CN104892836A - 一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井堵水用纳米封堵剂，封堵剂的固含量大于45％，封堵剂中粒子粒径为60nm～130nm。本发明还公开了该油井堵水用纳米封堵剂的制备方法：在一定条件下由引发剂引丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯及功能性交联单体聚合铝进行聚合反应，合成具有一定刚性、韧性的含多个官能团的粒径为纳米级的油井堵水剂，本发明所得封堵剂，生产成本低廉，产品稳定性和耐高温性能好，能有效的封堵纳米级油井微缝；对水相流体的封堵能力强，用少量的封堵剂即能达到较好的封堵效果，封堵率达到95％以上。本发明封堵剂的制备方法简单易行，便于进行大规模批量生产。

Description

一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种油井堵水用纳米封堵剂，本发明还涉及了该封堵剂的制备方法。

背景技术

油井堵水是油田开发中后期不可缺少的一项重要调整措施，油井堵水的目的就是控制水油比或控制产水，其实质是改变水在地层中的流动特性，即改变水在地层中的渗透规律，提高油层的采收率。近年来，我国多数主力油田都已经进入了中、高含水开发阶段，重复压裂、解堵酸化技术作为老油田控水增油的综合治理的重要措施，对中、高含水井成功的进行重复压裂、解堵酸化，解决好中高含水油田的重复措施挖潜问题，具有重要的现实意义，目前，常用的油井堵水方法有机械堵水和化学堵水。

科技工作者也已开发出水玻璃高强度化学堵水、聚合物堵水及封窜、高聚物单液法化学堵水等多项化学封堵技术，这些堵水技术在油田开发中起到了重要作用，但此类化学堵水技术施工工艺复杂、难度大、危险性较大，油井化学封堵剂的研究与应用受到世界石油、石化行业、地质、化学工作者的重视，然而现有封堵剂制备成本高，且在使用过程中存在用量大、施工周期长、解堵难度大的问题。

因此，开发出纳米级封堵剂，减少封堵剂的使用量，提高封堵效果，降低施工作业成本，提升经济效益，实现油层深部封堵，仍然是油井化学封堵工作研究的重要课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种油井堵水用纳米封堵剂，解决现有封堵剂制备成本高以及在封堵工作中存在封堵剂用量大、施工周期长不能对纳米级油井微缝封堵的问题。

本发明的另一目的是提供该油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，步骤简单，容易实现。

本发明所采用的技术方案是，一种油井堵水用纳米封堵剂，其固含量大于45％，封堵剂中粒子粒径为60nm～130nm。

本发明所采用的另一技术方案是，一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和基液混合后，倒入拌釜中，在温度为60～80℃条件下，搅拌20～30min，得均匀混合物；

步骤2，向步骤1所得混合物中加入聚合铝，搅拌15～30min，搅拌均匀后，得到混合物；

步骤3，在恒温条件下，向步骤2所得混合物中以2～5mL/min的速度滴加引发剂，滴加完毕后，继续搅拌反应2h～6h，得纳米封堵剂混合物；

步骤4，向步骤3所得纳米堵剂混合物中加入分散剂，搅拌15～30min，得纳米封堵剂成品。

本发明的特征还在于，

步骤1中，基液为苯、甲苯和二甲苯中的一种或混合物。

步骤1中，丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和基液的质量比为：丙烯酰胺：甲基丙烯酸甲酯＝1:0.8～1.5，基液质量为丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯总量的1～2倍。

步骤2中，聚合铝的加入质量为丙烯酰胺：聚合铝＝1:1～1.5。

步骤3中，恒温温度为60～80℃。

步骤3中，引发剂为叔丁基过氧化物或二叔丁基过氧化物用量为丙烯酰胺质量的1～10％。

步骤4中，分散剂为聚异丁烯双丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺，用量为丙烯酰胺质量的2～8％。

本发明的有益效果是，

(1)本发明油井堵水用纳米级封堵剂，制备成本低，稳定性和耐高温性能好，能有效的封堵纳米级油井微缝。

(2)本发明油井堵水用纳米级封堵剂，对水相流体的封堵能力强，用少量的封堵剂即能达到较好的封堵效果，封堵率达到95％以上。

(3)本发明封堵剂的制备方法简单易行，便于进行大规模批量生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法，封堵剂的固含量大于50％，封堵剂中粒子粒径为60nm～130nm。

上述油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，按丙烯酰胺：甲基丙烯酸甲酯＝1:0.8～1.5，基液质量为丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯总量的1～2倍，称取丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和基液，混合后倒入拌釜中，在温度为60～80℃条件下，搅拌20～30min，得均匀混合物；其中，基液为苯、甲苯或二甲苯中的一种或混合物。

步骤2，向步骤1所得混合物中加入聚合铝，搅拌15～30min，搅拌均匀后，得到混合物；其中，聚合铝的加入质量为丙烯酰胺：聚合铝＝1:1～1.5。

步骤3，在60～80℃的恒温条件下，向步骤2所得混合物中以0.2～0.5mL/min速度滴加引发剂，滴加完毕后，继续搅拌反应2h～6h后，得纳米封堵剂混合物；其中，引发剂为叔丁基过氧化物或二叔丁基过氧化物用量为丙烯酰胺质量的1～10％。

步骤4，向步骤3所得纳米堵剂混合物中加入聚异丁烯双丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺，搅拌15～30min，得纳米封堵剂成品；其中，分散剂为聚异丁烯双丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺，用量为丙烯酰胺质量的2～8％。

实施例1

步骤1，称取100g丙烯酰胺80g甲基丙烯酸甲酯和180g苯，倒入拌釜中，在温度为60℃条件下，搅拌30min，得均匀混合物；

步骤2，向步骤1所得混合物中加入100g聚合铝，搅拌15min，搅拌均匀后，得到混合物；

步骤3，在60℃的恒温条件下，向步骤2所得混合物中以0.2mL/min的速度滴加1g(1.3mL)叔丁基过氧化物，滴加完毕后，继续搅拌反应2h后，得纳米封堵剂混合物；

步骤4，向步骤3所得纳米堵剂混合物中加入2g聚异丁烯双丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺，搅拌15min，得到稳定、均一的纳米封堵剂成品。

本实施例制备的纳米堵剂平均值为100nm，固含量为61％。

实施例2

步骤1，称取100g丙烯酰胺、115g甲基丙烯酸甲酯和337g甲苯，倒入拌釜中，在温度为70℃条件下，搅拌25min，得均匀混合物；

步骤2，向步骤1所得混合物中加入125g聚合铝，搅拌20min，搅拌均匀后，得到混合物；

步骤3，在70℃的恒温条件下，向步骤2所得混合物中以0.3mL/min的速度滴加5g(6.3mL)叔丁基过氧化物引发剂，滴加完毕后，继续搅拌反应4h后，得纳米封堵剂混合物；

步骤4，向步骤3所得纳米堵剂混合物中加入5g聚异丁烯双丁二酰亚胺，搅拌30min，得到稳定、均一的纳米封堵剂成品。

本实施例制备的纳米堵剂平均值为105nm，固含量为51％。

实施例3

步骤1，称取100g丙烯酰胺、150g甲基丙烯酸甲酯和500g苯、甲苯及二甲苯的等比例混合物，倒入拌釜中，在温度为60℃条件下，搅拌30min，得均匀混合物；

步骤2，向步骤1所得混合物中加入150g聚合铝，搅拌30min，搅拌均匀后，得到混合物；

步骤3，在80℃的恒温条件下，向步骤2所得混合物中以0.5mL/min的速度滴加10g(12.5mL)二叔丁基过氧化物引发剂，滴加完毕后，继续搅拌反应6h后，得纳米封堵剂混合物；

步骤4，向步骤3所得纳米堵剂混合物中加入8g聚异丁烯双丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺，搅拌30min，得到稳定、均一的纳米封堵剂成品。

本实施例制备的纳米堵剂平均值为95nm，固含量为46％。

突破压力表征的是堵剂在单位长度多孔介质中水驱形成突破时的最大压力，反应了多孔介质中封堵剂对水相流体的封堵能力，可较好地反映堵剂的强弱。对本发明制得的纳米封堵剂突破压力和封堵率进行如下测试：

1.采用单管模型，首先在18cm×2.5cm填砂管装入同粒径的砂粒，尽可能压实，将岩心抽真空、饱和水，再正向岩心中注入相同液量的本发明实施例所得纳米封堵剂，将其放入温度为70℃的水浴中；最后从水浴中取出填砂管，装入岩心流动实验驱替装置，以水作驱替液反向驱替，测试填砂管形成突破时的最大压力(记为Pmax)，并计算突破压力：

$P_m=\frac{P_{\max }}{L}$

式中，Pmax—水驱形成突破的最大压力，MPa；

L—试验岩心长度，m；

Pm—突破压力梯度，MPa·m^-1。

2.利用人造岩心，首先饱和水，在饱和油束缚水状态下的测有效渗透率K₁；然后岩心挤入封堵剂，模拟地层反应24h。测定封堵后有效渗透率K₂。利用挤入封堵剂前后的有效渗透率(K₁与K₂)，计算封堵剂的封堵率，其计算方法为：

${\mathrm{\η}}_d=\frac{K_1-K_2}{K_1}\×100\%$

式中：

η_d－封堵率；

K₁－封堵剂注入前测定的岩样液相渗透率，10^-3μm²；

K₂－封堵剂注入后测定的岩样液相渗透率，10^-3μm²。

实验结果见下表：

纳米堵剂的封堵性能测试结果

由上表填砂管模拟实验结果显示，填砂管模拟封堵实验的封堵率均在95％以上。

因此，本发明提供一种具有足够刚性、一定弹塑性或膨胀性的纳米级的封堵剂颗粒对油井微裂缝进行封堵。制备的纳米封堵剂可以有效的封堵纳米级的微裂缝，具有施工安全性高、封堵成功率高、封堵强度大、有效期长、耐高矿化度、高温高压等优点。将该纳米级封堵剂用于油井封堵和封窜过程均取得良好效果。

Claims (8)

1.一种油井堵水用纳米封堵剂，其特征在于，封堵剂的固含量大于45％，封堵剂中粒子粒径为60nm～130nm。

2.一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，将丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和基液混合后，倒入拌釜中，在温度为60～80℃条件下，搅拌20～30min，得均匀混合物；

步骤2，向步骤1所得混合物中加入聚合铝，搅拌15～30min，搅拌均匀后，得到混合物；

步骤3，在恒温条件下，向步骤2所得混合物中以2～5mL/min的速度滴加引发剂，滴加完毕后，继续搅拌反应2h～6h，得纳米封堵剂混合物；

步骤4，向步骤3所得纳米堵剂混合物中加入分散剂，搅拌15～30min，得到纳米封堵剂成品。

3.根据权利要求2所述的一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，基液为苯、甲苯和二甲苯中的一种或混合物。

4.根据权利要求2所述的一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和基液的质量比为：丙烯酰胺：甲基丙烯酸甲酯＝1:0.8～1.5，基液质量为丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯总量的1～2倍。

5.根据权利要求2所述的一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤2中，聚合铝的加入质量为丙烯酰胺：聚合铝＝1:1～1.5。

6.根据权利要求2所述的一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤3中，恒温温度为60～80℃。

7.根据权利要求2所述的一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤3中，引发剂为叔丁基过氧化物或二叔丁基过氧化物，用量为丙烯酰胺质量的1～10％。

8.根据权利要求2所述的一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，分散剂为聚异丁烯双丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺，用量为丙烯酰胺质量的2～8％。