CN104357033B - 堵剂增效剂、含有该堵剂增效剂的凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种堵剂增效剂,属于化工领域,由下述按质量百分比计的组分组成:环氧氯丙烷8%‑10%、氯化铵10‑15%、甜菜碱20‑25%、羧甲基纤维素钠3‑5%,余量为水,加入了该堵剂增效剂的凝胶,成胶时间可调(根据时间不同可做不同段塞处理),破胶时间可达3个月以上,适用油藏范围广,包括高、中、低渗透地层;适用温度范围广,从室温到150℃的油藏范围,适用不同矿化度的水质,范围从0‑100000mg/L;使得凝胶体系可以自由的运用于调剖、堵水、堵漏及驱油等各个方面,对进一步提高采收率提供更大的空间。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域,尤其涉及一种堵剂增效剂、含有该堵剂增效剂的凝胶及其应用。
背景技术
当油田进入注水开发中后期以后,受地层渗透率非均质性和油水粘度差异的影响,含水率逐年上升,油井堵水、注水井调剖已成为油田稳产的重要措施。近几年,国内外对调剖剂的研究已不断深入,特别是对凝胶类堵水剂的研究。
另外,凝胶是由聚合物与交联剂通过交联作用形成的高粘工作液,传统的聚合物和交联剂进入地层后能否形成凝胶,受许多因素的影响,导致不能按照预期计划成胶,并且成胶强度和成胶时间受到很多因素影响,比如温度、矿化度、剪切等因素,直接影响到凝胶成胶性能。
现有的凝胶体系,在油田中使用时不耐高温,适用温度范围窄,而且成胶强度、成胶时间不能根据需要进行调节。
发明内容
本发明的目的之一,就在于提供一种堵剂增效剂,以解决上述问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:一种堵剂增效剂,由下述按质量百分比计的组分组成:
环氧氯丙烷8%-10%
氯化铵10%-15%
甜菜碱20%-25%
羧甲基纤维素钠3%-5%,余量为水。
作为优选的技术方案:所述的堵剂增效剂由下述按质量百分比计的组分组成:
环氧氯丙烷10%
氯化铵10%
甜菜碱20%
羧甲基纤维素钠3%,余量为水。
所述的水为油田地层水、油田回注水或普通清水均可。
本发明的目的之二,在于提供一种含有上述的堵剂增效剂的凝胶,采用的技术方案为,由下述质量百分比的组分组成:
聚合物 0.1%~0.5%
交联剂 0.1%~1%
堵剂增效剂 0.2%~10%,余量为水。
所得到的凝胶,由两部分构成,这两部分的分子式分别为:
(1)
(2)
作为优选的技术方案,所述聚合物为聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是该领域常用的聚合物之一。
作为优选的技术方案,所述交联剂为酚醛树脂。酚醛树脂是该领域常用的交联剂之一。
本发明的目的之三,在于提供一种上述的凝胶的制备方法,采用的技术方案为,先按比例加入水,然后在搅拌过程中加入聚合物,充分溶解后,加入交联剂和堵剂增效剂,即得。
本发明的目的之四,在于提供一种上述凝胶的应用,采用的技术方案为,用于地层环境的调剖、堵水、堵漏或驱油。
作为优选的技术方案:使用温度范围:30℃~150℃。
作为优选的技术方案:使用矿化度范围:0mg/L~100000mg/L。
与现有技术相比,本发明的优点在于: 加入本发明的堵剂增效剂后,凝胶的成胶效果更佳,并且胶体性能不受温度、矿化度、剪切等因素影响,并且在调驱或堵水的过程中,可以根据不同成胶强度做不同的段塞设计。本发明的凝胶,在地面上粘度只有5-40 mPa.s,而在地层中可达到100-10000 mPa.s强度,其性能的优越性主要体现在:
(1)成胶时间可调(根据时间不同可做不同段塞处理);
(2)破胶时间可达3个月以上;
(3)适用油藏范围广,包括高、中、低渗透地层;
(4)适用温度范围广,从室温到150℃的油藏范围;
(5)适用不同矿化度的水质,范围从0-100000mg/L;
本发明的堵剂增效剂与聚合物、交联剂混合后形成的凝胶,不仅可以自由调节凝胶强度,而且有利地克服了传统的交联剂与聚合物在组合过程中,遇到高矿化度水质,影响成胶强度和成胶时间的缺陷。使得凝胶体系可以自由的运用于调剖、堵水、堵漏及驱油等各个方面,对进一步提高采收率提供更大的空间。
附图说明
图1为实施例10的实验装置图。
图中1-氮气瓶、2-中间容器、3-带裂缝岩心夹持器、4-岩心夹持器、5-夹持器温度控制器、6-传感器控制器、7-计算机、8-手摇压力泵、9-手摇压力泵。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1:
一种堵剂增效剂,由下述重量百分比的组分组成,环氧氯丙烷10%,氯化铵10%、甜菜碱20%,羧甲基纤维素钠3%,余量为水;
制备方法为,将上述组分混合,搅拌均匀,即得,所得产品为“堵剂增效剂A”。
实施例2:
一种堵剂增效剂,由下述重量百分比的组分组成,环氧氯丙烷8%,氯化铵15%、甜菜碱25%,羧甲基纤维素钠5%,余量为水;
制备方法为,将上述组分混合,搅拌均匀,即得,所得产品为“堵剂增效剂B”。
实施例3:
一种堵剂增效剂,由下述重量百分比的组分组成,环氧氯丙烷9%,氯化铵12%、甜菜碱22%,羧甲基纤维素钠4%,余量为水;
制备方法为,将上述组分混合,搅拌均匀,即得,所得产品为“堵剂增效剂C”。
实施例4:
不同温度、矿化度条件下形成弱凝胶试验
温度:30℃、60℃、90℃、120℃、150℃
矿化度:5000mg/L、50000mg/L、100000mg/L
弱凝胶制备:聚丙烯酰胺0.15%,酚醛树脂 0.1%~0.3%,堵剂增效剂0.2%~0.6%,余量为水,制备凝胶。
制备方法:先将聚丙烯酰胺在搅拌过程中溶解,熟化3小时后,取聚丙烯酰胺溶液,分别加入不同浓度的酚醛树脂、堵剂增效剂A,充分搅拌后,放置于设定的温度烘箱中。
试验步骤
(1)用不同矿化度模拟水,溶解聚合物,本实施例的聚合物采用聚丙烯酰胺,首先聚合物干粉配制5000mg/L的母液,然后将聚合物稀释至1000mg/L时加入对应矿化度的盐水后搅拌1h,待稀释均匀后,静止放置熟化2h时间后使用;
(2)取烧杯编号,各取100mL已经配制好的1000mg/L的聚合物,各加入不同浓度的交联剂及堵剂增效剂,本实施例的交联剂采用酚醛树脂,堵剂增效剂采用实施例1制得的“堵剂增效剂A”,然后放置于烘箱中在不同温度条件下观察成胶情况。其结果如表1所示,
表1 不同温度矿化度条件下弱凝胶形成条件
。
实施例5:
不同温度、矿化度条件下形成中强凝胶试验
温度:30℃、60℃、90℃、120℃、150℃
矿化度:5000mg/L、50000mg/L、100000mg/L
中强凝胶制备:聚丙烯酰胺0.15%,酚醛树脂 0.2%~0.6%,堵剂增效剂A 0.7%~3%,余量为水,制备凝胶。
制备方法:先将聚丙烯酰胺在搅拌过程中溶解,熟化3小时后,取聚丙烯酰胺溶液,分别加入不同浓度的酚醛树脂、堵剂增效剂A,充分搅拌后,放置于设定的温度烘箱中。
试验步骤:
(1)用不同矿化度模拟水,溶解聚合物,本实施例的聚合物采用聚丙烯酰胺,首先聚合物干粉配制5000mg/L的母液,然后将聚合物稀释至1000mg/L时加入对应矿化度的盐水后搅拌1h,待稀释均匀后,静止放置熟化2h时间后使用;
(2)取烧杯编号,各取100mL已经配制好的1000mg/L的聚合物,各加入不同浓度的交联剂及堵剂增效剂,本实施例的交联剂采用酚醛树脂,堵剂增效剂采用实施例制得的“堵剂增效剂A”,然后放置于烘箱中在不同温度条件下观察成胶情况。其结果如表2所示:
表2 不同温度矿化度条件下中强凝胶形成条件
试验证明,如果不加入堵剂增效剂A,无法达到中强凝胶形态要求,即吐舌10cm以内。
实施例6
不同温度、矿化度条件下形成强凝胶
温度:30℃、60℃、90℃、120℃、150℃
矿化度:5000mg/L、50000mg/L、100000mg/L
强凝胶制备:聚丙烯酰胺0.15%,酚醛树脂 1%,堵剂增效剂3%~10%,余量为水,制备凝胶。
制备方法:先将聚丙烯酰胺在搅拌过程中溶解,熟化3小时后,取聚丙烯酰胺溶液,分别加入不同浓度的酚醛树脂、堵剂增效剂A,充分搅拌后,放置于设定的温度烘箱中。
试验步骤:
(1)用不同矿化度模拟水,溶解聚合物,本实施例的聚合物采用聚丙烯酰胺,首先聚合物干粉配制5000mg/L的母液,然后将聚合物稀释至1000mg/L时加入对应矿化度的盐水后搅拌1h,待稀释均匀后,静止放置熟化2h时间后使用;
(2)取烧杯编号,各取100mL已经配制好的1000mg/L的聚合物,各加入不同浓度的交联剂及堵剂增效剂,本实施例的交联剂采用酚醛树脂,堵剂增效剂采用实施例制得的“堵剂增效剂A”,然后放置于烘箱中在不同温度条件下观察成胶情况。其结果如表3所示:
表3 不同温度矿化度条件下强凝胶形成条件
。
实施例7
一种凝胶,由下述重量百分比的组分组成:
聚丙烯酰胺 0.1%
酚醛树脂 0.1%
堵剂增效剂A 0.2%,余量为水;
其制备方法为:先按比例加入水,然后在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺,充分溶解后,加入酚醛树脂和堵剂增效剂A,即得,得到的产品为“产品A”。
实施例8
一种凝胶,由下述重量百分比的组分组成:
聚丙烯酰胺 0.15%
酚醛树脂 0.5%
堵剂增效剂B 5%,余量为水;
其制备方法为:先按比例加入水,然后在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺,充分溶解后,加入酚醛树脂和堵剂增效剂B,即得,得到的产品为“产品B”。
实施例9
一种凝胶,由下述重量百分比的组分组成:
聚丙烯酰胺 0.2%
酚醛树脂 1%
堵剂增效剂C 10%,余量为水;
其制备方法为:先按比例加入水,然后在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺,充分溶解后,加入酚醛树脂和堵剂增效剂C,即得,得到的产品为“产品C”。
实施例10
凝胶地层强度试验
本实施例是将实施例7-9所得的产品A、产品B和产品C进行堵剂封堵实验验证。
主要实验仪器和药品
主要仪器:氮气瓶;岩心夹持器加热控制箱两套,海安县石油科研仪器有限公司;压力传感器、电脑控制系统;精密增力电动搅拌器,金坛市科析仪器有限公司;精密压力表四块;游标卡尺;
主要药品:上述产品A、B、C,分别注入岩心夹持器中。
实验原理:突破压裂梯度。凝胶在岩心中能承受的压力用突破压力表示,突破压力是评价凝胶性质的一个重要参数,它反映多孔介质中凝胶强度的大小,代表了凝胶的堵塞强度,而且与聚合物粘度、交联程度以及凝胶在岩石孔壁上附着能力有关。在充满凝胶的,以气体或液体作为传压介质,向多孔介质中的凝胶施加压力,当柱状岩心一端的压力达到一定数值后,凝胶开始流动,把岩心另一端流出第一滴液体时所施加的压力定义为突破压力。所以凝胶强度越大,所测得的突破压力也越大。
实验方法和步骤
1)准备好两块地层岩心,对其中一块岩心人工造缝,用游标卡尺测量造缝
岩心的长度L、直径D;
2) 在造缝岩心内夹一定数量60~80目的石英砂模拟裂缝,多次测量垂直裂缝剖面方向的岩心直径取平均值D1,用D1减去D得到模拟裂缝宽度;
3) 安装与测试流程,按照实验装置图(如图1所示)连接实验装置和仪器,将两块岩心分别放入两个岩心夹持器,其中完整岩心放入带传感器的岩心夹持器。用加热控制箱加热装有模拟裂缝岩心的夹持器使温度达到地层温度75℃,并给岩心施加围压5MPa,用地层水测试其密封性;
4) 向模拟裂缝中正驱入暂堵剂凝胶,至压力恒定,关闭岩心夹持器两端阀门,保持120℃条件24h;
5) 将事先配置好的三种产品凝胶,分别装入中间容器,关闭岩心夹持器入口的阀门,用氮气瓶进行加压进口压力加至1.7MPa,打开压力传感数据采集系统,快速打开岩心夹持器入口阀门,观察暂堵剂是否被冲开;
6) 若暂堵剂10分钟仍未被冲开,则关闭氮气瓶,放空管线内所有压力,重复上一步操作,将压力提高0.5MPa再次冲击暂堵剂,若仍未冲开,则以此类推;
7)记录暂堵剂被冲开时进口压力;
8)拆洗岩心流动装置。
实验数据和处理
(1)岩心数据
表4 实验基本数据表
(2)支撑裂缝内暂堵剂抗压裂液冲击性能
快速施加1.7MPa压力,未冲开,保持10分钟,仍未冲开;
快速施加2.2MPa压力,10分钟未冲开;
快速施加2.7MPa压力, 2分钟冲开;
由此可见,暂堵剂抗冲击载荷能力至少在50MPa/m,将三种产品堵剂分别注入岩心中后,封堵能力都非常强。
实施例11
破胶时间试验
本实施例是将实施例7所得的产品A进行破胶时间试验。
由于高温条件下,凝胶在烘箱中做实验容易挥发,很难测定破胶时间,因此,选择60℃条件,观察产品破胶时间,见表5。
表5 60℃条件条件下,凝胶破胶时间测定
。
Claims (7)
1. 一种堵剂增效剂,其特征在于,由下述按质量百分比计的组分组成:
环氧氯丙烷 8%-10%
氯化铵 10%-15%
甜菜碱 20%-25%
羧甲基纤维素钠 3%-5%,余量为水。
2.根据权利要求1所述的堵剂增效剂,其特征在于,由下述按质量百分比计的组分组成:
环氧氯丙烷 10%
氯化铵 10%
甜菜碱 20%
羧甲基纤维素钠 3%,余量为水。
3.含有权利要求1或2所述的堵剂增效剂的凝胶,其特征在于,由下述质量百分比的组分组成:
聚合物 0.1%~0.5%
交联剂 0.1%~1%
堵剂增效剂 0.2%~10%,余量为水;
其中,所述聚合物为聚丙烯酰胺,所述交联剂为酚醛树脂。
4.权利要求3所述的凝胶的制备方法,其特征在于,先按比例加入水,然后在搅拌过程中加入聚合物,充分溶解后,加入交联剂和堵剂增效剂,即得。
5.权利要求3所述凝胶的应用,其特征在于,用于地层环境的调剖、堵水、堵漏或驱油。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:使用温度范围:30℃~150℃。
7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:使用矿化度范围:0mg/L~100000mg/L。
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