CN100543106C - 复合阳离子堵剂的制备及堵聚使用方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于复合阳离子堵剂的制备及堵聚使用方法，其包括复合阳离子堵剂以及堵聚封窜应用技术。本发明的复合阳离子堵剂是由一定质量份数比的阳离子聚合物∶颗粒剂∶悬浮剂＝25∶70∶5组成的复合型堵剂。其堵聚封窜机理是在施工压力下堵剂体系优先进入高渗透层带以及窜流通道中，其中的颗粒成份发挥支撑、充填大孔道的作用，阳离子成份可与地层中的阴离子聚合物絮凝，其产物与固体颗粒、地层中的粉细砂等混合凝固，能够达到降低高渗层渗透率、调整油井产液剖面的目的，使聚合物发挥应有的驱油作用，从而达到降低油井的出聚浓度、含水率，增加产油量，降低生产成本的目的。

Description

复合阳离子堵剂的制备及堵聚使用方法

一、技术领域

本发明涉及一种适合聚合物驱油田出聚油井的堵聚封窜的复合阳离子堵剂及其应用技术，特别涉及到复合阳离子堵剂的配制及其应用技术，具体地说是一种复合阳离子堵剂的制备及堵聚使用方法。

二、背景技术

聚合物驱是一种推广程度很高的三次采油方法。聚合物驱主要通过增加水相的粘度、减小水油流度比来提高注入水的平面波及系数及纵向波及系数，从而提高原油采收率。以胜利油田孤岛采油厂为例，孤岛油田1992年在中一区馆3进行聚合物驱先导试验，降水增油效果明显；1994年又对该单元进行了扩大试验，在取得成功的基础上，于1997年开始了大规模的工业化推广，孤岛油田主力水驱单元逐步投入了工业化聚合物驱开发，目前有16个注聚项目，覆盖地质储量1.66亿吨，占孤岛油田42.5％，聚合物驱油已成为孤岛油田稳产的重大措施。但是由于孤岛油田是一个高渗透、高粘度、高饱和的稠油疏松砂岩油藏，储层平面及纵向渗透率非均质性严重，在聚合物驱见效后或中后期容易形成高渗透带或窜流通道，后续注入的聚合物沿高渗透层带突入油井，造成聚合物溶液指进或窜出而随油井产出液产出(即油井产液中聚聚合物浓度高)，经统计，近几年来，孤岛油田在聚合物驱和聚合物驱后转水驱区块油井采出液中含聚浓度>500mg/L的油井数约占当年注聚驱油井总数的10％。油井出聚一方面导致油井不能正常生产，既降低了驱替液波及系数，也浪费了聚合物，并给生产设备、地面处理等方面有一系列的影响，降低了聚合物驱开发的经济效益和效果。

因此，如何降低聚合物驱油井的出聚浓度，最大限度地提高聚合物的利用率和驱油效率是聚合物驱技术急需解决的问题之一。油田常用的针对出聚井的治理措施是应用常规井实施的堵水技术，但常规的堵水技术针对性强，在聚合物驱出聚井上的应用成功率低，有效期短(不超过6个月)。为此针对注聚驱油藏以及出聚井的特点进行新的堵聚封窜技术研究，提出了一种从聚合物驱出聚油井上实施堵聚封窜的新工艺。开发的复合阳离子堵剂具有调剖、驱油、固砂作用，既充分利用地下的阴离子聚合物，又提高了封堵油井、水井之间的窜聚通道或高渗带的效果和有效期，降低油井出聚浓度，解决了聚合物驱油井出聚问题，减少了聚合物的采出，保证了注聚效果；同时由于油井含水下降减少了产出液的水量，对保持地层压力有一定的积极作用，并且保证了油田外排污水的水质，减少环境污染，提高了聚合物驱的经济效益和社会效益。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种适用于复合阳离子堵剂的制备及堵聚使用方法，解决上述已有技术存在的问题。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明所采用的堵剂是由阳离子聚合物、固体颗粒、有机悬浮剂组成；阳离子聚合物是阳离子度20％的淀粉，固体颗粒是采用粒度中值为50μm的钠基膨润土、油井G级水泥及燃煤火电厂的粉煤灰，有机悬浮剂为粉状阳离子聚丙烯酰胺，可以通过调整各成份之间的比例组成适合不同出聚浓度油井用的堵剂；发明的复合阳离子堵剂的堵聚封窜技术，包括堵剂的使用浓度、用量、注入方式。木发明所涉及的堵聚封窜体系适合聚合物驱出聚油井的堵聚封窜技术应用。

所述复合阳离子堵剂的制备方法包括：

选用的阳离子聚合物是由淀粉改性后阳离子化的产品，阳离子度约20％；

固体颗粒是采用粒度中值为50μm的钠基膨润土、油井G级水泥及燃煤火电厂的粉煤灰，其按质量份数组成钠基膨润土：粉煤灰：G级水泥的比例为1：5：8的颗粒剂。

有机悬浮剂选用粉状阳离子聚丙烯酰胺，是由丙烯酰胺、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、苯酚等单体在盐水溶液及合适的温度、PH值等条件下聚合形成，分子上带有阳离子基团。

按需要治理的出聚油井的出聚浓度>500mg/L，复合阳离子堵剂的质量份数配比为阳离子聚合物：颗粒剂：悬浮剂＝25：70：5。

经室内对配制成的复合阳离子堵剂试验评价，堵剂工作液堵剂浓度10％占注入总量65％时，悬浮时间达到18h，室内对高渗岩芯(模拟渗透率2～29μm²)的实验封堵率达到95％；

复合阳离子堵剂的应用，将制备出的复合阳离子堵剂按设计量用油田回注污水配制成堵剂工作液，由油井注入起到堵聚封窜作用。

复合阳离子堵剂的应用，根据油井出聚浓度和处理半径设计用量，所述堵剂工作液中复合阳离子堵剂的使用浓度为5～10％，封堵半径一般3～5m。

复合阳离子堵剂的注入方法，所述堵剂工作液的注入方式为三段塞，以2-15m³/h速度注入，即第一段塞注入半径为3～5m，用复合阳离子堵剂5-10％其余为水配成堵液，注入井内，其占注入总量的65％；第二段塞由0.2-0.25％的阴离子聚合物其余为水配成封口剂注入井内，其占注入总量的15％，第三段塞接着注入油田水做为顶替液，其占注入总量的20％，注入总量后关井24h后开井生产。

本发明比现有技术相比具有如下优点：

(1)针对注聚开发过程中大量聚合物从油井产出影响聚合物驱增油效果的问题，提出了从出聚油井上实施堵聚封窜工艺的技术思路，开发了适合在油井上堵聚封窜的复合阳离子堵剂及其应用技术。

(2)针对油井出聚特点开发的复合阳离子堵剂，是由阳离子聚合物、颗粒剂、悬浮剂组成，既封堵油水井之间的高渗透层、大孔道，又能与油层中的聚合物作用，也能够吸附在岩石表面，满足出聚井封窜堵聚技术的降聚增油需要。

(3)针对聚合物驱所用的阴离子聚合物，实验验证了阳离子度约20％的阳离子改性淀粉聚合物的堵聚封窜效果最佳，反应物产率与两种溶液的配比有关，实验测定阳、阴离子聚合物的质量比在30：1时反应产生的“沉淀”最多，复合阳离子堵剂与阴离子聚合物反应的质量比是15：1。

(4)同时为提高堵聚封窜效果，根据出聚油井的特点复配成了复合阳离子堵剂，堵剂中复配了无机颗粒剂和阳离子悬浮剂，提高了封堵强度和有效期，使该堵剂具有堵聚和堵水的双重作用，室内实验封堵率达到90％以上，提高采收率大于5％，稳定性好。

(5)现场2口出聚油井的应用效果表明，复合阳离子堵剂封窜堵聚技术的成功率高，出聚浓度大幅度下降，降聚降水增油效果显著，有效期长，提高了聚合物的经济利用率和注聚效果。

(6)现场实施表明，该技术与其它类似的技术比较，投入少，施工工艺简单，堵剂配制以及悬浮稳定性好，易于施工，降低了劳动强度。

四、附图说明

无附图。

五、具体实施方式

1、油井堵聚选井原则

以储量为基础，根据注聚区的油藏地质特点，选择注聚区内剩余储量比较高的油井，由于聚合物窜导致含水大幅度上升、油量大幅度下降而失去生产能力，一般原则是：

(1)注聚见效期产能高，注聚后有明显的见效高峰期，聚合物突破后油量迅速下降，含水、出聚浓度大幅上升的油井，正常生成时供液能力强，累积产油量低，动用程度较差。

(2)油井高含水>95％，出聚浓度>500mg/L；

(3)油井单层厚度较大，一般要求单层厚度>5米；

(4)油井固井质量好，无层间窜现象；

(5)油井动液面高，因高液面表明产水量超过了泵抽能力，通过降低产水量，液面下降，可提高产油量所需的压差。

2、工艺设计

(1)施工用量的确定

油井堵聚封窜注重的是发挥堵剂的封堵功效，兼顾驱油效果，因此堵剂用量需根据油井的出聚浓度、油层厚度、油藏的渗透情况、生产动态等参数在施工前通过计算确定，并在施工中应根据泵入压力的升降进行适当的调整，一般用下述公式计算堵剂体积V：

V＝πR²hφ

式中R——处理半径，m

    h——处理厚度，m

    φ——处理层的有效孔隙度，％

堵剂的使用浓度为10％，但根据具体油井的出聚浓度适当调整，出聚浓度较低时可降低堵剂的浓度，现场一般为5～10％。

(2)顶替液用量

根据室内研究结果，堵剂完成注入后，要注入一定量的聚合物溶液封口，将注入的堵剂后续部分固定，并需要注入一定量的顶替水，尽可能将堵剂顶离近井地带。顶替液量V0按下式计算：

V0＝V1+V2+V3+V4

其中，V0—顶替液量，m³

      V1—地面管汇容积，m³

      V2—管柱容积，m³

      V3—油套环空容积，m³

      V4—附加顶替液量，m³

(3)施工时的排量

施工时注入堵剂的挤注排量需要依据油井的具体条件而定，为减少对非目的层的伤害，应采用低压低排量的注入方式，挤注时的排量一般应控制在2～15m³/小时为宜，使堵剂沿窜流通道推向纵深地带，堵住高渗带和大孔隙，以提高封堵效果，延长有效期。

(4)油井堵聚工艺步骤

1)向地层注入5～10％浓度的复合阳离子堵剂；

2)向地层注入0.2～0.25％浓度的阴离子聚合物，以保护注入的复合阳离子堵剂段塞；

3)向地层注入一定量的污水顶替，将堵剂以及保护段塞推进到油层深部发挥作用。

典型井例GD2-22-5：

GD2-22-5矿场试验情况GD2-22-5井生产层位Ng33，生产井段1197.8-1216.0米，有效厚度14米，注聚后峰值日液132.3m³，日油32.9t，含水75.2％，2002年12月日液75.4m³，日油11.8t，含水84.4％，2003年12月出聚1100mg/L，导致油量下降，含水上升，平均日液68.2m³，日油1.3t，含水98.2％。2004年1月堵聚施工前日液51.6m³，日油1.1t，含水97.8％，采出液聚合物含量1100mg/L，该井共注入复合阳离子堵剂15t，配制浓度为10％，施工压力由0MPa升至6MPa，用40m³ 2500mg/L聚合物封口，顶替污水60m³，关井反应24小时。1月7日开井，开井后初期液量70.1m³，油量6.0t，含水91.5％，峰值产量液量132.9m³，油量39t，含水70.6％，目前液量87.4m³，油量16.7t，含水80.8％，采出液聚合物浓度125mg/L。截止至2005年底，平均日液103.8m³，日油17.6t，含水83.0％，已累计增油14430t，有效期长达720多天。

Claims (1)

1、一种聚合物驱出聚油井的复合阳离子堵剂的制备方法，其组成包括一定质量份数比的阳离子聚合物、颗粒剂、有机悬浮剂，其特征在于阳离子聚合物∶颗粒剂∶悬浮剂＝25∶70∶5，

a、聚合物是由淀粉改性后阳离子化的产品，阳离子度20％，

b、固体颗粒是采用粒度中值为50μm的钠基膨润土、油井G级水泥及燃煤火电厂的粉煤灰，其组成钠土∶粉煤灰∶G级水泥的比例为1∶5∶8质量份数比的颗粒剂，

c、有机悬浮剂选用粉状阳离子聚丙烯酰胺。