CN102876305A - 一种油井堵水剂及油井堵水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井堵水剂及油井堵水方法，其中的油井堵水剂包括：阴离子表面活性剂、非离子-阴离子型表面活性剂、C1-C8脂肪醇、稠油和水。本发明的油井堵水剂具有抗高矿化度水能力强、耐温性强、稳定性强、成本低和不污染地层等特点。

Description

一种油井堵水剂及油井堵水方法

技术领域

本发明涉及一种油井堵水剂及油井堵水方法。

背景技术

目前，我国多数油田进入了开采中后期，普遍采用以水驱油的开采工艺，在经过几十年的强化开采后，部分油田相继进入“高含水、高投入、低产出”时期。另外，对于西部新开发油田如：塔河油田等，由于采油速度高，导致油藏底水锥进，油井过早见水，含水上升过快。而且多数油井经多年生产油层压力下降，通常是缓慢水淹后高含水，长时间油水同出，大部分井油水通道出水压力大于产油层的出油压力。油井的出水问题将给油田带来严重影响。由于油井出水使油层能量下降，抽油机泵效降低，引起管线和设备结垢并发生腐蚀，增加脱水站负荷，降低油层的最终采收率。因此，为了抑制油田过早进入高含水期，提高油田的整体开发效果，采取适当堵水措施是非常必要的。根据施工对象的不同，堵水作业分为油井堵水和注水井调剖两大类，无论堵水还是调剖，目前行之有效的方法都是使用化学剂，即通过化学手段对水层造成堵塞。

CN 1618923A提供了了一种注水井复合调剖剂，用于油田堵水，提高石油产量。它的主要成分是膨润土，其次是丙烯酰胺、延膨剂和水。具有强度高，比重轻，在高矿化度水中不降解，热稳定性好，有效期长，工艺简单，成本低，不污染地层等特点。但是应用过程中，需要与注水工艺配伍进入含水饱和度高的油层，因此，应用上有局限性，不适合塔河油田高温高盐的油井堵水。

CN 101205284A报道了一种利用油田废弃聚合物制备调剖堵水剂的方法。在油田开采产生的废弃聚合物凝胶中加入丙烯酰胺和丙烯酸钠单体进行共聚交联，合成油田开采中大孔道油藏深部剖面调整的体膨型油田调剖堵水剂。该专利报道的是一种高分子堵水剂的合成方法，没有涉及其应用条件，同时高分子单体的加入在一定程度上提高了堵水剂的成本。在高温油藏中，当地层温度达到堵水剂的使用上限温度，堵剂体系在地层和裂缝中未能成胶或超温破胶，有可能会出现无效封堵的情况。

CN 101353571A公开了一种油水井矿渣封堵剂，由下列组分组成：矿渣30-40％、悬浮分散剂5-10％、水化激活剂0.1％-3.0％，其余为水。该封堵剂具有良好的悬浮稳定性，流变性好，固化时间可调节，固化强度高等特点。通过调整体系中的组分含量，使封堵剂满足不同的封堵要求可适用于油水井调剖、堵水。具有安全可靠，成本低等特点。矿化度对堵剂性能影响较小，但是在《石油勘探与开发》2005年4月“高温裂缝型油藏超深井堵水现场试验成败因素分析”一文中该无机类堵剂作业失败。分析原因认为堵剂胶凝后有可能完全封堵油层与水层，以致不出液，所以这一类无机堵剂在高温高盐油藏的堵水作业中存在风险。

《石油勘探与开发》2009年2月“缝洞型碳酸盐岩油藏堵水技术室内研究”一文，对改性栲胶堵剂和柔性堵剂的性能进行了实验研究。研究结果表明，这两种堵剂在高温和高矿化度环境中可长期稳定。岩芯封堵试验结果表明，增大堵剂用量的初期使封堵层深度变大，突破压力梯度升高；当封堵层达到一定的深度后，堵剂堆积使流动通道变窄小，可大幅提高残余阻力系数。但是，这两种堵剂未进行工业应用，同时也存在成本问题。

发明内容

本发明提供了一种油井堵水剂，该堵水剂具有抗高矿化度水能力强，耐温性强，稳定性强，成本低，不污染地层等优点。本发明还提供了一种油井堵水方法。

一种油井堵水剂，包括：

a)阴离子表面活性剂；

b)非离子-阴离子型表面活性剂；

c)C1-C8脂肪醇；

d)稠油；

e)水；

其中，a、b、c的重量比为1∶0.1-50∶0.01-10，稠油重量是a、b、c总重量的20-2000倍，水量是稠油重量的0.02-0.3倍。

a、b、c的重量比优选为1∶0.2-40∶0.02-5。

稠油的重量优选是a、b、c总重量的50-1000倍。

水量优选是稠油重量的0.1-0.2倍。

所述阴离子表面活性剂可选自石油磺酸盐甲醛缩合物、磺化木质素的钠盐和钙盐中的一种或几种，分子量为500-40000，优选1000-20000，可以是市售商品，也可以按照常规方法制备。

所述非离子-阴离子型表面活性剂选自烷基酚或脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中的一种或几种。通式分别写为：

R-O-(CH₂CH₂O)_n-PO₃M₂

R-O-(CH₂CH₂O)_n-SO₃M

R-O-(CH₂CH₂O)_n-CH₂COOM

R-O-(CH₂CH₂O)_n-R′SO₃M

R是烷基或烷苯基，总碳数为6-20，优选8-16；n为氧乙烯聚合度，其值为3-90；M为一价金属阳离子或NH₄ ⁺，R′为碳数1-6的烷基。优选的非离子-阴离子型表面活性剂为：C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚羧酸盐，C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚磺酸盐，C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚磷酸酯盐，C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚硫酸酯盐。

所述脂肪醇可以是直链、支链或环状链的烷基醇等，优选为C2-C5的直链或支链的烷基醇。

所述的稠油为50℃时粘度在300-2500mPa.s之间，胶质和沥青质含量＞20％的原油，优选50℃时粘度在600-1700mPa.s之间，胶质和沥青质含量＞30％的原油。

所述的水可以是普通水质，如自来水、井水、蒸馏水，也可以是总离子浓度为200000mg/L，钙镁离子浓度不大于150000mg/L的超高矿化度矿化水。

本发明提供的油井堵水剂可以按照以下方法配制：将阴离子表面活性剂、非离子-阴离子表面活性剂、低分子醇与少量水配成较浓的溶液，再用水稀释后与稠油接触乳化；也可以用较大量的水将阴离子表面活性剂、非离子-阴离子表面活性剂、低分子醇和水配成较稀的溶液，然后直接与稠油接触乳化。

一种油井堵水方法，包括：

(1)向油套环空注入经上述油井堵水剂；

(2)用烃油将油井堵水剂从油套环空替入地层；

(3)关井1-2天后开井生产。

油井堵水剂的用量可以按式Q＝AπR²Hφ计算，A为0.9-1.1之间的任一数值，Q为油井堵水剂用量，R为封堵半径，φ为地层孔隙度，H为处理层有效厚度。

步骤(2)中的烃油优选为原油。

本发明的油井堵水剂不仅适用于开发后期老油田的油井堵水，而且特别适用于高温高矿化度油田如塔河油田等的油井堵水。

本发明提供的油井堵水剂中的阴离子表面活性剂可以使用以炼油副产物或造纸工业副产物为原料合成的石油磺酸盐缩合物或木质素磺酸盐，成本低廉。与之复配的非离子-阴离子表面活性剂具有很强的抗高矿盐水的能力。所加的低分子醇可以改善油水界面性能，并且与阴离子组分、非离子-阴离子表面活性剂具有增效作用，显著降低油水界面张力。可以满足油田高矿化度水质和高温条件下油井堵水的要求。

本发明采用独特的表面活性剂配方，使稠油与少量水形成油包水型稠油乳状液，这种油包水型稠油乳状液进入地层后，遇水时能在流动过程中与更多量的水形成更加稳定的油包水型乳状液，粘度急剧上升而阻止地层水向井筒底部流动，遇油时则被稀释，粘度下降，流出地层。因此是一种堵水不堵油的选择性堵剂。在油井堵水领域，现有技术很少使用醇类作为油水界面改善剂。因为本领域技术人员一般认为，稠油能与水形成油包水型乳状液的关键是降低油水界面张力，低分子醇在油水界面的吸附能力较差，因此降低界面张力的能力也差，通常低分子醇的作用是应用在破乳剂领域，而不是用在使稠油形成油包水型乳状液的乳化这个相反的过程。本发明加入某些低分子醇作为油水界面改善剂后，稠油与表面活性剂水溶液更容易混合均匀，与阴离子表面活性剂、非离子-阴离子型表面活性剂复配后具有增效性，能使稠油形成稳定的油包水型稠油乳状液。在现场堵水过程中，注入地层的油包水型稠油乳状液与地层水形成同样是高粘度的油水乳状液，处于缓慢流动状态，阻止地层水向井筒底部流动。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1堵水剂耐温性好，在温度高达150℃的地层条件下，仍具有较好的封堵能力。

2堵水剂耐盐性好，在总矿化度220000mg/L的地层水条件下，仍具有良好的封堵作用。

3注入工艺简单，成本低，不污染油层。

具体实施方式

实施例中，按以下方法配制油井堵水剂并进行油井堵水试验。

(1)在地面配制所需要的油井堵水剂；(2)用泵车向油套环空快速挤入经配置好的油井堵水剂；(3)用原油将油井堵水剂从油套环空替入地层；(4)关井1-2天后开井生产。堵剂用量Q由封堵半径R、地层孔隙度φ、处理层有效厚度H计算，计算式为Q＝πR²Hφ。

实施例1

油井堵水剂配方：以约1000g产品为例。

0.01g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.45g壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.01g正丁醇，834.7g塔河外输稠油(50℃粘度为1660mPa·s)，164.7g水。

某油井自2006年10月投产，油层有效厚度20m，油井深5500米，油藏条件下原油温度150℃，地层水矿化度220000mg/L(钙镁离子浓度13000mg/L)。50℃时原油粘度300mPa.s。初期日产液120m³，日产油115吨。2009年3月含水快速上升，日产液增至200m³，日产油降至25吨。2010年2月实施本发明的堵水剂和堵水方法，从油套环空挤入堵水剂220m³，关井2天。作业后日产液降为140m³，日产油升至87吨。有效期达178天，累计增产油5263吨。

实施例2

油井堵水剂配方：以约1000g产品为例

0.97g木质素磺酸钠(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.19g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸酯盐(北京兴普新产品开发中心生产)，7.8g正己醇，895g塔河TK4-1井原油(50℃粘度为3329mPa.s)，97g水。

某油井自2008年9月投产，油层有效厚度15m，50℃时原油粘度1780mPa.s。初期日产液65m³，日产油60吨。2009年9月含水快速上升，日产液增至110m³，日产油降至15吨。2010年3月实施本发明的堵水剂和堵水方法，从油套环空挤入堵水剂110m³，关井2天。作业后日产液降为80m³，日产油升至42吨。有效期达134天，累计增产油2238吨。

Claims (14)

1.一种油井堵水剂，包括：

a)阴离子表面活性剂；

b)非离子-阴离子型表面活性剂；

c)C1-C8脂肪醇；

d)稠油；

e)水；

其中，a、b、c的重量比为1∶0.1-50∶0.01-10，稠油重量是a、b、c总重量的20-2000倍，水量是稠油重量的0.02-0.3倍。

2.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，a、b、c的重量比为1∶0.2-40∶0.02-5。

3.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，稠油的重量是a、b、c总重量的50-1000倍。

4.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，水量是稠油重量的0.1-0.2倍。

5.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自石油磺酸盐甲醛缩合物、磺化木质素的钠盐和钙盐中的一种或几种，分子量为500-40000。

6.按照权利要求5所述的堵水剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂的分子量为1000-20000。

7.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，所述非离子-阴离子型表面活性剂选自烷基酚或脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中的一种或几种，其通式分别写为：

R-O-(CH₂CH₂O)_n-PO₃M₂

R-O-(CH₂CH₂O)_n-SO₃M

R-O-(CH₂CH₂O)_n-CH₂COOM

R-O-(CH₂CH₂O)_n-R′SO₃M

其中，R是烷基或烷苯基，总碳数为6-20；n为氧乙烯聚合度，其值为3-90；M为一价金属阳离子或NH₄ ⁺，R′为碳数1-6的烷基。

8.按照权利要求7所述的堵水剂，其特征在于，R的碳数为8-16。

9.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，所述脂肪醇为碳数2-5的直链或支链烷基醇。

10.按照权利要求1所述的堵水剂，其特征在于，所述的稠油为50℃时粘度在300-2500mPa.s之间，胶质和沥青质含量＞20％的原油。

11.按照权利要求10所述的堵水剂，其特征在于，所述的稠油为50℃时粘度在600-1700mPa.s之间，胶质和沥青质含量＞30％的原油。

12.一种油井堵水方法，包括：

(1)向油套环空注入权利要求1-11中任一所述的油井堵水剂；

(2)用烃油将油井堵水剂从油套环空替入地层；

(3)关井1-2天后开井生产。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，油井堵水剂的用量按式Q＝AπR²Hφ计算，A为0.9-1.1之间的任一数值，Q为油井堵水剂用量，R为封堵半径，φ为地层孔隙度，H为处理层有效厚度。

14.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的烃油为原油。