CN104479654A - 一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，以质量分数计，包括0.2～0.8％的复配型阳离子聚丙烯酰胺和0.5～0.7％的酚醛交联剂，其余为水；其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括3～12％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。本发明的调剖剂用聚合物采用阳离子聚丙烯酰胺，应用其带的正电荷，和储层岩石带的负电荷吸引，可以增加其与岩石粘滞力，提高封堵强度，延长调剖有效期。

Description

一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种调剖剂，具体涉及一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂及其制备方法。

背景技术

长庆油田三叠系属于典型的低渗透率、低压、低丰度的“三低”油藏，目前，三叠系油藏主力层系已进入含水快速上升期，部分区块和井组进入中高含水期。注水井注入水沿储层天然裂缝和高渗孔隙渗流带突进是重要原因之一，注水井调剖已成为油田主要稳产技术。

有效期短是目前应用的调剖体系现场应用存在的主要问题之一，研发一种能延长有效期的调剖剂很有必要。传统的调剖剂用聚合物一般采用阴离子聚丙烯酰胺或者非离子和阴离子聚丙烯烯胺，一方面是与岩石吸附损失少能满足油藏深部运移调剖，另一方面是单价成本比较低；传统聚合物更多创新集中在对交联剂的研发与优化上。但在实际应用过程中，低渗透油藏调剖工艺中采用复合段塞式注入，注入的封口用的调剖剂不需要深部运移，只要求强度高，与岩石粘滞力好，这就为调剖剂的研发提出了新的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂及其制备方法，本发明的调剖剂用聚合物采用阳离子聚丙烯酰胺，应用其带的正电荷，和储层岩石带的负电荷吸引，可以增加其与岩石粘滞力，提高封堵强度，延长调剖有效期。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，以质量分数计，包括0.2～0.8％的复配型阳离子聚丙烯酰胺和0.5～0.7％的酚醛交联剂，其余为水；其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括3～12％的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％的非离子聚丙烯酰胺。

进一步地，所述的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为500～1500万，非离子聚丙烯酰胺的分子量为800～1200万。

进一步地，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8～12％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和88～92％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

进一步地，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和92％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

进一步地，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8％分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺和92％分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺。

进一步地，所述的酚醛交联剂为苯酚甲醛树脂。

一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂的制备方法，以质量分数计，包括以下步骤：

1)制备复配型阳离子聚丙烯酰胺：将3～12％的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％的非离子聚丙烯酰胺机械搅拌即得到复配型阳离子聚丙烯酰胺；

2)制备复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂：将步骤1)中得到的复配型阳离子聚丙烯酰胺、酚醛交联剂和水机械搅拌得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.2～0.8％，酚醛交联剂占0.5～0.7％，其余为水。

进一步地，步骤1)中的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为500～1500万；非离子聚丙烯酰胺的分子量为800～1200万。

进一步地，步骤2)中的酚醛交联剂为苯酚甲醛树脂。

进一步地，步骤1)和步骤2)中的机械搅拌均在室温下进行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的调剖剂采用复配型阳离子聚丙烯酰胺和酚醛交联剂混合得到，其中复配型阳离子聚丙烯酰胺由阳离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺混合得到，应用阳离子聚丙烯酰胺带的正电荷，和储层岩石带的负电荷吸引，可以增加其与岩石粘滞力，提高封堵强度，延长调剖有效期。采用阳离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺混合，与100％使用阳离子聚丙烯酰胺相比，成本大大降低，与使用非离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯酰胺比，和酚醛交联剂成胶后阳离子聚丙烯酰胺的阳离子与带负电荷的岩石粘滞力增加，室内实验残余阻力系数增加30％以上，可有效提高调剖剂性能。

进一步的，本发明采用8％分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺和92％的分子量为800-1200万的非离子聚丙烯酰胺混合得到复配型阳离子聚丙烯酰胺后，再与酚醛交联剂混合得到调剖剂，成胶强度大于100000mPa·s，抗温90℃，抗盐大于30000ppm，耐剪切。

附图说明

图1是60℃与70℃调剖剂粘度对比图；

图2为不同矿化度溶液的粘度。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：

一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，以质量分数计，包括0.2～0.8％的复配型阳离子聚丙烯酰胺和0.5～0.7％的苯酚甲醛树脂，其余为水；其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括3～12％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

优选的，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8～12％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和88～92％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

优选地，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和92％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

优选地，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8％分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺和92％分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺。

一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂的制备方法，以质量分数计，将3～12％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％的分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺在室温下机械搅拌得到复配型阳离子聚丙烯酰胺；然后将复配型阳离子聚丙烯酰胺、酚醛交联剂和水在室温下机械搅拌得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.2～0.8％，酚醛交联剂占0.5～0.7％，其余为水。

调剖剂的配方实施例

室内实验选择500～1500万不同分子量阳离子聚丙烯酰胺，按质量百分比计，以3～12％的比例和88～97％的800～1200万分子量非离子聚丙烯酰胺复配得到复配阳离子聚丙烯酰胺，然后将复配型阳离子聚丙烯酰胺、苯酚甲醛树脂和水交联成胶得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.2～0.8％，苯酚甲醛树脂占0.5～0.7％，其余为水，用布氏粘度计测试粘度，实验的五个实施例如表1所示：

表1调剖剂配方实施例

由以上五个实施例可见，从实施例1至实施例5，最终得到的调剖剂的成胶粘度是逐渐增加的，但是此调剖剂中对成本影响较大的是阳离子聚丙烯酰胺的分子量，分子量越大，成本越高，并且从实施例可以看出，实施例5相对于实施例4成胶粘度增加幅度变小，所以实施例4作为最优实施例，以质量分数计，将8％分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺与92％分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺，复配得到复配阳离子聚丙烯酰胺，然后将复配型阳离子聚丙烯酰胺、苯酚甲醛树脂和水交联成胶得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.8％，苯酚甲醛树脂占0.6％，其余为水。

验证性实验

室内实验选择500万、800万、1200万、1500万不同分子量阳离子聚丙烯酰胺，按质量百分比计，以8％的比例和92％的1000万分子量非离子聚丙烯酰胺复配得到复配阳离子聚丙烯酰胺，然后将复配型阳离子聚丙烯酰胺、酚醛交联剂和水交联成胶得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.8％，酚醛交联剂占0.6％，其余为水，用布氏粘度计测试粘度，实验如表2所示：

表2阳离子分子量的优选

阳离子聚丙烯酰胺分子量	成胶粘度，mPa.s
		500万	49860
800万	65300
		1200万	75003
1500万	78551

由表2可见，随着阳离子聚丙烯酰胺分子量增加，所需的聚丙烯酰胺用量减小，成胶粘度增加，当分子量为1200万时，成胶粘度增加幅度变小，考虑到分子量越大，成本越高，最终优选分子量1200万为最佳分子量。

室内实验选择不同比例的分子量1200万阳离子聚合物复配比例：3％，5％，8％、10％及12％与1000万分子量非离子聚丙烯酰胺复配得到复配阳离子聚丙烯酰胺，然后将复配型阳离子聚丙烯酰胺、酚醛交联剂和水交联成胶得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.8％，酚醛交联剂占0.6％，其余为水，用布氏粘度计测试粘度，实验如表3所示：

表3阳离子聚丙烯酰胺复配比例的优选

阳离子聚丙烯酰胺复配比例	成胶粘度，mPa.s
		3％	59465
5％	64320
		8％	75003
10％	77450
		12％	78821

综合选择，阳离子聚丙烯酰胺比例增加时，成胶粘度增加，但增加幅度变化不大，到8％时，粘度变化幅度更小。

为进一步验证室内复配阳离子聚丙烯酰胺封堵性能，在室内大块岩心上钻取直径2.54cm，长5～8cm的柱状岩心，分别取实施例2、实施例4和实施例5得到的调剖剂测其在相似岩心中残余阻力系数，残余阻力系数为封堵前后岩心渗透率的比值。实验过程首先测定岩心的孔隙体积；以不同流速进行水驱，根据岩心进出口两端的压差数据，用达西定律测定岩心的水相渗透率；然后再注入调剖剂，待岩心两端压力稳定后，测定阻力系数；最后转为水驱，当两端压力再次稳定后，测定残余阻力系数，实验数据见表4。

表4低渗透岩心残余阻力系数的测定

从表4可以看出，岩心物性相似情况下，阳离子度越高，残余阻力系数越高，这说明阳离子聚丙烯酰胺对成胶粘度影响不大，但对残余阻力系数，即对岩心的封堵能力显著增加。结合经济因素，实施例4为最优实施例。

复配阳离子聚合物调剖剂性能评价

实验用配方为，以质量分数计，8％的分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺和92％的分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺复配得到复配型阳离子聚丙烯酰胺，以其配制调剖剂，其中复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.8％，酚醛交联剂占0.6％，其余为水，采用此配方进行成胶性能评价。

(1)抗温性能

模拟长庆油田地层温度，选定60℃和70℃两个温度点进行实验，采用BROOKFIELD DV-III ULTRA旋转粘度仪测量其粘度，考察温度对成胶实验的影响。选用64号转子，设定转速为1转/分，不同养护时间下调剖剂的粘度见图1。

如图1所示，70℃下调剖剂3天成胶，60℃下调剖剂4天成胶，通过粘度也可以看出，温度升高有利于成胶，在70℃养护3天后，粘度达到300000mPa·s，第四天继续维持，说明配置的调剖剂抗温性能良好。

(2)抗盐性能

由于长庆油田钙镁离子含量高、矿化度大，选取地层水、20000ppm和30000ppm的氯化钠和氯化镁溶液进行模拟实验，不同养护时间下调剖剂的粘度见图2。

参见图2，20000ppm和30000ppm下调剖剂的粘度有所下降，但仍达到100000mPa·s，满足施工要求。

(3)抗剪切性能

采用旋转粘度仪分别测得转速为300rev/min、剪切时间3min和转速为800rev/min、剪切时间10min的粘度，如表5所示。

表5剪切时间对粘度的影响

从表5可以看出，经过一定时间的剪切，调剖剂的粘度保留率仍然很高，说明该调剖剂抗剪切性能良好。

复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂现场实验的应用情况

2013年在长庆某低渗透区块应用3口井，该区块2010-2012年使用传统聚合物弱凝胶调剖体系，单井平均增油0.17吨，有效期3个月，采用复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂进行现场实验，单井平均增油1.07吨，有效期已达8个月，应用效果良好。

通过以上室内实验和现场应用实验效果说明，本发明的复配阳离子聚丙烯酰胺具有良好的交联性，不仅具有抗温性能，而且具有良好的抗盐性和抗剪切性，与传统聚丙烯酰胺相比，相同粘度下增加了与岩石的粘滞力(残余阻力系数)，现场应用提高了调剖效果，延长了有效期。

本发明针对低渗透延长有效期及只做封口段塞的工艺应用，和储层岩石带负电荷的特性的问题，提出采用阳离子和非离子聚丙烯酰胺，通过一定比例进行复配得到复配型阳离子聚丙烯酰胺，然后再与酚醛交联剂交联成胶，阳离子聚丙烯酰胺质量百分数为8％、分子量为1200万最优。

本发明采用质量百分数仅为3～12％阳离子聚丙烯酰胺，与现有技术中调剖剂完全使用阳离子聚丙烯酰胺比，成本大大降低，与非离子和阴离子聚丙烯酰胺比，本发明复配型阳离子聚丙烯酰胺和交联剂成胶后理论上聚丙烯酰胺阳离子与带负电荷的岩石粘滞力增加，室内实验残余阻力系数增加30％以上，可有效提高调剖剂性能。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，其特征在于，以质量分数计，包括0.2～0.8％的复配型阳离子聚丙烯酰胺和0.5～0.7％的酚醛交联剂，其余为水；其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括3～12％的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％的非离子聚丙烯酰胺。

2.根据权利要求1所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，其特征在于，所述的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为500～1500万，非离子聚丙烯酰胺的分子量为800～1200万。

3.根据权利要求2所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，其特征在于，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8～12％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和88～92％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求2所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，其特征在于，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8％分子量为500～1500万的阳离子聚丙烯酰胺和92％分子量为800～1200万的非离子聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求2所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，其特征在于，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺包括8％分子量为1200万的阳离子聚丙烯酰胺和92％分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺。

6.根据权利要求1所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂，其特征在于，所述的酚醛交联剂为苯酚甲醛树脂。

7.一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂的制备方法，其特征在于，以质量分数计，包括以下步骤：

1)制备复配型阳离子聚丙烯酰胺：将3～12％的阳离子聚丙烯酰胺和88～97％的非离子聚丙烯酰胺机械搅拌即得到复配型阳离子聚丙烯酰胺；

2)制备复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂：将步骤1)中得到的复配型阳离子聚丙烯酰胺、酚醛交联剂和水机械搅拌得到调剖剂，其中，以质量分数计，复配型阳离子聚丙烯酰胺占0.2～0.8％，酚醛交联剂占0.5～0.7％，其余为水。

8.根据权利要求7所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为500～1500万；非离子聚丙烯酰胺的分子量为800～1200万。

9.根据权利要求7所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中的酚醛交联剂为苯酚甲醛树脂。

10.根据权利要求7所述的一种复配型阳离子聚丙烯酰胺调剖剂的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中的机械搅拌均在室温下进行。