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一种稠油热采封窜剂及其注入方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种稠油热采封窜剂及其注入方法，它是利用复配表面活性剂溶液和硬质道路沥青通过胶体磨配制而成的。其中，所述复配表面活性剂是由季铵盐系列的阳离子表面活性剂、烷基苯磺酸钠以及纳米二氧化硅组成。所得稠油热采封窜剂为水包油乳状液，在注蒸汽前注入地层，发生破乳后析出的沥青溶于油而不溶于水，因此只封堵水相而不封堵油相，具有选择性封堵作用。注稠油热采封窜剂前需注预处理液，预处理液可以选择阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、十六烷基三甲基氯化铵等的水溶液，使用浓度为0.1%～0.3%。

Description

一种稠油热采封窜剂及其注入方法
技术领域：
本发明涉及一种选择性封堵剂，尤其涉及一种稠油热采封窜剂及其注入方法，属于油田化学技术领域。
背景技术：
注蒸汽采油是稠油开采最常用的方法之一。受油层厚度、非均质性等地质因素和注入蒸汽与地层流体间配伍性的影响，在热采过程中容易发生汽窜，由于井网加密导致井距缩小，汽窜变得更加严重，使得蒸汽利用效率低，波及系数减小,热采效果变差。若油藏中存在有边、底水，在生产过程中还可能导致油井含水迅速上升，产油量急剧下降。因此，有必要开展封堵汽窜和水窜技术的研究。
目前稠油热采井封堵剂主要有颗粒型堵剂、高温冻胶堵剂、高温泡沫堵剂三种类型。颗粒型堵剂主要是水泥、粉煤灰等无机颗粒，以悬浮体的形式注人到地层中起封堵作用，具有封堵能力强的优点，但颗粒型堵剂的突出缺陷在于对地层的封堵是刚性的，封堵作用没有选择性，容易对整个储层造成伤害。而且，相对来说施工有一定的难度，操作性差，限制了其应用，仅适用于封堵高渗透大孔道的汽窜层位。目前国内外使用的高温冻胶堵剂主要是由栲胶、木质素、聚丙烯酰胺所形成的三类冻胶体系。聚丙烯酰胺成胶性能好，但是形成的冻胶热稳定性较差；栲胶、木质素等刚性分子形成的冻胶虽然耐温性（低于250℃使用）好于聚丙烯酰胺及其改性产物，但往往需要在较高的浓度下才会成胶，导致成本大幅提高。高温泡沫堵剂不仅可以改善蒸汽驱波及系数、提高洗油效率，而且具有遇水起泡、遇油消泡的特点，具有很好的选择性；支化度小且长碳链的烷基苯磺酸盐、a-烯烃磺酸盐起泡性能最好，然而受国内长碳链a-烯烃原料和磺化技术的限制，目前尚无直链烷基超过20的烷基苯磺酸盐和a-烯烃磺酸盐工业化表面活性剂产品。此外，高温稳泡剂缺乏，单一的表面活性剂难以形成稳定的泡沫，为此通常需要加入具有增加水溶液粘度或强化表面膜粘弹性的物质做稳泡剂，但是受化学剂热稳定性的限制，很多低温有效的稳泡剂在高温下无法使用。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种稠油热采封窜剂及其注入方法，用于封堵稠油热采井的汽窜。
本发明的目的按以下优选方案实现：稠油热采封窜剂由软化点为59.0～69.0℃的硬质道路沥青与复配表面活性剂溶液按质量比为1.0∶1～1.2∶1的比例混合置于胶体磨中顺畅循环乳化后获得，其中所述的复配表面活性剂溶液是以重量百分比计，由十六烷基三甲基氯化铵0.12～1.20%、十八烷基三甲基氯化铵0.02～0.20%、烷基苯磺酸钠0.01～0.10%、纳米二氧化硅0.01～0.05%、余量为水混合而成，各组分的重量百分含量之和为100%。
上述稠油热采封窜剂的制备方法如下：
将沸水置于胶体磨中循环15分钟，使得胶体磨温度达到70～80℃；将70℃的复配表面活性剂溶液置于胶体磨中，缓慢加入180℃的硬质道路沥青，待乳状液顺畅循环5分钟后，即得成品稠油热采封窜剂。
如上所述的稠油热采封窜剂的注入方法是按以下步骤实施：
1、在注入稠油热采封窜剂前需预先注入质量浓度为0.1～0.3%的预处理液。预处理液是阳离子聚丙烯酰胺或阳离子淀粉或十六烷基三甲基氯化铵的水溶液。预处理液的注入体积为稠油热采封窜剂注入量的1/3～1/2，注入压力≤5MPa，注入速度2～3m3/h。注预处理液的目的是中和地层表面的负电性，防止稠油热采封窜剂中的乳化剂很快在地层表面吸附而导致沥青絮凝，堵在近井地带而导致后续的封窜剂无法注入。
2、注入稠油热采封窜剂，封窜剂的质量浓度为10～40%，注入压力≤10MPa，注入速度3～5m3/h，设计处理半径为3～5m，每米油层注入量Q=πR2 ,其中，R为处理半径（单位，m），为油藏孔隙度，π=3.14。
3、注入稠油热采封窜剂后，以相同的注入速度和注入压力注清水，注入的清水体积为稠油热采封窜剂的1/3～1/2。
由于受静电、温度、矿化度的影响，稠油热采封窜剂注入地层后会发生破乳，析出的沥青颗粒吸附在岩石表面，使孔道缩小，对水流产生阻力，水相渗透率降低；但由于沥青颗粒易溶于油，其对油流孔道基本无封堵作用，因此该稠油热采封窜剂是一种优异的选择性堵水剂，特别是遇到蒸汽时迅速破乳，造成沥青片状絮凝，可对发生汽窜的地层产生有效的封堵。
本发明的有益效果是：
本发明所提供的稠油热采封窜剂是由主要成分为高软化点硬质道路沥青所构成的乳化沥青，在100℃下几乎没有流动性，当乳化沥青在地层中发生破乳后，释放出的超高粘度沥青能够对地层产生高强度的封堵，对蒸汽的封堵效果明显；通过添加纳米二氧化硅提高沥青软化点，进而增大了封堵强度。
具体实施方式：
为了更加清楚地理解本发明，现对本发明的具体实施方案进行详细的阐述，但本发明所保护范围不仅限于此。
本实施例适用稠油热采井，所用复配表面活性剂溶液的质量比组成为：十六烷基三甲基氯化铵：1.2%，十八烷基三甲基氯化铵：0.2%，烷基苯磺酸钠：0.1%，纳米二氧化硅0.02%，水：98.48%。
将180℃的硬质道路沥青和70℃的上述复配表面活性剂溶液按质量比为1∶1的比例置于胶体磨中，在胶体磨中顺畅循环5分钟后，即得成品乳化沥青，也就是本发明所述的稠油热采封窜剂。
上述稠油热采封窜剂的注入方法是：
1、在注入稠油热采封窜剂前需预先注入质量浓度为0.1～0.3%的预处理液。预处理液是阳离子聚丙烯酰胺或阳离子淀粉或十六烷基三甲基氯化铵的水溶液。预处理液的注入体积为稠油热采封窜剂注入量的1/3～1/2，注入压力≤5MPa，注入速度2～3m3/h。注预处理液的目的是中和地层表面的负电性，防止稠油热采封窜剂中的乳化剂很快在地层表面吸附而导致沥青絮凝，堵在近井地带而导致后续的封窜剂无法注入。
2、注入稠油热采封窜剂，封窜剂的质量浓度为10～40%，注入压力≤10MPa，注入速度3～5m3/h，设计处理半径为3～5m，每米油层注入量Q=πR2 ,其中，R为处理半径（单位，m），为油藏孔隙度，π=3.14。
3、注入稠油热采封窜剂后，以相同的注入速度和注入压力注入清水作为顶替液。注入的清水体积为稠油热采封窜剂的1/3～1/2。
下面通过流动试验来说明本实施例所述稠油热采封窜剂对蒸汽的封堵能力。本试验用的填砂管渗透率为2516mD，孔隙度为39.5%。
流动试验分三步进行。第一步是以2ml/min的流速向填砂管中注入的160℃的水蒸汽，测其平衡压力。第二步是以1ml/min的流速反向注入0.2PV0.1%十六烷基三甲基氯化铵，再注入0.5PV的5%的乳化沥青稀释液，随后注入0.2PV顶替，然后将填砂管放置24h。第三步是以2ml/min的流速正向向填砂管中注入的160℃的水蒸汽，测其平衡压力。试验结果如下：第一步平衡压力为0.32MPa，第三步平衡压力为6.32MPa。
通过流动试验可知，本文发明的稠油热采封窜剂对蒸汽具有较强的封堵能力，能够有效封堵蒸汽窜流，可显著提高稠油热采中蒸汽的波及系数，进而增大热采采收率。

Claims (2)

1.一种稠油热采封窜剂，其特征是以软化点为59.0～69.0℃的硬质道路沥青与复配表面活性剂溶液按质量比为1.0∶1～1.2∶1的比例混合置于胶体磨中顺畅循环，所述的复配表面活性剂溶液按重量百分比计，由十六烷基三甲基氯化铵0.12～1.20%、十八烷基三甲基氯化铵0.02～0.20%、烷基苯磺酸钠0.01～0.10%、纳米二氧化硅0.01～0.05%和余量为水混合而成，各组分的重量百分含量之和为100%。
2.一种依据权利要求1所述稠油热采封窜剂的注入方法，其特征是按以下步骤实施：
第一步：在注入稠油热采封窜剂前需预先注入质量浓度为0.1～0.3%的预处理液，预处理液是阳离子聚丙烯酰胺或阳离子淀粉或十六烷基三甲基氯化铵的水溶液，预处理液的注入体积为稠油热采封窜剂注入量的1/3～1/2，注入压力≤5MPa，注入速度2～3m3/h，注预处理液的目的是中和地层表面的负电性，防止稠油热采封窜剂中的乳化剂很快在地层表面吸附而导致沥青絮凝，堵在近井地带而导致后续的封窜剂无法注入；
第二步：注入稠油热采封窜剂，封窜剂的质量浓度为10～40%，注入压力≤10MPa，注入速度3～5m3/h，设计处理半径为3～5m，每米厚油层注入量Q=πR2 ,其中，R为处理半径，单位m，为油藏孔隙度，π=3.14；
第三步：以注入压力和注入速度注顶替液，以清水作为顶替液，注入的清水体积为稠油热采封窜剂的1/3～1/2。
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