CN102516974B - 一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂。本发明所提供的该泡沫调剖剂由聚合物交联溶液和气体组成，在地层压力下，所述气体与聚合物交联溶液的体积比为0.2∶1-1∶1；以重量百分比计，该泡沫调剖剂的聚合物交联溶液具有以下成分组成：表面活性剂、0.3-1.2wt％，聚合物、0.01-0.8wt％，交联剂、0.001-0.2wt％，稳定剂、0.001-0.1wt％，无机盐、0.05-1.5wt％，余量水。上述泡沫调剖剂具有延缓交联作用，能有效封堵高渗透层，同时可以降低油水界面张力，具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用。

Description

一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂

技术领域

本发明涉及一种适用于油田堵水、调剖和驱油的泡沫调剖剂，特别涉及一种用于油田深度调剖的泡沫调剖剂。

背景技术

随着油田的开发，非均质多油层砂岩油田的层内及层间矛盾进一步加剧。在水驱油和聚合物驱油过程中，不同渗透率的油层在合注合采的情况下，注入水和聚合物沿高渗透层推进，纵向上形成单层突进，平面上形成舌进，造成注入水和聚合物的提前突破，导致中低渗透层波及程度低、驱油效果差。为了提高中低渗透率油层动用程度，调整层间及层内矛盾，需要采用调剖技术封堵高渗透层，改善水驱油和聚合物驱油的效果，达到稳油控水目的。

目前国内外常用的调剖技术主要有以下几种：弱凝胶深部调剖技术，这是国内外应用最广泛的一类，但对温度、矿化度敏感，针对性强，但是应用范围不够广；胶态分散凝胶深部调驱技术，该技术的成胶条件苛刻，适用矿化度低，封堵程度低；体膨凝胶颗粒深部调剖技术，该技术不受油田水质条件限制，对高含水大孔道油田调剖效果较好；含油污泥深部调剖技术，江汉、胜利等油田有成功应用，但因受原料限制、不易推广；微生物深部调剖技术，应用条件苛刻，尤其水质要求严格，大港、吉林等油田有应用。现有的调剖技术功能单一，不能满足油田开发的实际需求。

凝胶泡沫(泡沫调剖剂)是一种气体分散在凝胶中的分散体系，由聚合物交联溶液和气体构成，溶液中含有表面活性剂。凝胶泡沫在交联前具有泡沫特点，而交联后具有弹性凝胶的特点，它是含有大量气体的凝胶体系，具有一定弹性。在凝胶泡沫封堵高渗透层同时可降低界面张力，因而凝胶泡沫具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用。

因此，寻找一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种泡沫调剖剂，其是一种适用于油田深度调剖的泡沫体系。该泡沫调剖剂具有延缓交联作用，能有效封堵高渗透层，同时可以降低油水界面张力，具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用。

本发明的目的还在于提供上述泡沫调剖剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂，该泡沫调剖剂由聚合物交联溶液和气体组成，在地层压力(约为10-20MPa)下，气体与聚合物交联溶液的体积比为0.2∶1-1∶1；

以聚合物交联溶液的重量百分比计，该泡沫调剖剂的聚合物交联溶液具有以下成分组成：表面活性剂、0.3-1.2wt％，聚合物、0.01-0.8wt％，交联剂、0.001-0.2wt％，稳定剂、0.001-0.1wt％，无机盐、0.05-1.5wt％，余量水。

本发明提供的上述泡沫调剖剂含有聚合物和交联剂，可以形成凝胶泡沫体系，增加泡沫的封堵能力。

在本发明提供的上述泡沫调剖剂中，优选地，所采用的表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基甜菜碱和磺基甜菜碱型表面活性剂等中的一种或几种的组合；更优选地，上述表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱等中的一种或几种的组合。

在本发明提供的上述泡沫调剖剂中，优选地，所采用的聚合物包括部分水解聚丙烯酰胺(优选地，该部分水解聚丙烯酰胺的分子量为1200-3000万，水解度为20-23％，优选为23％)、部分水解聚丙烯腈(优选地，该部分水解聚丙烯腈的分子量为600-2500万，水解度为23-28％，优选为25％)、瓜耳胶和纤维素等中的一种或几种的组合；更优选地，上述聚合物为部分水解聚丙烯酰胺。在本发明提供的泡沫调剖剂中，所采用的聚合物也可以是不同分子量的同种聚合物或者不同种聚合物中的一种或几种的组合，即可以是同种聚合物和/或不同种聚合物选取不同分子量进行组合。使用不同分子量聚合物混合，制成聚合物交联溶液，在未成胶时，地层的中、高渗透层均能进入，随着时间的延长，聚合物交联溶液形成胶体，有效封堵中、高渗透层，使低渗透层的原油可得到更换驱动。

在本发明提供的上述泡沫调剖剂中，优选地，所采用的交联剂包括乙酸铬、丙酸铬、丙二酸铬、乳酸铬、柠檬酸铬和柠檬酸铝等中的一种或几种的组合；更优选地，上述交联剂包括乙酸铬、柠檬酸铬和柠檬酸铝等中的一种或几种的组合。

在本发明提供的上述泡沫调剖剂中，优选地，所采用的稳定剂包括硫脲、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等中的一种或几种的组合；更优选地，上述稳定剂为硫脲等。

在本发明提供的上述泡沫调剖剂中，优选地，所采用的无机盐可以为油田污水含的无机盐，或者，上述无机盐也可以是氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁等中的一种或几种的组合。通过在泡沫调剖剂中添加一定量的无机盐，可以提高泡沫调剖剂的泡沫及成胶性能，同时也增加了其适用性，使其能够满足不同情况下的使用要求。

在本发明提供的上述泡沫调剖剂中，优选地，所采用的气体包括天然气、二氧化碳、空气和烟道气等中的一种或几种；更优选地，上述气体包括天然气和二氧化碳等中的一种或几种。由于大部分油田生产天然气，使用天然气可以节约成本，同时天然气可以使部分原油混入泡沫中，从而使原油更易驱动。使用二氧化碳气体可以降低大气环境污染，同时在一定条件下，二氧化碳与原油可以形成混相，使原油更易驱动。

本发明还提供了上述适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂的制备方法，该泡沫调剖剂由聚合物交联溶液和气体组成，二者可以在地面混合在一起得到上述泡沫调剖剂，也可以分别注入地层中，使二者在地层中混合得到上述泡沫调剖剂。根据本发明的具体技术方案，上述适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂的制备方法可以包括以下步骤：

在40-70℃下，将聚合物与水混合，搅拌2小时，使其完全溶解，得到聚合物溶液；

然后依次向上述聚合物溶液中加入表面活性剂、无机盐、交联剂和稳定剂，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到聚合物交联溶液；

在10-20MPa条件下，将气体与聚合物交联溶液按照体积比充分混合，得到适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂，或者，将气体和聚合物交联溶液按照体积比分别注入地层，使二者在地层中形成适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂。在地层中，泡沫调剖剂未成胶时，主要以泡沫形式封堵中、高渗透层，同时由于表面活性剂的存在，因此，泡沫调剖剂主要有调剖和驱油两种作用。当泡沫调剖剂在地层中运移一段距离，逐渐形成胶体后，泡沫调剖剂主要起到调剖作用；当胶体破胶后，仍具有驱油作用。

与现有技术相比，本发明提供的泡沫调剖剂具有如下特点：

(1)、该泡沫调剖剂是一种泡沫体系，同时具有泡沫和凝胶的两种特性，对油层高渗透层具有较强的深度封堵能力，具有扩大波及体积的作用。

(2)、该泡沫调剖剂含有表面活性剂，可以降低油水界面张力，且在含油饱和度高的地方泡沫性能差，具有提高驱油效率和选择性堵水作用。

(3)、该泡沫调剖剂由于气体的存在降低了调剖剂的用量，且不污染环境，不损害地层，不含禁用药品。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了两种铬交联聚合物溶液，其组成如表1所示。

这两种铬交联聚合物溶液是按照以下步骤制备得到的：

在45℃下，将1g部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万，水解度23％)溶解于991.42g水中，用搅拌机搅拌2小时，使其完全溶解，得到部分水解聚丙烯酰胺溶液；

重复上述步骤，再制备得到一份部分水解聚丙烯酰胺溶液；

向一份部分水解聚丙烯酰胺溶液中，依次加入5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、2.4g氯化钠、0.1g乙酸铬、0.08g硫脲，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到编号为1的铬交联聚合物溶液；

向另一份部分水解聚丙烯酰胺溶液中，依次加入5g椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、2.4g氯化钠、0.1g乙酸铬、0.08g硫脲，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到编号为2的铬交联聚合物溶液。

利用粘度计对本实施例提供的两种铬交联聚合物溶液在放置1天、4天和7天后的粘度进行检测，即对其成胶性能进行检测，检测结果如表1所示。

表1两种铬交联聚合物溶液的成分组成及成胶性能测试结果

由表1可知，本实施例提供的铬交联聚合物溶液可以形成凝胶，4天后成胶性能相对更好。

实施例2

本实施例提供了两种铝交联聚合物溶液，其组成如表1所示。

这两种铝交联聚合物溶液是按照以下步骤制备得到的：

在45℃下，将1g部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万，水解度23％)溶解于991.47g水中，用搅拌机搅拌2小时，使其完全溶解，得到部分水解聚丙烯酰胺溶液；

重复上述步骤，再制备得到一份部分水解聚丙烯酰胺溶液；

向一份部分水解聚丙烯酰胺溶液中，依次加入5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、2.4g氯化钠、0.05g柠檬酸铝、0.08g硫脲，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到编号为1的铝交联聚合物溶液；

向另一份部分水解聚丙烯酰胺溶液中，依次加入5g椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、2.4g氯化钠、0.05g柠檬酸铝、0.08g硫脲，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到编号为2的铝交联聚合物溶液。

利用粘度计对本实施例提供的两种铝交联聚合物溶液在放置1天、4天和7天后的粘度进行检测，即对其成胶性能进行检测，检测结果如表2所示。

表2两种铝交联聚合物溶液的成分组成及成胶性能测试结果

由表2可知，本实施例提供的铝交联聚合物溶液可以形成凝胶，成胶性能略低于实施例1提供的铬交联聚合物溶液。

实施例3

本实施例提供了两种柠檬酸铬交联聚合物溶液，其组成如表1所示。

这两种柠檬酸铬交联聚合物溶液是按照以下步骤制备得到的：

在45℃下，将0.6g部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万，水解度23％)和0.4g部分水解聚丙烯酰胺(分子量2500万，水解度23％)溶解于991.4g水中，用搅拌机搅拌2小时，使其完全溶解，得到部分水解聚丙烯酰胺溶液；

重复上述步骤，再制备得到一份部分水解聚丙烯酰胺溶液；

向一份部分水解聚丙烯酰胺溶液中，依次加入5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、2.4g氯化钠、0.1g柠檬酸铬、0.1g硫脲，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到编号为1的重铬酸钠交联聚合物溶液；

向另一份部分水解聚丙烯酰胺溶液中，依次加入5g椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、2.4g氯化钠、0.1g柠檬酸铬、0.1g硫脲，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到编号为2的重铬酸钠交联聚合物溶液。

利用粘度计对本实施例提供的两种柠檬酸铬交联聚合物溶液在放置1天、4天和7天后的粘度进行检测，即对其成胶性能进行检测，检测结果如表3所示。

表3两种柠檬酸铬交联聚合物溶液的成分组成及成胶性能测试结果

由表3可知，本实施例提供的柠檬酸铬交联聚合物溶液可以形成凝胶，7天后成胶性能相对更好。

实施例4

泡沫调剖剂封堵性能测试：对采用实施例1中编号为1的铬交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂进行封堵性能测试，具体测试步骤如下：

a)、在45℃恒温箱内，选用并联填砂管，渗透率分别为500mD、2500mD，填砂管长为120cm，直径为2.4cm，将填砂管抽空饱和水，测量孔隙体积，水测渗透率；

b)、将填砂管饱和模拟油(即原油和航空煤油混和，粘度为9.6mPa·s)，计算含油饱和度；

c)、水驱至含水98％以上，计算水驱采收率；

d)、将上述铬交联聚合物溶液和天然气按照1∶1的体积比(标准状况下)混合得到铬交联聚合物泡沫调剖剂，向填砂管中注入0.2PV上述铬交联聚合物泡沫调剖剂，记录注入压力及产油量，关闭填砂管出口和入口，恒温老化7天；

e)、注入0.3PV聚合物(部分水解聚丙烯酰胺分子量为1660万，水解度为23％，浓度为0.1wt％)，记录注入压力及产油量；

f)、后续水驱至含水98％以上，记录注入压力，计算采收率、阻力系数和残余阻力系数。

经过测试，采用实施例1的表1中编号为1的铬交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂的阻力系数为245，残余阻力系数为187，采收率提高值为28.2％，这表明采用该铬交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂具有较好的调剖和提高采收率作用。

实施例5

泡沫调剖剂封堵性能测试：对采用实施例2的表2中编号为1的铝交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂进行封堵性能测试，具体测试步骤与实施例4相同。

经过测试，采用实施例2中编号为1的铝交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂的阻力系数为215，残余阻力系数为157，采收率提高值为26.5％，测试结果与实施例4中的采用实施例1中编号为1的铬交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂的测试结果相差不多，这说明采用实施例2中编号为1的铝交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂也具有较强的调剖能力。

实施例6

泡沫调剖剂封堵性能测试：对采用实施例3表3中编号为1的柠檬酸铬交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂进行封堵性能测试，具体测试步骤与实施例4相同。

经过测试，采用实施例3中编号为1的柠檬酸铬交联聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂的阻力系数为321，残余阻力系数为197，采收率提高值为27.8％，这说明采用实施例3中编号为1的柠檬酸铬交联的混合聚合物溶液与天然气混合制成的泡沫调剖剂具有更好的调剖能力。

Claims (10)

1.一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂，该泡沫调剖剂由聚合物交联溶液和气体组成，在地层压力下，所述气体与聚合物交联溶液的体积比为0.2：1-1：1；

以所述聚合物交联溶液的重量百分比计，该泡沫调剖剂的聚合物交联溶液具有以下成分组成：

表面活性剂、0.3-1.2wt%，聚合物、0.01-0.8wt%，交联剂、0.001-0.2wt%，稳定剂、0.001-0.1wt%，无机盐、0.05-1.5wt%，余量水；

其中，所述表面活性剂为烷基甜菜碱和/或磺基甜菜碱型表面活性剂；

所述稳定剂为硫脲；

所述聚合物是不同分子量的同种聚合物。

2.根据权利要求1所述的泡沫调剖剂，其中，所述表面活性剂包括椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱。

3.根据权利要求1所述的泡沫调剖剂，其中，所述聚合物包括部分水解聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯腈、瓜耳胶和纤维素中的一种。

4.根据权利要求3所述的泡沫调剖剂，其中，所述聚合物为部分水解聚丙烯酰胺，该部分水解聚丙烯酰胺的分子量为1200-3000万，水解度为20-23%。

5.根据权利要求1所述的泡沫调剖剂，其中，所述交联剂包括乙酸铬、丙酸铬、丙二酸铬、乳酸铬、柠檬酸铬和柠檬酸铝中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求5所述的泡沫调剖剂，其中，所述交联剂包括乙酸铬、柠檬酸铬和柠檬酸铝中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求1所述的泡沫调剖剂，其中，所述无机盐为油田污水含的无机盐，或者，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的泡沫调剖剂，其中，所述气体包括天然气、二氧化碳、空气和烟道气中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述的泡沫调剖剂，其中，所述气体为天然气和/或二氧化碳。

10.权利要求1-9任一项所述的适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂的制备方法，其包括以下步骤：

在40-70℃下，将聚合物与水混合，搅拌2小时，使其完全溶解，得到聚合物溶液；

然后依次向所述聚合物溶液中加入表面活性剂、无机盐、交联剂和稳定剂，继续搅拌1小时，使其混合均匀，得到聚合物交联溶液；

在10-20MPa条件下，将气体与聚合物交联溶液按照体积比充分混合，得到所述适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂，或者，将气体和所述聚合物交联溶液按照体积比分别注入地层，使二者在地层中形成所述适用于油田深度调剖的泡沫调剖剂。