CN103374342A

CN103374342A - 一种油田调剖堵水剂和油田调剖堵水方法

Info

Publication number: CN103374342A
Application number: CN2012101137820A
Authority: CN
Inventors: 李伟; 王征; 王秀
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: CN103374342B

Abstract

本发明提供了一种油田调剖堵水剂，其中，该油田调剖堵水剂含有可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂，且所述引发剂与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐独立保存。本发明还提供了一种油田调剖堵水方法，该方法包括：将可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂注入需要调剖堵水的地层中，在地层温度下发生聚合反应。根据本发明的所述油田调剖堵水方法并采用本发明的所述油田调剖堵水剂可以获得较好的调剖堵水效果。

Description

一种油田调剖堵水剂和油田调剖堵水方法

技术领域

本发明涉及一种油田调剖堵水剂，以及一种油田调剖堵水方法。

背景技术

由于地层原生及后生的非均质性、流体流度差异以及其他原因(如作业失败、生产措施错误等)，在地层中形成水流优势通道，导致水锥、水窜、水指进，使一些油井过早见水或水淹，水驱低效或无效循环。因此，调剖堵水技术是油田改善注水开发效果、实现油藏稳产的有效手段。调剖堵水目的都是为了改善水驱开发效果，提高注入水在油层中的波及体积，进而提高水驱采收率。其中，调剖是针对注水井吸水剖面层间差异以及层内差异而采取注入化学剂，封堵高渗透层段，强迫注入水改变流向低渗透区域，该手段是增加扫油面积提高采收率的有效手段。一般处理范围越大，增产效果越好。目前，处理半径一般在10-15m左右，单井用量一般在1500-3000方左右，也有大剂量5000-10000方的。堵水是应用于采油井，通过注入化学剂封堵高渗透产水层，实施稳油控水的技术。一般针对性很强，只要把出水层封堵就可以了，处理半径一般为3-7m，剂量只有数百方。我国调剖堵水技术已有几十年的研究与应用历史，在油田不同的开发阶段发挥着重要作用。但油田进入高含水或特高含水开采期后，油田水驱问题越来越复杂，调剖堵水等控水稳油技术难度及要求越来越高。

油田随着注水开发的进行相继进入高含水期。堵水调剖已成为油田控水稳油的主导措施。聚合物类堵水调剖剂是国内研究最多、应用最广的一种堵水调剖剂。但是这类堵水调剖剂溶解时间长，需要借助辅助设备配制和注入，其溶液粘度大，在配制和注入时容易发生机械剪切降解，影响堵水调剖剂的性能和现场应用效果。目前，地下聚合堵水调剖技术已在国内外开展一些工作。早在1988年，石油勘探开发研究院李宇乡等利用丙烯酰胺为单体、过硫酸盐为引发剂、N，N-甲撑基双丙烯酰胺为交联剂按比例在水中配制溶解后泵入地下，借助地层温度发生聚合交联反应，形成高分子聚合物，达到堵水调剖的目的；1996年石油勘探开发研究院唐孝芬、李宇乡等人利用不同引发剂体系，提出适合不同油藏温度的地下聚合体系，用于防止底水上窜；1997年石油勘探开发研究院唐孝芬、蔡志军、李宇乡等人用亚硫酸盐作前置预处理液的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺地层内聚合形成凝胶的堵水方法，用于封堵油井管外窜槽、松散地层出砂形成的鼠洞及出水层等方面；1999年吐哈石油勘探开发钻采工艺研究院张建利等人利用丙烯酰胺单体、不同类型引发剂、交联剂、速度控制剂和助溶剂组成地下交联堵水调剖体系，用于封堵中低温地层的空隙出水和裂缝出水，其成胶时间在4-48h；2001年胜利油田孤岛采油厂屈人伟等人，利用乙烯基单体、有机交联剂、引发剂和缓聚剂组成的地下聚合体系，用于堵塞聚合物指进或窜流的通道，防止聚合物溶液注入地层后遇到高渗透带或大孔道时发生指进或窜流现象；2002年胜利油田采油工艺研究院张代森，研制了由丙烯酰胺、引发剂、多价金属离子络合物交联剂、反应调节剂和水组成的地下聚合交联成胶体系，用于油井堵水和注水井调剖；2004年西南石油学院王健等人利用丙烯酰胺、引发剂、苯酚、甲醛液和稳定剂组成地下聚合交联体系，用于注蒸汽油藏堵水酸化联合作业的地下聚合、交联、成胶的凝胶类堵剂；2005年中国石油大学李宏岭等人，由淀粉、聚丙烯酰胺、引发剂和交联剂组成的地下成胶的淀粉-聚丙烯酰胺水基凝胶调堵剂，用于深度调剖；2010年西南石油大学鲁亿等人利用瓜尔胶为主成胶剂、羧甲基纤维素为辅成胶剂、硝酸锆为交联剂的井下聚合体系，用于封堵漏失通道，达到堵漏的目的，其反应温度为120℃，反应时间为8h。

另外，CN 1752171A公开了一种地下聚合制备吸水性树脂的方法，该方法包括将可聚合的丙烯酰胺、丙烯酸单体以及交联剂、助剂、氧化还原剂、延缓剂和引发剂混合均匀，然后泵入地下目的层位，在地层温度作用下反应生成高倍率吸水树脂。

虽然上述现有的油田调剖堵水方法都实现了地下原位聚合反应的方式，从而省去了地面聚合、干燥、造粒、筛分和配注等过程，但是根据上述油田调剖堵水方法形成的调剖堵水聚合物的调剖堵水效果不佳，有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种油田调剖堵水剂以及使用该调剖堵水剂进行调剖堵水的方法，根据本发明的所述方法进行油田进行调剖堵水可以获得较好的调剖堵水效果。

本发明提供了一种油田调剖堵水剂，其中，该油田调剖堵水剂含有可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂，且所述引发剂与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐独立保存。

本发明还提供了一种油田调剖堵水方法，该方法包括：将可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂注入需要调剖堵水的地层中，在地层温度下发生聚合反应。

在本发明的所述油田调剖堵水剂中，木质素磺酸盐可以促进引发剂引发所述可聚合的聚合物单体发生聚合反应，使得油田调剖堵水剂能够生成具有较高的粘度的聚合物，从而达到了改善调剖堵水的效果的目的。

另外，根据本发明的所述油田调剖堵水方法还具有以下优点：

(1)通过将所述可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂注入需要调剖堵水的地层中，使所述可聚合的聚合物单体在地下发生原位聚合反应，从而省去了地面聚合、干燥、造粒、筛分和配注等过程；

(2)在本发明的所述方法中，可以根据需要调剖堵水的地层的温度来选择适当的引发剂，可以根据所需调剖堵水的聚合物的强度来调整可聚合的聚合物单体的用量，使得本发明的所述油田调剖堵水方法受地层矿化度影响较小，实施过程灵活，适合油藏类型较广；

(3)在本发明的所述方法中，木质素磺酸盐可以促进引发剂引发所述可聚合的聚合物单体发生聚合反应，从而可以提高油田调剖堵水的操作效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在所述油田调剖堵水剂中，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体，所述木质素磺酸盐的含量可以为5-500重量份，优选为10-400重量份；所述引发剂的含量可以为0.1-20重量份，优选为0.5-5重量份。

在所述油田调剖堵水剂中，所述可聚合的聚合物单体可以为本领域常规使用的各种聚合物单体，只要该聚合物单体能够在地层温度下发生原位聚合，并且聚合后能够起调剖堵水效果即可。然而，考虑到所述木质素磺酸盐和所述引发剂的协同引发效果，以及所述油田调剖堵水剂发生聚合后的调剖堵水效果，所述可聚合的聚合物单体优选为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一种。最优选的，所述可聚合的聚合物单体为丙烯酸。

在所述油田调剖堵水剂中，所述木质素磺酸盐可以为各种常规的木质素磺酸盐，例如可以为选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁和木质素磺酸铵中的至少一种。

在所述油田调剖堵水剂中，所述引发剂可以为本领域常规使用的各种引发剂，例如可以为选自水溶性偶氮、烷基过氧化物、烷基过氧化氢、过氧化酯、过氧化氢、过氧化二酰、亚硫酸盐和过硫酸盐中的至少一种。

在本发明中，所述水溶性偶氮例如可以为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚酰胺、偶氮双丙烷胺和4，4’-偶氮二(4-氰基戊酸)中的至少一种。

在本发明中，所述烷基过氧化物的通式可以为R₁-O-O-R₂，其中，R₁和R₂可以各自独立地为C1-C15的烷基，优选为C1-C10的烷基，例如R₁和R₂优选各自独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。具体的，所述烷基过氧化物例如可以为二甲基过氧化物、二乙基过氧化物、叔丁基甲基过氧化物、二仲丁基过氧化物、二异丙基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基叔戊基过氧化物、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)-3-己炔、过氧化二异丙苯和1，4-二(2-叔丁过氧基异丙基)苯中的至少一种。

在本发明中，所述烷基过氧化氢的通式可以为R₃-O-OH，其中，R₃可以为C1-C15的烷基，优选为C1-C10的烷基，例如R₃优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。具体的，所述烷基过氧化氢例如可以为叔丁基过氧化氢。

在本发明中，所述过氧化酯的通式可以为R₄-O-O-C(O)-R₅，其中，R4和R₅可以各自独立地为C6-C18的芳基或C1-C15的烷基，优选为C6-C13的芳基或C1-C10的烷基，例如R₄和R₅优选各自独立地为苯基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。具体的，所述过氧化酯例如可以为叔丁基过氧化苯甲酸酯、过氧化特戊酸叔己酯和过氧化碳酸二环己酯中的至少一种。

在本发明中，所述过氧化二酰例如可以为过氧化苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化二月桂酰、过氧化二(3，5，5-三甲基己酰)、2，4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化二叔丁基中的至少一种。

在本发明中，所述亚硫酸盐例如可以为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵和亚硫酸钙中的至少一种。所述过硫酸盐例如可以为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种。

在本发明中，根据生产需要，所述油田调剖堵水剂还可以含有适量的水。通常，在所述油田调剖堵水剂中，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体，水的含量可以0-300重量份，优选为1-200重量份。

根据本发明的所述方法，所述可聚合的聚合物单体、所述木质素磺酸盐和所述引发剂可以各自单独加入，也可以以混合物的形式一起加入。然而，由于当所述可聚合的聚合物单体、所述木质素磺酸盐和引发剂以混合物的形式加入时，所述可聚合的聚合物单体可能会在达到目标地层之前就会发生部分聚合反应，从而难以达到预期的调剖堵水效果。因此，优选将所述引发剂与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐各自独立地加入所述需要调剖堵水的地层中。

在一种实施方式中，将所述引发剂与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐各自独立地加入的方法可以包括：先向所述需要调剖堵水的地层中注入所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物，再注入所述引发剂。在该实施方式中，所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物可以一次性加入，也可以分批加入。当所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物分批加入时，其中的一种实施方式可以为：先向所述需要调剖堵水的地层中注入部分所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物，再注入所述引发剂，然后再注入剩余部分所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物。

在另一种实施方式中，将所述引发剂与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐各自独立地加入的方法可以包括：先向所述需要调剖堵水的地层中注入所述引发剂，再注入所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物。在该实施方式中，所述引发剂可以一次性加入，也可以分批加入。当所述引发剂分批加入时，其中的一种实施方式可以为：先向所述需要调剖堵水的地层中注入部分所述引发剂，再注入所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物，然后再注入剩余部分所述引发剂。

根据本发明的所述方法，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体的用量，所述木质素磺酸盐的用量可以为5-500重量份，优选为10-400重量份；所述引发剂的用量为0.1-20重量份，优选为0.5-5重量份，最优选为1-2重量份。

根据本发明的所述方法，所述可聚合的聚合物单体可以为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一种，优选为丙烯酸。

根据本发明的所述方法，所述引发剂可以为水溶性偶氮、烷基过氧化物、烷基过氧化氢、过氧化酯、过氧化氢、过氧化二酰、亚硫酸盐和过硫酸盐中的至少一种。在较优选的实施方式中，所述引发剂的具体种类根据所述需要调剖堵水的地层的温度来确定。具体的，当所述地层的温度为40-50℃，所述引发剂优选为过氧化氢。当所述地层的温度为大于50℃至100℃，所述引发剂优选为水溶性偶氮、过氧化二酰、烷基过氧化氢、过氧化酯、亚硫酸盐和过硫酸盐中的至少一种。当所述地层的温度为大于100℃至140℃，所述引发剂优选为烷基过氧化物。所述水溶性偶氮、烷基过氧化物、烷基过氧化氢、过氧化酯、过氧化二酰、亚硫酸盐和过硫酸盐各自均与前文描述的相同。

根据发明的所述方法，根据需要调剖堵油的强度以及所述可聚合的聚合物单体的用量，所述方法还可以包括向所述需要调剖堵水的地层中注入适量的水。通常，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体的用量，水的用量可以0-300重量份，优选为1-200重量份。在本发明中，向所述需要调剖堵水的地层中注入水的方法可以包括：(1)将水、所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐一起注入；(2)将水与所述引发剂一起注入；(3)将一部分水与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐一起注入，将另一部分水与所述引发剂一起注入；(4)将水单独注入，且注入水的步骤在完成注入所述可聚合的聚合物单体、所述木质素磺酸盐和所述引发剂之后实施。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

本实施例用于说明本发明的所述油田调剖堵水剂和油田调剖堵水方法。

将100重量份的丙烯酸、300重量份的木质素磺酸钠和100重量份水的混合物注入温度为80℃的油田地层中，接着再向该油田地层中注入1.5重量份的过硫酸铵和10重量份的水的混合物。

对比例1

根据实施例1的方法实施油田调剖堵水，所不同的是，不加入木质素磺酸盐。

实施例2

将100重量份的丙烯酸、1.5重量份的过硫酸铵、300重量份木质素磺酸钠和110重量份的水混合，然后将得到的混合物注入温度为80℃的油田地层中。

实施例3

根据实施例1的方法实施油田调剖堵水，所不同的是，用相同重量的丙烯酰胺代替丙烯酸。

实施例4

根据实施例1的方法实施油田调剖堵水，所不同的是，用相同重量的叔丁基过氧化氢(购自国药集团化学试剂有限公司)代替过硫酸铵。

实施例5

根据实施例1的方法实施油田调剖堵水，所不同的是，用相同重量的叔丁基过氧化苯甲酸酯(购自国药集团化学试剂有限公司)代替过硫酸铵。

实施例6

根据实施例1的方法实施油田调剖堵水，所不同的是，用相同重量的亚硫酸铵代替过硫酸铵。

实施例7

将1重量份的过氧化氢和10重量份的水的混合物注入温度为45℃的油田地层中，接着再向该油田地层中注入50重量份的丙烯酸、50重量份的马来酸、10重量份的木质素磺酸钙和80重量份的水的混合物。

实施例8

将1重量份的过氧化二叔丁烷(购自国药集团化学试剂有限公司)和10重量份的水的混合物注入温度为110℃的油田地层中，再向该油田地层中注入60重量份的丙烯酸、10重量份的衣康酸、30重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(购自国药集团化学试剂有限公司)、400重量份的木质素磺酸镁和180重量份的水的混合物，接着再向该油田地层中注入1重量份的过氧化二叔丁烷(购自国药集团化学试剂有限公司)和10重量份的水的混合物。

实施例9

将95重量份的丙烯酸、5重量份的衣康酸、50重量份的木质素磺酸铵和60重量份的水的混合物注入温度为130℃的油田地层中，接着再向该油田地层中注入1.5重量份的过氧化二叔丁烷(购自国药集团化学试剂有限公司)和10重量份的水的混合物。

实施例10

将100重量份的丙烯酸、150重量份的木质素磺酸钠和60重量份的水的混合物注入温度为55℃的油田地层中，接着再向该油田地层中注入1.5重量份的过氧化苯甲酰(购自国药集团化学试剂有限公司)和10重量份的水的混合物。

实施例11

将100重量份的丙烯酸、100重量份的木质素磺酸钾和60重量份的水的混合物注入温度为100℃的油田地层中，接着再向该油田地层中注入1.5重量份的偶氮二异丁腈(购自国药集团化学试剂有限公司)和10重量份的水的混合物。

测试例1

(1)对于上述经过调剖堵水的油田地层，在1天之后，分别通过注水井注入水以检测调剖堵水效果，分别用“A”、“B”、“C”和“D”表示检测结果，并将该结果记载于表1中；

(2)通过注水井连续注水30天之后，再次分别检测调剖堵水效果，分别用“A”、“B”、“C”和“D”表示检测结果，并将该结果记载于表1中；

(3)通过注水井连续注水90天之后，再次分别检测调剖堵水效果，分别用“A”、“B”、“C”和“D”表示检测结果，并将该结果记载于表1中。

其中，“A”表示调剖堵水效果优异，在注水时注水压力提高，采油井含油率提高10％以上；

“B”表示调剖堵水效果良好，在注水时注水压力升高，采油井含油率提高5％以上且低于10％；

“C”表示调剖堵水效果一般，在注水时注水压力变化不大，采油井含油率提高0.1％以上且低于5％；

“D”表示调剖堵水的效果很差，在注水时注水压力无变化，采油井含油率提高0.1％以下，没有达到调剖堵水的目的。

表1

由表1的数据可以看出，根据本发明的所述油田调剖堵水方法可以获得较好的调剖堵水效果。具体的，通过将实施例1与对比例1进行比较可以看出，根据本发明的方法可以获得优异的初始调剖堵水效果，并且该调剖堵水效果可以长时间保持。

Claims

1.一种油田调剖堵水剂，其特征在于，该油田调剖堵水剂含有可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂，且所述引发剂与所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐独立保存。

2.根据权利要求1所述的油田调剖堵水剂，其中，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体，所述木质素磺酸盐的含量为5-500重量份，所述引发剂的含量为0.1-20重量份。

3.根据权利要求2所述的油田调剖堵水剂，其中，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体，所述木质素磺酸盐的含量为10-400重量份，所述引发剂的含量为0.5-5重量份。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的油田调剖堵水剂，其中，所述可聚合的聚合物单体为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的油田调剖堵水剂，其中，所述可聚合的聚合物单体为丙烯酸。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的油田调剖堵水剂，其中，所述木质素磺酸盐为选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁和木质素磺酸铵中的至少一种。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的油田调剖堵水剂，其中，所述引发剂为水溶性偶氮、烷基过氧化物、烷基过氧化氢、过氧化酯、过氧化氢、过氧化二酰、亚硫酸盐和过硫酸盐中的至少一种。

8.一种油田调剖堵水方法，该方法包括：将可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂注入需要调剖堵水的地层中，在地层温度下发生聚合反应。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，将可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂注入需要调剖堵水的地层中的过程包括：先向所述需要调剖堵水的地层中注入所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物，再注入所述引发剂。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，将可聚合的聚合物单体、木质素磺酸盐和引发剂注入需要调剖堵水的地层中的过程包括：先向所述需要调剖堵水的地层中注入所述引发剂，再注入所述可聚合的聚合物单体和所述木质素磺酸盐的混合物。

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体的用量，所述木质素磺酸盐的用量为5-500重量份，所述引发剂的用量为0.1-20重量份。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体的用量，所述木质素磺酸盐的用量为10-400重量份，所述引发剂的用量为0.5-5重量份。

13.根据权利要求8-10和12中任意一项所述的方法，其中，所述可聚合的聚合物单体为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可聚合的聚合物单体为丙烯酸。

15.根据权利要求8-10和12中任意一项所述的方法，其中，所述引发剂为水溶性偶氮、烷基过氧化物、烷基过氧化氢、过氧化酯、过氧化氢、过氧化二酰、亚硫酸盐和过硫酸盐中的至少一种。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述地层温度为40-50℃，所述引发剂为过氧化氢。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述地层温度为大于50℃至100℃，所述引发剂为水溶性偶氮、过氧化二酰、烷基过氧化氢、过氧化酯、亚硫酸盐和过硫酸盐中的至少一种。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述地层温度为大于100℃至140℃，所述引发剂为烷基过氧化物。

19.根据权利要求8-10和12中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括向所述需要调剖堵水的地层中注入水，且相对于100重量份的所述可聚合的聚合物单体的用量，水的用量为1-200重量份。