CN114437700A - 一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明“一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂及其制备方法与应用”属于油气田开发技术领域。所述适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂包括热塑性树脂、强度调节剂、无机盐、白油。本发明采用混炼塑化改性装置加工，可以实现颗粒粒径、油水选择性、颗粒强度、颗粒密度的调节，能够满足缝洞型油藏水驱流道调整深部定点放置的需要并实现选择性封堵，从而提高采收率。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂及其制备方法与应用。
背景技术
由于缝洞油藏复杂性，碳酸盐岩油藏注水“动用低、波及低、效率低”，多井单元储量8.1亿吨，水驱动用程度仅为27％；受效井/注水井比低仅1.2，见效97井组水窜达25个；吨油耗水量始终较高，2017年达8.9方/吨，严重影响高效开发。
碎屑岩油藏治理水窜的许多理论和实践不能适用，而国内外对此类油藏的提高采收率技术研究又较少，塔河油田提出了水驱流道调整技术，将缝洞型油藏的流动通道定义为流道，将提高注水效率定义为水驱流道调整，即通过在合适的部位、放置恰当的堵剂，改变注入水流动通道，提高水驱波及体积的技术。但缝洞油藏流道调整技术面临三个难题：
①缝洞型油藏以重力为主导、空间上不连续、通道尺度跨度大，碎屑岩油藏常规“调驱”技术方法不适应，需要研究深部水窜治理影响因素；
②油藏温度高(130℃)，地层水矿化度高(22×104mg/l)、钙镁离子(1.0×104mg/l)的苛刻条件，且缝洞发育，重力分异大，常规药剂受重力沉降，无法实现深部放置，需要研究药剂体系；
③药剂体系对流道调整深部调控能力，不同尺度流道适应性需要研究。
文献(徐先国，张歧安，薛民生，等.新型核壳结构体膨堵漏剂STP的研究[J].钻井液与完井液,2011,28(5):12-15.)采用无机矿物质作为内核，结合两亲互穿式网络聚合物壳结合，形成新型核壳结构体膨堵漏剂，体积膨胀倍数达4-8倍，颗粒密度1.20-1.67g/cm3，但是适用温度只有40℃左右。只用于近井非选择性高强度堵水。
文献(栾守杰.吸水膨胀型膨润土/交联聚丙烯酰胺颗粒堵剂[J].油田化学,2003,20(3):230-231.)利用钙膨润土的吸水膨胀作用，配合以丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺为主的接枝共聚物，形成吸水膨胀型颗粒堵剂，其适用温度多小于130℃，矿化度小于10×104mg/L的地层。
文献(张健生.深部调驱缓膨高强度颗粒的制备及其性能评价[J].西安石油大学学报(自然科学版),2013,28(3):50-53.)为了实现颗粒的缓膨效果，在体膨颗粒制备过程中加入了天然胶乳成份，能够实现110h延迟膨胀，耐温达80℃以上。体膨颗粒的耐温抗盐性取决于其有机主组份链的耐温抗盐性，其膨胀能力受地层矿化度影响较大，且药剂体系密度较高、膨胀较快的缺点，无法满足碳酸盐岩缝洞型油藏深部流道调整的需要。
文献(唐孝芬，刘玉章，常泽亮,等.适宜高温高盐地层的无机涂层调剖剂室内研究[J].石油勘探与开发,2004,31(6):92-94.)合成了以无机硅酸盐为主的涂层堵剂，其固体粉末颗粒能够与胶凝剂形成无机凝胶颗粒悬浮于地层水中，进入地层后以涂敷的方式吸附在孔隙中，达到堵水效果。针对碳酸盐岩缝洞型油藏高含钙镁离子、溶洞发育油井，可溶性硅酸盐溶液很容易与钙镁结合形成沉淀，无法实现深部调驱的目的。
专利(CN107459983A)耐温抗盐填充调流颗粒及其制备方法是一种弹性不规则颗粒、颗粒直径在0.5mm到6mm之间,膨胀倍数在5倍以上,提高了封堵率,避免了井底附近堵塞，密度在1.05g/cm3到1.12g/cm3之间，实现深部调流，满足地层温度120-140℃、矿化度16-22×l04mg/L油藏条件，且有效时间达半年以上，有效解决了缝洞型油藏水驱开发中由于水窜引起的采收率低的问题。
综上所述，现有报道耐高温高盐的药剂不能同时满足油水选择性、强度可调、密度可控、粒径可控的四个可控指标，而缝洞型油藏非均质性强，缝洞交错存在且裂缝大小不一，现有颗粒不能实现油、水通道深部选择性封堵。
发明内容
为了克服现有调流药剂体系的上述缺陷，本发明提供了适合缝洞型油藏的耐温抗盐“四个可控”调流剂体系。本发明解决了现有药剂强度、油水选择性、黏连等较差的性能，并建立了加药加工方法。本发明提供的适合缝洞型油藏的耐温抗盐“四个可控”调流剂体系，是一种能够为实现密度可调、油水选择性、强度可控、粒径可调且可以实现黏连长大深部架桥封堵的“四个可控”调流体系，可以解决缝洞型油藏深部水窜通道治理，扩大波及，提高水驱采收率。
本发明的技术方案如下：
一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，包括热塑性树脂、强度调节剂、无机盐、白油。
所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂包括下述重量份的原料：热塑性树脂45-55份，强度调节剂10-20份，无机盐20-30份，白油3-5份。
白油又称矿物油、白色矿物油，可商购获得。
白油的作用是降低调流剂产品的软化点。
所述热塑性树脂的软化点在80-120℃之间。
热塑性树脂为本发明的调流剂的主要成分，主要起高温下软化粘连的作用。
所述热塑性树脂包括两种不相容的成分；
所述两种不相容的成分为聚苯乙烯、POE；
优选地，所述聚苯乙烯、POE的重量配比为8-13∶2-5，优选10∶3。
采用这一比例得到的热塑性树脂的粘性、弹性最好，同时成本最低。
热塑性树脂选用两种不相容的成分原因在于，2种高聚物相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连续相中，像小岛分散在海洋中一样，称为海岛结构。海岛结构的形成有利于提升最终调流剂产品的弹性。
POE指聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)，是以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。这种弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。聚苯乙烯、POE均可商购获得。
聚苯乙烯、POE在常温下均为固体颗粒，本文的“热塑性树脂”就是聚苯乙烯、POE常温下固体颗粒的混合物。
聚苯乙烯、POE这两种成分目前没有找到可以替代的物质，本发明经大量实验尚未发现在粒径、软化点和密度方面可以起到相同作用的其他物质。
所述的强度调节剂选自粒径为0.05-0.1mm的橡胶或者硬度45-60°的TPE。
橡胶和TPE本发明独创的强度调节剂，通过试验了多种具体的物质，最终测试出来能用于本发明调流剂的就这2种。橡胶粒径设定在0.05-0.1mm的好处是：可使最终制得的调流剂产品弹性好，粒径太大挤出机无法生产，粒径太小出来的产品弹性差。TPE维氏硬度设定在45-60°范围内的目的在于给原料的选材设定一个指标，使最终生产制得的调流剂产品性能稳定。
所述的无机盐选自：碳酸钙或者硫酸钡；
优选地，所述碳酸钙或者硫酸钡粒度为3000目以下。
无机盐在调流剂产品中所起的作用是：主要是调节调流剂产品的密度和软化点，碳酸钙/硫酸钡之外的其他的无机盐达不到这两个的效果。
无机盐粒度在3000目以下的好处是：在生产过程中小粒径的无机盐分布更均匀，性能最优，无机盐与其他原料混合在一起最后要挤出颗粒，如果分布不均匀，会造成颗粒密度大小不均一，造成产品不合格。
所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂的制备方法，其特征在于，将热塑性树脂、强度调节剂、无机盐、白油混合。
将下述重量份的原料混合后熔融制粒：热塑性树脂45-55份，强度调节剂10-20份，无机盐20-30份，白油3-5份；
优选地，采用挤出机进行熔融制粒；
优选地，挤出机从上游至下游12个温度区的温度分别设定为：170℃，220℃，220℃，220℃，220℃，210℃，200℃，190℃，190℃，180℃，180℃，170℃；
一个温度区的加热模块是固定大小的，这是设备厂家的局限性造成的，分为12个温度区是螺杆长度决定的，螺杆上有很多不同形状的螺纹，可以保证颗粒在混炼中均匀搅拌。12个温度区基本按照从170℃升温至220℃再逐渐回落至170℃这样的升温降温过程设置，整个物料在螺杆里面是边搅拌边前进，需要较长时间混匀，为了使物料在特定温度下混匀并反应充分，一些特定温度需连续跨区设置，例如连续4个温度区设置成220℃，连续2个区设置成190℃，连续2个区设置成180℃。在各温度区内各原料均为熔融状态。
优选地，挤出机的主机转速为0-800rpm，优选355rpm，喂料转速为0-100rpm，优选33rpm；
优选地，挤出机的履带的牵引速度为0-60m/min，优选11.40m/min，切刀频率为0-90Hz，优选40Hz。
上述挤出机的工作参数都是为了保证挤出的颗粒达到粒径3mm以下，产品合格率到达95％以上。
所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，和/或，所述的制备方法制备得到的耐温抗盐调流剂在油藏开发、油藏水窜治理方面的应用。
将所述耐温抗盐调流剂泵入注水井中；
优选地，所述油藏为缝洞型油藏。
本发明的调流剂实际应用时，现场操作很简单，即，将调流剂颗粒和水按照质量比例为1-10∶10-100混合泵入注水井中，水做为调流剂的携带液，二者采用该比例混合是为了避免近井架桥堵塞地层。
本发明涉及适合缝洞型油藏的耐温抗盐“四个可控”调流剂体系，按重量份数计，包括：热塑性树脂45-55份，强度调节剂10-20份，无机物20-30份，白油3-5份。采用混炼塑化改性装置加工，可以实现颗粒粒径、油水选择性、颗粒强度、颗粒密度的调节，四个可控体系，能够满足缝洞型油藏水驱流道调整深部定点放置的需要。
本发明调流剂的油水选择性、颗粒强度、颗粒密度的可控是通过对“热塑性树脂、强度调节剂、无机盐、白油”这4种组分的配比调节来实现的，粒度的可控是通过制备工艺实现的。
本发明的调流剂颗粒配制得到后，将颗粒与水混合，采用泵车直接注入，颗粒因为有油水选择性，会在下面封堵水道，就可以实现封堵，操作简单，效果好。
本发明的调流剂颗粒具有良好的油水选择性，即，在水中不溶解、在油中大部分溶解的特点，所以本发明的调流剂可以进行选择性封堵，其作用机理如下：实际施工时，将调流剂颗粒与水一并注入注水井内，颗粒随水一起进入地层的缝隙中形成水流通道，随着地层温度升高颗粒逐渐软化黏连长大，黏连的颗粒会占据填充缝隙流道内的一部分空间，而原本占据这部分空间的水会分流至其它缝隙中将这些缝隙中的原油驱出，同时由于其油水选择性，对于一些无油储集的缝隙颗粒可通过黏连增大直接实现封堵，使水去往有油附着的缝隙，而对于有油附着的缝隙，由于颗粒大部分溶于油，并不会完全将其封堵，从而实现选择性封堵并提高采收率。
本发明具有如下有益效果：本发明首次提供一种能够为实现密度可调、油水选择性、强度可控、粒径可调且可以实现黏连长大深部架桥封堵的“四个可控”调流体系，解决了缝洞型油藏深部水窜通道问题，扩大了水驱波及范围，提高了水驱采收率。
(1)本发明产品是一种高温可以黏连长大，提高深部架桥几率，避免了井底附近堵塞；
(2)本发明产品密度在1.1g/cm3到1.3/cm3之间，可以实现过洞深部封堵架桥。由于缝洞型油藏中存在重力分异，地层水相对密度是1.14g/cm3，接近该密度的调流剂颗粒遇到地层中的大洞可以通过，所以可以运移的更远。如果颗粒密度过大或者过小，颗粒在溶洞中因为速度降低，就会出现下沉或者上浮，很难通过溶洞，所以本发明的调流剂颗粒的密度范围能够确保其在地层中运移地更远。
(3)本发明产品能够满足地层温度120-140℃且不受矿化度影响，具油水选择性，可以实现堵水不堵油，有效期2年以上；
(4)本发明产品封堵架桥强度在3-8MPa/10cm，可以用较少的可利用量满足调流的效果。调流剂颗粒价格很高，单井次增油也有限，所以施工无法注入很多，所以强度不能太低。同时地下裂缝又比较大，又不能注太少，所以强度不能太高，太高了风险也大，可以很容易在井底出现封堵，强度太高，泵的压力不够，无法疏通封堵的近井通道。3-8MPa/10cm这个范围的强度值是根据现场施工效果优选出来的，因此本发明的调流剂能达到这个最有的强度范围满足少量即可调流的效果。
碳酸盐岩油气藏的探明储量占油气资源总量的50％以上，其中30％以上为缝洞型油气藏，开发潜力巨大。碳酸盐岩油藏无水采油量约占总产油量70％，塔河采收率仅14.8％，远低于国内外平均水平。采用本发明的调流剂累计实施8井次，增油1.1万吨，效果显著，对后期缝洞型油藏水窜治理提供了支撑，应用前景广阔。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式,对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明,否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。上述各组分均为市售产品。
实施例1
本实施例的适合缝洞型油藏的耐温抗盐“四个可控”调流剂体系的组成是:热塑性树脂55份(重量)，强度调节剂18份，无机盐24份，白油3份。
本发明调流剂耐温抗盐的性能指可在150℃以内，矿化度22×104mg/l的环境下，放置恒温箱半年不影响其性能及选择性封堵效果。
首先将所有药品在温度30度的混料设备中搅拌10分钟，并将挤出机温度分别设定为：170℃，220℃，220℃，220℃，220℃，210℃，200℃，190℃，190℃，180℃，180℃，170℃进行预热。然后开动主机，将转速调整为355rpm，喂料转速33rpm，履带的牵引速度11.40m/min，切刀频率为40Hz。制得本实施例的“四个可控”调流剂颗粒。
实施例2-4
实施例2-4的“四个可控”调流剂颗粒的组成如表1所示。实施例2和4中的“四个可控”调流剂颗粒制备方法与实施例1相同。
将本发明的产品在模拟地层温度130℃、矿化度20×104mg/L的油藏条件下进行测试，各实施例的“四个可控”调流剂颗粒的主要性能参数如表2所示。
表1实施例2-4中“四个可控”调流剂颗粒的各组分含量(单位:重量份)
| 组分 | 实例2 | 实例3 | 实例4 |
| 热塑性树脂 | 45 | 48 | 52 |
| 强度调节剂 | 10 | 14 | 16 |
| 无机盐 | 20 | 24 | 25 |
| 白油 | 5 | 4 | 3 |
表2实施例1-4的“四个可控”调流剂颗粒的主要性能参数
| 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | |
| 密度g/cm<sup>3</sup> | 1.13 | 1.26 | 1.21 | 1.18 |
| 强度MPa/10cm | 3.2 | 6.7 | 5.9 | 4.7 |
| 油水选择性/％ | 溶解58％ | 溶解62.5％ | 溶解57.8％ | 溶解57.3％ |
| 粒径/mm | 2.2 | 2.5 | 2.5 | 2.8 |
上表中的油水选择性百分比含义指可溶解在原油中的质量百分比。
本发明的其它实施例如表3所示：
表3
采用本发明上述任一个实施例提供的调流剂对需要调流的目标井组进行调流施工，因单井产量较为有限，不方便计算施工前后的产量变化，本领域常见的做法为，将单井产量折算成SEC储量，采用本发明的调流剂进行调驱可以实现平均单井新增SEC储量0.95万吨。SEC储量就是利用SEC准则评估出的油气储量。采用本发明上述任何一个实施例所述的配方制备得到的调流剂都能获得上述增产效果，本发明不再一一列示各具体实施例的单井新增SEC储量换算过程和结果。将单井产量折算成SEC储量为本领域技术人员熟知的常规计算方法，例如，可根据《运用产量构成法评估低渗致密气藏SEC储量——以大牛地气田DK13区块为例》一文记载的具体方法进行折算评估。
Claims (10)
1.一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，包括热塑性树脂、强度调节剂、无机盐、白油。
2.根据权利要求1所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，包括下述重量份的原料：热塑性树脂45-55份，强度调节剂10-20份，无机盐20-30份，白油3-5份。
3.根据权利要求1或3所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，所述热塑性树脂的软化点在80-120℃之间。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，所述热塑性树脂包括两种不相容的成分；
所述两种不相容的成分为聚苯乙烯、POE；
优选地，所述聚苯乙烯、POE的重量配比为8-13∶2-5，优选10∶3。
5.根据权利要求1或2所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，所述的强度调节剂选自粒径为0.05-0.1mm的橡胶或者硬度45-60°的TPE。
6.根据权利要求1或2所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，其特征在于，所述的无机盐选自：碳酸钙或者硫酸钡；
优选地，所述碳酸钙或者硫酸钡粒度为3000目以下。
7.权利要求1-6任一所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂的制备方法，其特征在于，将热塑性树脂、强度调节剂、无机盐、白油混合。
8.根据权利要求7所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂的制备方法，其特征在于，将下述重量份的原料混合后熔融制粒：热塑性树脂45-55份，强度调节剂10-20份，无机盐20-30份，白油3-5份；
优选地，采用挤出机进行熔融制粒；
优选地，挤出机从上游至下游12个温度区的温度分别设定为：170℃，220℃，220℃，220℃，220℃，210℃，200℃，190℃，190℃，180℃，180℃，170℃；
优选地，挤出机的主机转速为0-800rpm，优选355rpm，喂料转速为0-100rpm，优选33rpm；
优选地，挤出机的履带的牵引速度为0-60m/min，优选11.40m/min，切刀频率为0-90Hz，优选40Hz。
9.权利要求1-6任一所述的一种适合缝洞型油藏的耐温抗盐调流剂，和/或，权利要求7或8所述的制备方法制备得到的耐温抗盐调流剂在油藏开发、油藏水窜治理方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将所述耐温抗盐调流剂泵入注水井中；
优选地，所述油藏为缝洞型油藏。
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