可完全破胶。
暂堵剂B的破胶时间测试
具体步骤如下：
(1)温度为60℃实验条件下，通过平流泵以速率1ml/min将填砂管饱和水，待出口端稳定出水后，再以0.5ml/min的注入速度饱和油至出口端稳定出油，停泵并记录压力；
(2)注入0.5PV暂堵剂B，静置候凝，成胶时间8小时；
(3)分别在8h、12h、24h、2D、4D、5D、7D、10D时测其水驱压力变化值，判断其在10天内的破胶情况及完全破胶时间。
结果如图4所示，一次水驱压力稳定，注入暂堵剂B候凝8h成胶后，水驱压力达到一个较高峰值，说明暂堵剂B具有较好的封堵能力。第8h到第4天的时间里，水驱压力值并无明显下降，说明此时暂堵剂B仍具有较好封堵能力。在第5天时压力开始大幅度下降，直到10天后，水驱压力值恢复到与注堵剂前相当的压力值，说明暂堵剂B在第5天后开始破胶，直至第10天完全破胶。
为了进一步说明本发明的优势，通过具体实验来说明本发明的方法。
并联填砂管驱替实验：
根据目标高含水油藏的实际情况，在室内采用双管并联模型模拟地层的非均质性。具体实施例步骤如下：
(1)在实验条件60℃下，将两根填砂管饱和水然后饱和原油，再进行一次水驱油(速率1ml/min)至极限含水率，计算高低渗的孔隙体积、渗透率、含油饱和度等参数；
(2)注入暂堵剂A。堵剂A注入量为0.5PV，注入速度为0.5ml/min，粘度20mPa·s，堵剂A成胶时间6～7小时。注入堵剂时，根据式(1)计算可知高低渗透层的吸水量比值61.5∶1，此时高渗层的吸液量高达98.4％，说明堵剂A可绝大部分进入高渗管中进行封堵，对低渗层的影响较小；
(3)注入暂堵剂B。高渗层被暂堵剂A暂堵后，向低渗层中注入0.5PV暂堵剂B，成胶时间8小时；
(4)实现对低渗层即目标油层的暂堵保护后，待暂堵剂A破胶，完全破胶时间为3天，恢复高渗层的渗透率。
(5)向高渗层中注入长效堵剂，此时低渗层暂堵剂B未破胶，长效堵剂能选择性进入高渗层，即实现对高渗层选择性封堵；
(6)暂堵剂B完全破胶时间为10天，待暂堵剂B破胶后，进行后续水驱，记录高渗层产液量，计算采收率，最终结果及实验条件见图1和表2。
表1实施例1基本实验参数及实验结果
高低渗层的分流率变化曲线如图1所示。分流率为产液量与总产液量的比值，用来反映剖面改善情况。随着堵剂封堵高渗管，后续注入水继续增加，迫使注入压力升高，实现了高低渗管的液流转向，改善了注水剖面，使低渗层产液量增加，大大改善水驱效果。
一次水驱时，高渗层为优势通道，水驱沿高渗层窜流，高渗层分流率远远高于低渗层。水驱至极限含水率后，开始注入A暂堵剂，此时高渗层的分流率仍保持在一个较高水平，是由于A暂堵剂粘度较低，且保持低速注入，暂堵剂A完全进入了高渗层。
待暂堵剂A成胶后，继续低速注入B暂堵剂，由于高渗层被暂堵剂A封堵，使得液流转向，让暂堵剂B可完全进入低渗层，所以低渗层的分流率开始升高，而高渗层由于被封堵，分流率大幅度下降。
静置3天待暂堵剂A完全破胶后转注长效暂堵剂。由于暂堵剂B此时还未破胶，低渗层仍被封堵，因此长效暂堵剂完全进入了高渗层，未对低渗层造成伤害，因此高渗层的分流率又进而升高，低渗层的分流率又迅速降低。
静置7天后待暂堵剂B完全破胶，开始后续水驱。由于此时高渗层被长效暂堵剂封堵，低渗层被很好的启动，所以在后续水驱的过程中，低渗层的分流率又逐渐升高，高渗层的分流率开始大幅度降低。该方法可不在伤害低渗层的情况下很好的实现选择性堵水，且效果显著。
实施例2
暂堵剂A制备方法如下：
将聚丙烯酰胺配成一定浓度为10000mg/L的溶液，加六次亚甲基四胺并使其浓度为1300mg/L、间苯二酚并使其浓度为600mg/L，以及破胶剂过氧化氢并使其浓度为4000mg/L、过硫酸钾并使其浓度为5000mg/L，用盐酸调节溶液pH＝3.5，60℃恒温12h，可制得的凝胶暂堵剂A，用粘度计测得其粘度为30mPa·s。
在本实施例中，所采用的聚丙烯酰胺的分子量为600万，水解度为13％。
暂堵剂B制备方法如下：
室温下，在反应器中加入100g柴油，在通氮气除氧以及搅拌的条件下，取适量主剂聚乙烯树脂4g，将其溶解在油性溶剂柴油中，待完全溶解，在反应器中加入交联剂过氧化二异丙苯3g和破胶剂过氧化氢异丙苯0.6g，在400r/min的速度下搅拌15min，即可得暂堵剂B。
根据目标高含水油藏的实际情况，在室内采用双管并联模型模拟地层的非均质性。具体实施例步骤如下：
(1)在实验条件60℃下，将两根填砂管饱和水然后饱和原油，再进行一次水驱油(速率1ml/min)至极限含水率，计算高低渗的孔隙体积、渗透率、含油饱和度等参数；
(2)注入暂堵剂A。堵剂A注入量为0.5PV，注入速度为0.5ml/min，粘度30mPa·s，堵剂A成胶时间6～7小时。注入过程中，根据式(1)计算可知高低渗透层的吸水量比值64.1∶1，此时高渗层的吸液量高达98.46％，说明堵剂A可基本进入高渗层中进行封堵；
(3)注入暂堵剂B。高渗层被暂堵剂A暂堵后，向低渗层中注入0.5PV暂堵剂B，成胶时间8小时；
(4)实现对低渗层即目标油层的暂堵保护后，待暂堵剂A破胶，完全破胶时间为3天，恢复高渗层的渗透率。
(5)向高渗层中注入长效堵剂，此时低渗层B未破胶，即实现对高渗层有效封堵；
(6)暂堵剂B完全破胶时间为10天，待暂堵剂B破胶后，进行后续水驱，记录高渗层产液量，计算采收率，最终结果及实验条件见图2及表2。
表2实施例2基本实验参数及实验结果
高低渗层的分流率变化曲线如图2所示。一次水驱时，高渗层为优势通道，水驱沿高渗层窜流，高渗层分流率远远高于低渗层。
水驱至极限含水率后，开始注入A暂堵剂，此时高渗层的分流率无明显变化，说明暂堵剂A基本进入了高渗层。
待暂堵剂A成胶后，继续低速注入B暂堵剂，由于高渗层被暂堵剂A封堵，使得暂堵剂B可完全进入低渗层，所以低渗层的分流率开始升高，而高渗层由分流率大幅度下降。
静置3天待暂堵剂A完全破胶后转注长效暂堵剂。由于暂堵剂B此时还未破胶，低渗层仍被封堵，因此长效暂堵剂完全进入了高渗层，未对低渗层造成伤害，因此高渗层的分流率又进而升高，低渗层的分流率又迅速降低。
静置7天后待暂堵剂B完全破胶，开始后续水驱。由于此时高渗层被长效暂堵剂封堵，低渗层被很好的启动，所以在后续水驱的过程中，低渗层的分流率又逐渐升高，高渗层的分流率开始大幅度降低。该方法可不在伤害低渗层的情况下很好的实现选择性堵水，且效果显著。
综上所述，本发明采用二级暂堵组合式选择性堵水方法，可以有效对高渗产水层进行封堵，从而对低渗层进行开发利用，能够有效的增加采收率。
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 (9)
1.一种二级暂堵组合式选择性堵水方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)一次水驱结束后，注入破胶时间不大于3日的低粘度暂堵剂A，暂堵剂A进入含水饱和度高的高渗层，对高渗层产生暂堵，暂堵剂A的注入压力小于低渗层启动压力；
(2)注入破胶时间不小于5日的暂堵剂B，对低渗层形成封堵；
(3)待暂堵剂A破胶后，向目标地层注入堵剂，关井侯凝，实现对高渗产水层的封堵；
(4)待暂堵剂B破胶后，开井恢复生产。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂A的初始粘度为20～40mPa·s。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂A的破胶时间为1～3日。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，以重量比计，所述暂堵剂A的组分如下：
余量为水；
所述聚丙烯酰胺分子量为500～600万，水解度为5％～13％；所述第一交联剂为六次亚甲基四胺；第二交联剂为间二苯酚；第一破胶剂为过氧化氢；第二破胶剂为过硫酸钾。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂A的制备方法如下：取聚丙烯酰胺溶解于水中，依次加入第一交联剂、第二交联剂、第一添加剂、第二添加剂，搅拌使其溶解，用盐酸调节pH至3～5后，在60℃条件下恒温12h即得。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂B的自动破胶时间为5～10日。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂B为油基暂堵剂。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，所述暂堵剂B的组成如下：
聚乙烯树脂 2％～4％；
过氧化二异丙苯 2.8％～3％；
过氧化氢异丙苯 0.4％～0.6％；
余量为柴油。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂B的制备方法如下：室温下，将柴油加入反应容器中，在通N2除氧以及搅拌的条件下，将聚乙烯树脂溶解于柴油中，后加入过氧化二异丙苯和过氧化异丙苯，在400r/min的条件下搅拌15min即得。
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