CN102996106A

CN102996106A - 冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法与装置

Info

Publication number: CN102996106A
Application number: CN2012105062749A
Authority: CN
Inventors: 戴彩丽; 赵光; 由庆; 赵明伟; 汪卫东; 赵健慧; 杨帅
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN102996106B

Abstract

本发明涉及一种冻胶分散体的在线生产及注入一体化方法与装置。所述方法包括聚合物熟化、制备冻胶体系；然后将制得的冻胶体系经流量计抽吸至胶体磨中，同时向胶体磨中注入水，胶体磨的转速为1000～3000rpm研磨3～5min，制得冻胶分散体；制得的冻胶分散体进入缓冲罐中；将缓冲罐中的冻胶分散体经高压柱塞泵泵入注水井。实现了调剖（调驱）剂的生产及注入一体化，向注水井泵入冻胶分散体的同时，冻胶体系及冻胶分散体的制备同时进行，冻胶分散体的生产、注入在线连续进行，即生产即注入，大大缩短了冻胶分散体生产、注入时间；能够满足多井组或区块大剂量连续调剖调驱的需要。

Description

冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法与装置

技术领域：

本发明涉及一种注水井调剖（调驱）剂的在线生产及注入方法与一体化装置，特别是涉及一种冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法与装置。

背景技术：

注水开发是我国油田开采的主要方式，但油田的长期注水开发导致地层的非均质性加剧，使油田开发中后期含水上升速度加快，水驱低效或无效循环。调剖（调驱）技术是目前改善地层非均质性，实现油田稳产增产的有效手段。调剖（调驱）技术是在注水井中注入调剖（调驱）剂，调剖（调驱）剂是由一种聚合物和一种交联剂组成的冻胶体系，实现对水流通道的封堵，改善注水井的吸水剖面，扩大水驱波及体积，从而提高水驱效果，达到提高原油采收率的目的。用于冻胶体系的成胶剂聚合物一般为聚丙烯酰胺（PAM）或甲叉基聚丙烯酰胺(MPAM)，交联剂为有机锆或无机锆（参见CN86108877A）。目前，调剖（调驱）技术在实施过程中，多采用现场配制调剖（调驱）剂，在注水井口将调剖（调驱）剂直接泵入注水井的方式，这种注入方式存在以下不足：（1）不能在线注入，需停止向注水井注水，从井口注入调剖（调驱）剂，再开井注水，或进行段塞式注入，即注入一段调剖（调驱）剂，注一段水，再注入一段调剖（调驱）剂，再注入水，这样反复会导致施工量大，注水井压力上升过快，不能达到深部调剖或调驱的目的。（2）注入过程中浓度不易控制，易造成注水井近井地带堵塞，影响调剖调驱效果（3）上述注入方式只适合单井的注入，对于区块或者多井组无法实现连续在线注入。

中国专利CN201225143Y（CN200720159893.X）公开了一种在线注入调剖调驱装置，包括配水间、储液罐、计量泵、配水管线、流量计和压力表，注水管线上安装有节流阀，还包括所述配水间内的注水管线上连接的流量计、节流阀和压力表，所述配注管线一端与注水管线相连，另一端连接于计量泵上，该计量泵的另一端顺次与控制阀和储液罐相连接。实现了单剂在线注入，具有工艺简化、操作方便、与注水同步注入，广泛在石油开采的注水调剖工艺中应用。中国专利CN102383768A（CN201010269703.6）公开了一种两相多物料在线注入堵水调剖方法及设备，液态或固液混合相流体：由自吸泵从储液罐抽吸，输送到高压柱塞泵，加压后注入高压注水管线；固态粉末或小颗粒状：在重力与振动力的作用下从料斗内均匀落下，通过负压吸入和射流混合，高流速的流体携带固态物料进入缓冲罐，当缓冲罐液面低于设定值，液位控制器给出信号打开电磁阀，向缓冲罐补水，当液位到达设定液面最高位置，液位控制器给出信号关闭电磁阀，停止向缓冲罐补水，粉末状物料和小颗粒状物料与水混合后分别经过装有静态混合器的管路一或没装静态混合器的管路二进入自吸泵，由高压柱塞泵加压后注入高压注水管线；该方法可将固相、液相或固液混合相的堵水调剖剂在线注入到高压注水管线中，实现了固、液两相或者固液混合相多物料在线注入。

但上述在线注入装置只是考虑如何对已存放在施工现场的调剖（调驱）剂体系进行配制以实现调剖（调驱）剂的在线注入，未能充分考虑到多井组或区块大剂量连续调剖（调驱）的需要，尤其不适用运输困难或者不易长时间存放的调剖（调驱）剂，对现场长时间连续大规模施工带来了一定困难。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供一种冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法与装置，实现了调剖（调驱）剂的生产、注入一体化，可连续在线生产及在线向注水井注入调剖（调驱）剂。注入过程中调剖（调驱）剂的浓度易于控制，尤其适用于区块或者多井组的连续在线注入。

本发明的技术方案如下：

冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法，包括以下步骤：

（1）取聚合物加入熟化罐中，加水搅拌熟化，制成聚合物溶液；

（2）步骤（1）制得的聚合物溶液通过计量泵输送至冻胶反应罐中，同时通过计量泵向冻胶反应罐中输送交联剂，将冻胶反应罐中聚合物溶液和交联剂搅拌5~10min，制成冻胶体系；

（3）将冻胶反应罐中的冻胶体系经流量计抽吸至胶体磨中，同时，经流量计向胶体磨中注入水，研磨3～5min，制得冻胶分散体；

（4）步骤（3）制得的冻胶分散体进入缓冲罐中；

（5）将缓冲罐中的冻胶分散体经高压柱塞泵泵入注水井。

本发明优选的，当向注水井泵入冻胶分散体时，同时进行步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）。向注水井泵入冻胶分散体的同时，冻胶体系及冻胶分散体的制备同时进行，冻胶分散体的生产及注入在线连续进行，大大缩短了冻胶分散体生产及注入时间。

本发明优选的，所述步骤（3）中冻胶体系与水的质量比为1:（3~10），胶体磨的转速为1000～3000rpm。胶体磨转动将冻胶研磨粉碎，同时胶体磨起混合搅拌作用。通过调整胶体磨的转速来控制冻胶分散体粒径的大小，可针对不同地层制备粒径不同的冻胶分散体。制备的冻胶分散体粘度低、流动性好、稳定性好，尺寸可控。

本发明方法中，组成冻胶体系的聚合物和交联剂为本领域现有技术。本发明优选的，步骤（1）中聚合物为相对分子量为9×10⁶~9.8×10⁶、水解度为3.5~3.8%的聚丙烯酰胺。进一步优选的，所述聚丙烯酰胺是步骤（1）中聚合物为相对分子量为9.2×10⁶~9.6×10⁶、水解度为3.5~3.6%的非离子型聚丙烯酰胺。

本发明优选的，步骤（2）中交联剂为有机锆或无机锆。无机锆化合物有氧氯化锆，四氯化锆，硫酸锆或硝酸锆；有机锆化合物为醋酸锆。

本发明优选的，步骤（2）中交联剂为醋酸锆。冻胶体系中醋酸锆的质量分数为1.4~1.8wt%。控制聚合物溶液与交联剂的质量比为（55.6~71.4）:1。

本发明优选的，步骤（1）中聚合物熟化时加入水的量为，聚合物与水的质量比为（6～8）:1000。

本发明所述的聚合物溶液和交联剂常温下均可保存2年。本发明所述的冻胶分散体连续在线生产及注入方法，聚合物溶液和交联剂形成的冻胶体系常温下成冻时间在5～10min，胶体磨加水研磨3～5min可将冻胶研磨制得冻胶分散体，冻胶分散体在线生产制备工艺简单，大大缩短了生产时间。

本发明还提供一种用于冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法的装置，该装置包括高压柱塞泵，高压柱塞泵通过管路与注水管线相连，还包括熟化罐、交联剂存储罐、冻胶反应罐、胶体磨和缓冲罐，熟化罐的进液口连接注水管线，熟化罐的出液口与冻胶反应罐的进液口相连接，冻胶反应罐的进液口还与交联剂存储罐连接，冻胶反应罐的出液口通过转子泵与胶体磨的进料口连接，胶体磨的进水口连接注水管线，胶体磨的出料口与缓冲罐的进液口相连，缓冲罐的出液口连接高压柱塞泵与注水管线相连的管路。

本发明优选的，熟化罐与冻胶反应罐之间的管路上、冻胶反应罐与交联剂存储罐之间的管路上均设置有计量泵。计量泵将熟化后的聚合物溶液和交联剂按照一定比例输送至冻胶反应罐中，达到计量和输送的目的。

本发明优选的，胶体磨与注水管线之间的管路上、转子泵与胶体磨进料口之间的管路上均设置有流量计。流量计用于测量进料流量，确保胶体磨中的水与冻胶体系按照比例混合。

本发明优选的，所述的熟化罐与冻胶反应罐之间、冻胶反应罐与交联剂存储罐之间、冻胶反应罐与转子泵之间、转子泵与胶体磨之间、胶体磨与缓冲罐之间、缓冲罐与高压柱塞泵之间、高压柱塞泵与注水管线之间以及胶体磨与注水管线之间均连接有安全阀。安全阀能够保证聚合物溶液熟化、冻胶反应、冻胶分散体的生产及在线注入同步而有序连续地进行。

本发明所述的胶体磨一方面将冻胶研磨粉碎，制备冻胶分散体，另一方面具有混合搅拌的作用。

本发明所述的计量泵、转子泵、胶体磨、缓冲罐、高压柱塞泵均设置在撬板上。便于生产、注入设备的移动，使用时只须通过输出管线与注水管线相连接即可满足在线连续生产、注入。

本发明具有以下优良效果：

1.本发明所述的方法实现了调剖（调驱）剂的生产、注入一体化，向注水井泵入冻胶分散体的同时，冻胶体系及冻胶分散体的制备同时进行，冻胶分散体的生产、注入在线连续进行，即生产即注入，大大缩短了冻胶分散体生产、注入时间。能够满足多井组或区块大剂量连续调剖（调驱）的需要。

2.本发明所述的方法简化了调剖调驱的施工工艺，降低了生产成本和工人的劳动强度，改善了施工人员的工作环境。

3.本发明冻胶分散体连续在线生产、注入方法，解决了现有调剖（调驱）剂不易长时间存放、原料运输困难或原料过多占用场地的技术难题。

4.本发明所述的方法制备的冻胶分散体粘度低、流动性好、稳定性好，尺寸可控。

5．本发明所述的装置结构简单，便于操作，实用便捷。计量泵及流量计可有效控制物质组份的比例。

附图说明：

图1是本发明冻胶分散体连续在线生产及注入一体化装置的结构示意图；

其中，4、熟化罐；8、冻胶反应罐；9、交联剂存储罐；13、转子泵；16、胶体磨；17、输水管线；19、缓冲罐；20、冻胶分散体出液管线；23、高压柱塞泵；24、压力表；25、注水管线；1、3、5、7、11、12、14、18、21、22为安全阀；2与15为流量计；6与10为计量泵；

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中使用的高压柱塞泵、熟化罐、交联剂存储罐、冻胶反应罐、胶体磨、缓冲罐和转子泵均为现有技术，均可市场购得。

实施例1：

一种冻胶分散体连续在线生产及注入一体化装置，结构入图1所示，包括高压柱塞泵23、熟化罐4、交联剂存储罐9、冻胶反应罐8、胶体磨16和缓冲罐19，高压柱塞泵23通过管路与注水管线25相连，熟化罐4的进液口连接注水管线25，熟化罐4的出液口与冻胶反应罐8的进液口相连接，冻胶反应罐8的进液口还与交联剂存储罐9连接，冻胶反应罐8的出液口通过转子泵13与胶体磨16的进料口连接，胶体磨16的进水口通过输水管线17与注水管线25相连通，胶体磨16的出料口与缓冲罐19的进液口相连，缓冲罐19的出液口连接高压柱塞泵23与注水管线相连的管路。

熟化罐4与冻胶反应罐8之间的管路上、冻胶反应罐8与交联剂存储罐9之间的管路上均设置有计量泵（6、10）。

输水管线17上、转子泵13与胶体磨16进料口之间的管路上均设置有流量计（2、15）。流量计用于测量进料流量，使胶体磨中的冻胶与水按照质量比为1:（3~10）混合。

熟化罐4与冻胶反应罐之8间、冻胶反应罐8与交联剂存储罐9之间、冻胶反应罐8与转子泵13之间、转子泵13与胶体磨16之间、胶体磨16与缓冲罐19之间、缓冲罐19与高压柱塞23泵之间、高压柱塞泵23与注水管线25之间以及输水管线17上均连接有安全阀。安全阀能够保证聚合物溶液熟化、冻胶反应、冻胶分散体的生产及在线注入同步而有序连续地进行。

实施例2：

利用实施例1所述的装置进行冻胶分散体连续在线生产及注入的方法，包括以下步骤：

1、选取分子量为9.6×10⁶、水解度为3.6%的非离子型聚丙烯酰胺加入熟化罐4中，加水搅拌熟化，配制成质量分数为0.6%的非离子型聚丙烯酰胺溶液；

2、将步骤1制得的质量分数为0.6%的非离子型聚丙烯酰胺溶液通过计量泵6输送至冻胶反应罐8中，计量泵6的流量为2000升/小时，同时通过计量泵10向冻胶反应罐8中输送醋酸锆溶液，计量泵10的流量为32升/小时；计量泵控制非离子型聚丙烯酰胺溶液与醋酸锆溶液的质量比为62.5：1，将冻胶反应罐8中非离子型聚丙烯酰胺溶液与醋酸锆溶液搅拌10min，制得冻胶体系；

3、转子泵13将冻胶反应罐8中的冻胶体系经流量计15抽吸至胶体磨16中，同时，输水管线17经流量计2向胶体磨16中注入水，流量计控制冻胶体系与水的质量比为1：10，调整胶体磨16的转速为3000rpm，研磨5min，制得冻胶分散体；

4、步骤3制得的冻胶分散体进入缓冲罐19中；

5、高压柱塞泵23将缓冲罐19中的冻胶分散体输出泵入注水井，保持冻胶分散体注入压力不应超过地层破裂压力（对于给定的油藏来说是个定值，指当承受压力达到某一极限时会使地层破裂，此压力极限值称为地层的破裂压力）的80%，泵入速度为6～30方/小时。当向注水井泵入冻胶分散体时，同时进行步骤1、步骤2和步骤3。

实施例3：

如实施例2所述的利用实施例1所述的装置进行冻胶分散体连续在线生产、注入的方法，不同之处在于：

步骤2，计量泵控制非离子型聚丙烯酰胺溶液与醋酸锆溶液的质量比为60：1，将冻胶反应罐8中非离子型聚丙烯酰胺溶液与醋酸锆溶液搅拌8min，制得冻胶体系；

步骤3，转子泵13将冻胶反应罐8中的冻胶体系经流量计15抽吸至胶体磨16中，同时，输水管线17经流量计2向胶体磨16中注入水，流量计控制冻胶体系与水的质量比为1：3，调整胶体磨16的转速为1000rpm，研磨3min，制得冻胶分散体。

Claims

1.一种冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法，包括以下步骤：

（2）步骤（1）制得的聚合物溶液通过计量泵输送至冻胶反应罐中,同时通过计量泵向冻胶反应罐中输送交联剂，将冻胶反应罐中聚合物溶液和交联剂搅拌5~10min，制成冻胶体系；

（4）步骤（3）制得的冻胶分散体进入缓冲罐中；

（5）将缓冲罐中的冻胶分散体经高压柱塞泵泵入注水井。

2.根据权利要求1所述的冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法，其特征在于，当向注水井泵入冻胶分散体时，同时进行步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）。

3.根据权利要求1或2所述的冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法，其特征在于，所述步骤（3）中冻胶体系与水的质量比为1：（3~10），胶体磨的转速为1000～3000rpm。

4.根据权利要求1所述的冻胶分散体连续在线生产、注入方法，其特征在于，步骤（1）中所述的聚合物为相对分子量为9.2×10⁶~9.6×10⁶、水解度为3.5~3.6%的聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法，其特征在于，步骤（2）中交联剂为醋酸锆；控制聚合物溶液与交联剂的质量比为（55.6~71.4）：1。

6.根据权利要求1所述的冻胶分散体连续在线生产及注入一体化方法，其特征在于，步骤（1）中聚合物与水的质量比为（6～8）：1000。

7.一种用于冻胶分散体连续在线生产及注入的一体化装置，包括高压柱塞泵，高压柱塞泵通过管路与注水管线相连，其特征在于，还包括熟化罐、交联剂存储罐、冻胶反应罐、胶体磨和缓冲罐，熟化罐的进液口连接注水管线，熟化罐的出液口与冻胶反应罐的进液口相连接，冻胶反应罐的进液口还与交联剂存储罐连接，冻胶反应罐的出液口通过转子泵与胶体磨的进料口连接，胶体磨的进水口连接注水管线，胶体磨的出料口与缓冲罐的进液口相连，缓冲罐的出液口连接高压柱塞泵与注水管线相连的管路。

8.根据权利要求7所述的冻胶分散体连续在线生产及注入的一体化装置，其特征在于，熟化罐与冻胶反应罐之间的管路上、冻胶反应罐与交联剂存储罐之间的管路上均设置有计量泵。

9.根据权利要求7所述的冻胶分散体连续在线生产及注入的一体化装置，其特征在于，胶体磨与注水管线之间的管路上、转子泵与胶体磨进料口之间的管路上均设置有流量计。

10.根据权利要求7所述的冻胶分散体连续在线生产及注入的一体化装置，其特征在于，所述的熟化罐与冻胶反应罐之间、冻胶反应罐与交联剂存储罐之间、冻胶反应罐与转子泵之间、转子泵与胶体磨之间、胶体磨与缓冲罐之间、缓冲罐与高压柱塞泵之间、高压柱塞泵与注水管线之间以及胶体磨与注水管线之间均连接有安全阀。