CN104140797A - 一种气驱防窜剂及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气驱防窜剂及其应用方法。该气驱防窜剂由A剂和B剂构成；A剂为有机胺类物质，B剂由凝胶主剂、酸度调节剂和水混合而成。先向地层注入B剂然后注入A剂。该防窜剂能够耐温90-120℃，耐盐30×104mg/L，成胶时间可控。该防窜剂能够自产CO2气体，可以应用于空气驱、N2驱和天然气驱等，该防窜剂可封堵两类孔道，防窜剂产生的气相进入气窜小孔道，液相进入气窜大孔道，从而抑制了气体的窜逸，扩大气驱波及体积，提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及用于高温高盐油藏条件的一种气驱防窜剂及其应用方法，可以应用到空气驱、氮气驱、天然气驱等驱油技术中。属于油田油气开采中调剖封窜技术领域。
背景技术
气驱已经成为世界上各油田重要的提高采收率方法。气驱过程中的气窜问题是影响气驱波及体积和注气效率的重要因素。如空气驱若发生气窜可能会使产出气中氧气超过临界浓度并与产出气中的烃类气体发生爆炸。气驱过程中注入防窜剂是预防和延缓气窜的重要手段。目前防气窜剂主要有三类。
一类是以水相为载体，加入化学添加剂后注入地层后起到防窜目的，期刊《内蒙古石油化工》2010年第14期文献“一种潜在气驱用防气窜剂的研究与应用”中介绍的防气窜剂采用三元共聚物为主剂，主要优点是能够抗盐（NaCl）2.5×104mg/L。该类防窜剂存在的主要问题由于受聚合物和共聚物耐温耐盐性能影响，其耐温、耐盐性能普遍不高（耐温一般小于100℃，耐盐一般小于10×104mg/L）。
第二类防气窜剂是以泡沫作为防气窜剂，该类防窜剂由于防窜主体是泡沫，只能起到流度控制作用，强度不高。
第三类防窜剂是化学沉淀型防窜，该类防窜剂在地层内生成沉淀或者其他能够封堵地层的物质，从而起到封堵气窜通道的作用。ZL200710176327.4公布了用于特低渗透油藏进行二氧化碳驱油的防窜剂及其应用，由有机化合物的胺类物质和二氧化碳在油藏条件下混合发生化学反应生成盐类沉淀封堵气窜通道。该防窜剂能够封堵低渗透油藏CO2驱气窜通道，但是，该防窜剂必须与CO2发生反应生成沉淀，从而堵塞低渗特低渗通道。因此，不能用于空气驱、氮气驱和天然气驱及高渗透通道的封堵。ZL 00910113623.9公开了一种延迟沉淀颗粒凝胶调剖剂及其生产方法，该调驱剂由5%至30%的铁铝类金属盐、1%至10%的乌洛托品和余量的水构成，采用单液法混合方式注入地下的高渗透层，利用地层温度使乌洛托品在高温下逐步分解成氨水和甲醛，氨水与铁铝类金属盐反应生成氢氧化铝等沉淀，逐步封堵高渗透层。但是该调驱剂在80℃时成胶时间低于5小时，随着温度升高成胶时间会变小，难以应用到更高温度油藏条件，并且该调驱剂中铁铝类金属盐使用浓度在10-20%，使用成本较高。ZL00103532.0公开了一种延缓交联深度调剖剂，由阴离子型聚合物、乌洛托品、苯酚、草酸组成，其特征是配方按其重量比为：阴离子型聚丙烯酰胺，分子量>1000万，水解度25-30%，乌洛托品：苯酚：草酸=0.15-0.5%：0.4-0.8%：0.1-0.3%：0.1-0.2%；再按上述配方重量比配成0.7-2.5%的水溶液。该发明使用浓度低，成胶时间和粘度均较高。但是，该调剖剂配方中含有聚丙烯酰胺不能应用到高温（大于100℃）和高钙镁离子（>2000mg/L）油藏条件。
发明内容
本发明的目的在于克服上述常规防气窜体系存在的耐温、抗盐性能低、封堵效果差的缺陷，针对高温高盐油藏开发一种适合多种气驱的防气窜剂，该防窜剂具有注入性好，耐温抗盐，能够封堵各类气窜孔道从而实现深部封窜，扩大气驱波及体积，提高原油采收率。
本发明的另一个目的是提供上述防窜剂的应用方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明所述气驱防窜剂，由凝胶主剂、酸度调节剂和水混合而成的混合物B剂；其质量百分比为：凝胶主剂3-7%，酸度调节剂2-5%，其余为水；其中，所述的凝胶主剂为三氯化铝、三氯化铁、硫酸铝、硫酸铁中的一种或一种以上的混合物。
所述的酸度调节剂为尿素和碳酸氢铵中的一种或一种以上的混合物。
所述的混合物B剂中，添加有有机胺类物质A剂，A剂与混合物B剂中的酸度调节剂的物质的量比值在1:1-1:10，优选1:2-1:5。
所述的有机胺类物质A剂为乙二胺、二乙胺和丁胺中的一种或一种以上的混合物。
一种气驱防窜剂的应用方法，包含以下步骤：
（1）先向地层注入上述的混合物B剂，在油藏高温条件下发生反应释放CO2并生成凝胶堵塞大孔道。
（2）待上述凝胶成胶后，向地层注入上述的有机胺类物质A剂，A剂和混合物B剂中酸度调节剂的物质的量比值在1:1-1:10，优选1:2-1:5；A剂在油藏温度下能够挥发出蒸汽，蒸汽进入气窜小孔道后，与混合物B剂释放的二氧化碳反应生成盐类沉淀，可堵塞气窜小孔道。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种高温高盐油藏气驱时封堵气窜通道的防窜剂。该防窜剂能够耐温90-120℃，耐盐30×104mg/L，能够应用于高温高矿化度油藏条件；
2、本发明提供了一种高温高盐油藏气驱时封堵气窜通道的防窜剂。该防窜剂能够自产CO2气体，可以应用于空气驱、N2驱和天然气驱等；
3、本发明提供了一种高温高盐油藏气驱时封堵气窜通道的防窜剂。该防窜剂立足于封堵两类孔道，防窜剂中的气相进入气窜小孔道，液相进入气窜大孔道，从而抑制了气体的窜逸，扩大气驱波及体积。
附图说明
附图1凝胶主剂质量浓度对成胶时间影响；
附图2酸度调节剂质量浓度对成胶时间影响；
附图3温度对成胶时间影响；
附图4矿化度对成胶粘度的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1：
（1）称取3g结晶三氯化铝，加入92g的模拟地层水中（总矿化度15×104mg/L，钙4000mg/L，镁1000mg/L），搅拌至完全溶解；
（2）称量5g尿素，并溶入上述溶液中，搅拌至溶解，既得到B剂；
（3）将B剂加入高温管中，并置入100℃油浴中，测定成胶时间。待B剂成胶后，采用布氏粘度计（参数设定为4r/min，64号转子）测量凝胶粘度；B剂在高温条件下发生化学反应如下：
尿素发生水解反应如下：
(NH2)2CO→NH3＋HNCO
(NH2)2CO+H2O→2NH3＋CO2
上述反应中生成的氨气使溶液成弱碱性，溶液发生如下反应生成凝胶：
Al3++X(H2O)→Al(H2O)X-1(OH)2++H3O+……→Al(H2O)X-4(OH)-1+H3O+
上式中m和n值与B剂中各组分的质量浓度有关，生成的凝胶粘度范围为500mPa·s至2500mPa·s。
（4）称量1g乙二胺作为A剂；
（5）采用上述防窜体系，首先向石英砂填砂管（渗透率200mD）中注入B剂，然后注入A剂。考察其对石英砂填砂管的封堵率。
在填砂管中发生反应如下：
H2NCH2CH2NH2+CO2+H2O→(H3NCH2CH2NH3)CO3·xH2O(晶体)
测量结果：成胶时间为7h，凝胶粘度为1000mPa·s，岩心封堵率为82%。
实施例2：
（1）称取5g结晶三氯化铁，加入90g的模拟地层水中（总矿化度15×104mg/L，钙4000mg/L，镁1000mg/L），搅拌至完全溶解；
（2）称量5g碳酸氢铵，并溶入上述溶液中，搅拌至溶解，既得到B剂；
（3）称量0.8g二乙胺作为A剂；
（4）将B剂加入高温管中，并置入100℃油浴中，测定成胶时间。待B剂成胶后，采用布氏粘度计（参数设定为4r/min，64号转子）测量凝胶粘度。B剂在高温条件下发生化学反应如下：
碳酸氢氨分解反应如下：
NH4HCO3→NH3＋CO2+H2O
上述反应中生成的氨气使溶液成弱碱性，溶液发生如下反应生成凝胶：
Fe3++X(H2O)→Fe(H2O)X-1(OH)2++H3O+……→Fe(H2O)X-4(OH)-1+H3O+
上式中m和n值与B剂中各组分的质量浓度有关，生成的凝胶粘度范围为500mPa·s至2500mPa·s。
（5）采用上述防窜体系，首先向石英砂填砂管（渗透率100mD）中注入B剂，然后注入A剂。考察其对石英砂填砂管的封堵率。
在填砂管中发生反应如下：
2(CH2CH2)2NH+CO2+H2O→[(CH2CH2)2NH3]CO3·xH2O(晶体)
测量结果成胶时间为4h，凝胶粘度为2050mPa·s，岩心封堵率为88%。
实施例3～16步骤与上述实施例相同，具体组成及条件如下表1所示：
表1气驱封窜剂物质用量和反应条件表
表2为本发明防窜剂在相应反应条件下的成胶情况和封窜效果。附图1-附图4是根据实验结果作图。
表2封窜剂效果评价情况
| 实施例 | 成胶情况 | 成胶时间/h | 成胶粘度/mPa·s | 封堵率/% |
| 1 | 成胶 | 7 | 1000 | 82 |
| 2 | 成胶 | 4 | 2050 | 88 |
| 3 | 成胶 | 7 | 1500 | 90 |
| 4 | 成胶 | 12 | 1200 | 81 |
| 5 | 成胶 | 27 | 1400 | 85 |
| 6 | 成胶 | 12 | 1800 | 91 |
| 7 | 成胶 | 7 | 2100 | 85 |
| 8 | 成胶 | 6 | 900 | 86 |
| 9 | 成胶 | 4 | 1100 | 89 |
| 10 | 成胶 | 20.5 | 1230 | 92 |
| 11 | 成胶 | 5.5 | 1560 | 85 |
| 12 | 成胶 | 3 | 1230 | 87 |
| 13 | 成胶 | 3 | 1050 | 89 |
| 14 | 成胶 | 3.5 | 1000 | 82 |
| 15 | 成胶 | 3.2 | 1050 | 88 |
| 16 | 成胶 | 3.5 | 1500 | 83 |
由表2和附图1-附图4实验结果可见，本发明气驱防窜剂在温度90-120℃，矿化度15-30×104mg/L范围内均能成胶，成胶粘度大于900mPa·s，岩心封堵率达到80%以上，说明该气驱防窜剂具有较高的耐温和抗盐性能，能够满足高温高盐油藏气驱封堵和延缓防窜的需要。
Claims (6)
1.一种气驱防窜剂，其特征在于：由凝胶主剂、酸度调节剂和水混合而成的混合物B剂；其质量百分比为：凝胶主剂3-7%，酸度调节剂2-5%，其余为水；其中，所述的凝胶主剂为三氯化铝、三氯化铁、硫酸铝、硫酸铁中的一种或一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种气驱防窜剂，其特征在于：酸度调节剂为尿素和碳酸氢铵中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种气驱防窜剂，其特征在于：在混合物B剂中，添加有有机胺类物质A剂，A剂与混合物B剂中的酸度调节剂的物质的量比值在1:1-1:10，优选1:2-1:5。
4.根据权利要求3所述的一种气驱防窜剂，其特征在于：所述的有机胺类物质A剂为乙二胺、二乙胺和丁胺中的一种或一种以上的混合物。
5.一种气驱防窜剂的应用方法，其特征在于，该防窜剂用于封堵气窜时包含以下步骤：
（1）先向地层注入权1所述的混合物B剂，在油藏高温条件下发生反应释放CO2并生成凝胶堵塞大孔道；
（2）待上述凝胶成胶后，向地层注入权4所述的有机胺类物质A剂，A剂和混合物B剂中酸度调节剂的物质的量比值在1:1-1:10，优选1:2-1:5。
6.如权利要求5所述一种气驱防窜剂的应用方法，其特征在于所述的酸度调节剂为尿素和碳酸氢铵中的至少一种。
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