CN104212425A - 一种双水型乳液调堵剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双水型乳液调堵剂及其制备方法，采用的技术方案是：原料质量配比为：双水型聚丙烯酰胺乳液2～4份、醋酸铬2份、硫酸铵水溶液1～2份。制备方法如下：首先将醋酸铬溶解在硫酸铵水溶液中，所得的水溶液再与双水型聚丙烯酰胺乳液混合，搅拌均匀后即得。本发明的双水型乳液调堵剂具有很好的地层注入性和成胶强度。

Description

一种双水型乳液调堵剂及其制备方法

技术领域

本发明属于石油开采中油水井调剖堵水领域，具体涉及一种用于套管变形井、低渗高含水层以及大孔道地层等复杂井况下的调堵剂。

背景技术

油水井封层调剖堵水是油田开发中重要的增产稳产技术手段。油水井调剖堵水的机理就是使用特殊的封堵药剂产品及工艺措施进行高含水层封层、层内调堵，改善生产层层间矛盾、平面矛盾，提高注水开发效率，降低油井产液含水，进而达到稳产增产原油的目的。

研发封堵强度高，地层注入性好，成本低的调堵剂是本领域技术发展趋势。随着老油田注水开发进入中后期，部分油水井注采生产已超过40年，以及今后一段时期内向低渗透地层勘探开发的深入，油水井调剖堵水遇到愈来愈多的新难题，比如大孔道地层深部封堵、套管变形井封层、低渗透高含水层封层等，都要求堵剂产品兼具封堵强度高，地层注入性好，成本低的性能特点。

高分子聚合物交联凝胶类堵剂具备地层注入性好，成本相对低的特点，但封堵强度弱。高分子聚合物交联凝胶类堵剂一直无法解决其封堵强度弱的问题，主要的原因是该技术所用高分子聚合物聚丙烯酰胺需要溶解在水中，而聚丙烯酰胺溶于水后有明显的增粘性，受调堵施工注入设备泵送能力及井筒、管线承压能力的限制，聚丙烯酰胺水溶液的配置浓度通常在1％以内，而且进入地层深部经地层水稀释后，堵剂有效成分的浓度大大降低，导致成胶强度低，封堵强度弱。

专利申请号200610045358.1，一种聚丙烯酰胺反相乳液调驱剂的制备与使用方法，选用了聚丙烯酰胺的反相乳液，聚丙烯酰胺的有效含量可达到25％，与交联剂水溶液乳化后混合形成乳液复合产品，可配制高浓度聚丙烯酰胺水溶液，聚丙烯酰胺和交联剂可快速分散，均匀溶解。但所述的聚丙烯酰胺反相乳液为油包水型乳液，白油作为乳液的连续相，直接导致药剂成本偏高，目前调堵剂的用量一般超过1000方，因此限制了其实际的应用性；同时仍限于在地面配置、溶解于水溶液中，虽然解决了聚合物及交联剂在水中的溶解、混配均匀问题，但没有考虑地层水的稀释影响，仍无法满足特殊井况下调剖堵水的高强度封堵强度需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，为满足油田套管变形井、低渗地层封层以及大孔道地层深部调堵的实际需求，提供一种具有良好的地层注入性和成胶强度的双水型乳液调堵剂，并提供其制备方法和应用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双水型乳液调堵剂，由以下原料按质量份数配比制成：双水型聚丙烯酰胺乳液2～4份、醋酸铬2份、硫酸铵水溶液1～2份。

上述的一种双水型乳液调堵剂，所述的双水型聚丙烯酰胺乳液的有效物含量＞30％，聚合物分子量＞1500万。

上述的一种双水型乳液调堵剂，所述的醋酸铬有效物含量≥50.0％。

上述的一种双水型乳液调堵剂，所述的硫酸铵水溶液的质量分数为30％～40％。

一种双水型乳液调堵剂的制备方法，步骤如下：

①按上述的质量份数将醋酸铬溶解在硫酸铵水溶液中；

②按上述的质量份数将双水型聚丙烯酰胺乳液与①中所得水溶液混合，搅拌均匀后即得。

上述的制备方法，具体步骤如下：

①配置交联剂盐水溶液：按上述的质量份数将醋酸铬溶解在硫酸铵水溶液中，常温搅拌5min，转速控制在300-500rpm，达到均匀混合；

②将配置好的交联剂盐水溶液滴加在称量好的双水型聚丙烯酰胺乳液中，控制搅拌混合液速度在300-500rpm，交联剂盐水溶液滴加速度40-60滴/分钟；

③继续搅拌上步混合液30min，密闭保存，即获得最终产品。

本发明的调堵剂以双水型聚丙烯酰胺乳液为聚合物、醋酸铬为交联剂、硫酸铵水溶液为连续相，具有以下优点和效果：

(1)本发明的双水型聚丙烯酰胺乳液，即水包水乳液，其中高浓度的硫酸铵水溶液作为乳液的连续相，硫酸铵是常见的价格低廉的农业肥料，因此成本优势明显，有实际应用价值。

(2)本发明制备的双水型乳液调堵剂具有很好的注入性。本发明的调堵剂粘度约70-150mPa·s，可直接注入地层，而常规聚丙烯酰胺类堵剂需要配成较低浓度的水溶液才能注入地层。

(3)本发明制备的双水型乳液调堵剂在进入地层孔隙静置3-5天，通过聚合物交联剂醋酸铬与“双水型聚丙烯酰胺乳液”中的水溶性高分子聚合物发生“分子间”的交联，形成具有网架结构的强凝胶，封堵高含水部位，具备明显高强度封堵优势。本发明的调堵剂与自来水配制的10％水溶液，在90℃下，7天后粘度可大于22万mPa·s，较常规聚丙烯酰胺凝胶堵剂提高100％以上；120天后粘度保留率可以达到75％，相同条件下常规聚丙烯酰胺凝胶堵剂粘度保留率小于40％。

(4)本制备方法没有易燃易爆源，生产相对安全，没有副产品。

具体实施方式

(一)本发明的调堵剂各原料质量配比

本发明原料组成配比：双水型聚丙烯酰胺乳液2～4份、醋酸铬2份、硫酸铵水溶液1～2份。

其中，双水型聚丙烯酰胺乳液与醋酸铬是参与发生分子间交联反应生产凝胶的主要反应物，二者比值越小，凝胶强度越大；硫酸铵水溶液的质量分数应不低于30％，双水型聚丙烯酰胺乳液、醋酸铬和硫酸铵盐水溶液的质量比为2～4：2：1～2，才能保证双水型聚丙烯酰胺乳液与醋酸铬均匀混配，稳定存在，不发生反应。

(二)本发明的调堵剂的制备方法

1)配置交联剂盐水溶液：按质量份数将醋酸铬溶解在硫酸铵水溶液中；

2)将双水型聚丙烯酰胺乳液滴加到交联剂盐水溶液中，搅拌均匀后即得。

(三)制备原料和器皿：

①双水型聚丙烯酰胺乳液，要求有效物含量＞30％，聚合物分子量＞1500万，市售。

②醋酸铬，工业品，其有效物含量≥50.0％，市售。

③硫酸铵，工业品，无色结晶或白色颗粒，其有效物含量≥99.0％，市售。

④自来水，符合国家标准GB5749-85。

⑤数显直流无级调速搅拌器、电鼓风烘箱、精密电子天平、旋转粘度计等，市售。

实施例1

称取双水型聚丙烯酰胺乳液成品60g，醋酸铬30g，硫酸铵水溶液30g(10g硫酸铵溶解在20g自来水中)；

配置交联剂盐水溶液：在合适容器中将醋酸铬、硫酸铵和自来水均匀混合，没有加入顺序，常温搅拌5min，转速控制在300-500rpm；

将配置好的交联剂盐水溶液滴加在称量好的双水型聚丙烯酰胺乳液中。控制搅拌混合液速度在300-500rpm，交联剂盐水溶液滴加速度40-60滴/分钟；

继续搅拌上步混合液30min，密闭保存，即获得最终产品。

本实施例制备的双水型乳液调堵剂静置1个月，产品不分层，不破乳。本实施例的调堵剂粘度约75mPa·s，可直接注入地层，而常规聚丙烯酰胺类堵剂需要配制成水溶液才能注入地层。

实施例2

称取双水型聚丙烯酰胺乳液成品90g，醋酸铬60g，硫酸铵水溶液60g(20g硫酸铵溶解在40g自来水中)；

配置交联剂盐水溶液：在合适容器中将醋酸铬、硫酸铵、自来水均匀混合，没有加入顺序，常温搅拌5min，转速控制在300-500rpm；

将配置好的交联剂盐水溶液滴加在称量好的双水型聚丙烯酰胺乳液中。控制搅拌混合液速度在300-500rpm，交联剂盐水溶液滴加速度40-60滴/分钟；

继续搅拌上步混合液30min，密闭保存，即获得最终产品。

本实施例制备的双水型乳液调堵剂静置1个月，产品不分层，不破乳。本实施例的调堵剂粘度约85mPa·s，可直接注入地层，而常规聚丙烯酰胺类堵剂需要配制成水溶液才能注入地层。

实施例3

称取双水型聚丙烯酰胺乳液成品180g，醋酸铬180g，硫酸铵水溶液90g(30g硫酸铵溶解在60g自来水中)；

配置交联剂盐水溶液：在合适容器中将醋酸铬、硫酸铵、自来水均匀混合，没有加入顺序，常温搅拌5min，转速控制在300-500rpm；

将配置好的交联剂盐水溶液滴加在称量好的双水型聚丙烯酰胺乳液中。控制搅拌混合液速度在300-500rpm，交联剂盐水溶液滴加速度40-60滴/分钟；

继续搅拌上步混合液30min，密闭保存，即获得最终产品。

本实施例制备的双水型乳液调堵剂静置1个月，产品不分层，不破乳。本堵剂粘度约120mPa·s，可直接注入地层，而常规聚丙烯酰胺类堵剂需要配制成水溶液才能注入地层。

实验结果对比

实施例1、实施例2和实施例3制备的双水型乳液调堵剂与自来水配制的10％水溶液(模拟本发明被地层水稀释10倍)，在90℃下7天后粘度和120天后粘度保留率见表1，对比例为常规聚丙烯酰胺凝胶堵剂在90℃下7天后粘度和120天后粘度保留率。

表1 实验结果对照表

实施例和对比例	90℃下，7天后粘度mPa·s	120天粘度保留率
			实施例1	22万	75％
实施例2	25万	75％

实施例3	26万	85％
			对比例	10万	＜40％

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种双水型乳液调堵剂，其特征在于：由以下原料按质量份数配比制成：双水型聚丙烯酰胺乳液2～4份、醋酸铬2份、硫酸铵水溶液1～2份。

2.如权利要求1所述的一种双水型乳液调堵剂，其特征在于：所述的双水型聚丙烯酰胺乳液的有效物含量＞30％，聚合物分子量＞1500万。

3.如权利要求1所述的一种双水型乳液调堵剂，其特征在于：所述的醋酸铬有效物含量≥50.0％。

4.如权利要求1所述的一种双水型乳液调堵剂，其特征在于：所述的硫酸铵水溶液的质量分数为30％～40％。

5.权利要求1所述的一种双水型乳液调堵剂的制备方法，其特征在于：制备方法如下：

①按权利要求1所述的质量份数将醋酸铬溶解在硫酸铵水溶液中；

②按照权利要求1所述的质量份数将双水型聚丙烯酰胺乳液与上述①中所得水溶液混合，搅拌均匀后即得。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：具体如下：

①配置交联剂盐水溶液：按权利要求1所述的质量份数将醋酸铬溶解在硫酸铵水溶液中，常温搅拌5min，转速控制在300-500rpm，达到均匀混合；

②将配置好的交联剂盐水溶液滴加在称量好的双水型聚丙烯酰胺乳液中，控制搅拌混合液速度在300-500rpm，交联剂盐水溶液滴加速度40-60滴/分钟；

③继续搅拌上步混合液30min，密闭保存，即获得最终产品。