CN105062442A - 一种稠油热采封窜剂、封窜剂浆液及其制备方法，稠油热采调剖封窜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稠油热采封窜剂、封窜剂浆液及其制备方法，稠油热采调剖封窜方法，属于油田化学与石油开采工程技术领域。该封窜剂由以下重量百分比的组分组成：硫铝酸盐胶凝剂45～65％，珍珠岩漂珠16～40％，悬浮剂0.5～0.7％，稳定剂14～18％，缓凝剂0.3～0.5％。该封窜剂加水配制成浆液，配制过程控制水灰比为3～4.5。该封窜剂浆液密度低(1.05～1.1g/cm3)，容易渗透至地层深处的汽窜通道，在30～100℃的地层中4～12小时固化，固化物能够耐受300℃的高温蒸汽，封堵效果好，不但可解决油层中下部汽窜问题，对厚油层蒸汽超覆层封窜也有较好的封堵作用。
Description
技术领域
本发明属于油田化学与石油开采工程技术领域，具体涉及一种稠油热采封窜剂、封窜剂浆液及其制备方法，还涉及一种稠油热采调剖封窜方法。
背景技术
稠油是一种粘度高、流动性差的石油，开采难度大，需要降低粘度以方便开采。稠油热采是稠油开发的主要技术手段，稠油热采工艺技术主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层等，蒸汽吞吐或蒸汽驱开采是目前稠油开发的主要技术手段，通过向油层中注入200～300℃的高温蒸汽，利用蒸汽的热量降低稠油的黏度，从而提高稠油的流动性。在蒸汽吞吐或蒸汽驱中后期，随着地层压力逐渐下降，吞吐轮次逐渐增加，吞吐效果逐渐变差，层间矛盾日益突出，受沉积条件以及断层作用等因素影响，储集层非均质性严重，空隙结构复杂，平面和纵向上渗透率各向差异明显，多轮次吞吐后形成低压高渗透带，引起蒸汽窜流，致使热量大量损失，油层储量动用程度差，热利用效率和采收率大大降低。
国内外的油田大多采用调剖封窜剂解决上述问题。目前研究开发的封窜剂主要由凝胶类、固相颗粒类和泡沫类(表面活性剂类)。泡沫类封窜剂封窜强度弱，耐温性差，封堵有效期短，主要适用于弱汽窜井及次生汽窜通道的调剖封窜。
专利CN100339459C公开了一种颗粒型油井封窜堵漏剂，由硫铝酸盐水泥熟料细粉50～60％、二水石膏粉5～8.4％、膨润土34.1～40％、木钙0.5～1％、硼酸0.4～0.6％组成，水灰比为0.8～1.5，密度为1.2-1.6g/cm3，该封窜剂主要适用于温度20～50℃的油井，封堵不耐高温，不能应用于稠油热采井封窜。
专利CN101633835A公开了一种稠油热采凝胶型封窜剂，由水玻璃、乙酸乙酯、氯化铵、柠檬酸铝、EDTA或EDTA盐、水组成，密度为1.33～1.37g/cm3，该封窜剂虽然可以耐受300℃的高温，但是需要与悬浮颗粒类封窜剂配合使用，强度低，对于汽窜程度高的油井封窜能力有限。
专利CN102181274A公开了一种颗粒型触变性化学封窜剂，由富铁低碳硫铝酸盐50份、钠基膨润土0.2份、可再分散乳胶粉2.0份、气相二氧化硅0.5份、淀粉0.5份、水40份组成，该封窜剂的水灰比达到0.75，触变性好，该封窜剂虽然耐高温，但密度较高，易沉降，固化后体积收缩严重，难以进入地层深部，封堵距离短，蒸汽绕流后继续指进，且封堵后流度比较大的蒸汽仍可窜流，不适合蒸汽超覆层封窜。
发明内容
本发明提供一种稠油热采封窜剂，从而解决现有封窜剂封堵距离短，固化后体系收缩严重的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种采用上述稠油热采封窜剂的封窜剂浆液。
本发明的第三个目的在于提供上述稠油热采封窜剂浆液的制备方法。
本发明的第四个目的在于提供一种稠油热采调剖封窜方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种稠油热采封窜剂，由以下重量百分比的组分组成：硫铝酸盐胶凝剂45～65％，珍珠岩漂珠16～40％，悬浮剂0.5～0.7％，稳定剂14～18％，缓凝剂0.3～0.5％。
硫铝酸盐胶凝剂，即为硫铝酸盐水泥，主要是以硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成，具有早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、膨胀率小、稳定快和干缩不变形的特点。
珍珠岩漂珠，化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主，是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，漂浮率大于85％，具有颗粒细、中空、质轻、高强、耐磨、耐高温性能，且具有良好的流动性和粘稠性。
所述悬浮剂为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚丙烯酰胺中的任意一种或组合。上述悬浮剂均为市售常规原料。悬浮剂可以调整封窜剂浆液的黏度，使硫铝酸盐胶凝剂均匀分散在封窜剂浆液中，在浆液失水固化时形成密堆积；同时，羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺中的亲水性基团在浆液固化过程中，束缚自由水，达到控制失水的目的。
所述稳定剂为微硅粉、海泡石粉和纳米蒙脱土中的任意一种或组合。上述稳定剂均为市售常规原料。微硅粉、海泡石粉和纳米蒙脱土均为微小颗粒，在封窜剂浆液固化过程中，填充在硫铝酸盐胶凝剂、珍珠岩漂珠等颗粒物之间，形成致密的固化物，从而降低渗透率并控制失水。
在封窜剂浆液固化过程中控制失水，可提高固化物强度，改善封窜质量，同时避免固化过程失水对油气层造成污染和伤害。
所述缓凝剂为硼酸、柠檬酸、硫酸铝和葡萄糖酸钠中的任意一种或组合。缓凝剂的作用是延缓封窜剂的固化时间，保持其可塑性。
本发明提供的稠油热采封窜剂浆液，由上述封窜剂与水制成，水灰比为3～4.5。水的用量过大会影响封窜剂的耐温性能和固结强度，水的用量过少，封窜剂浆液粘度过大，泵注困难，本发明中优选封窜剂浆液水灰比为3～4.5。
本发明提供的稠油热采封窜剂及其浆液，采用了质轻、耐高温且具有良好流动性和粘稠性的珍珠岩漂珠，控制了合适的水灰比，封窜剂浆液的密度低(1.05～1.1g/cm3)，注入性好，容易渗入汽窜通道进行地层深部封窜；封窜剂浆液可在30-100℃的地层中4-12小时内固化，固化后封堵汽窜通道，且固化物能够耐受300℃的高温蒸汽；通过各组分科学配比、协同作用，封窜剂浆液析水率低，固化后体积形态无明显变化，在油井亏空层不易滤失，不但可解决油层中下部汽窜问题，对厚油层蒸汽超覆层封窜也有较好的封堵作用。
上述稠油热采封窜剂浆液的制备方法，包括将缓凝剂、悬浮剂、稳定剂加入30～50wt％配方量的水中，在搅拌下加入硫铝酸盐胶凝剂、珍珠岩漂珠和余量的水，搅拌均匀即得。
采用上述封窜剂浆液的稠油热采调剖封窜方法，包括以下步骤：
1)将封窜剂浆液泵入需封窜的油井中；
2)注水顶替，关井候凝。
封窜剂浆液泵入油井后，需要候凝至一定强度才能很好的发挥封窜效果，候凝时间至少为24小时。
使用本发明封窜剂及其浆液的调剖封窜方法操作方便，封堵效率高，可大大提高稠油热采井蒸汽吞吐或蒸汽驱中后期原油的采收率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例的稠油热采封窜剂，由以下重量百分比的组分组成：硫铝酸盐胶凝剂45％，珍珠岩漂珠40％，悬浮剂0.7％，稳定剂14％，缓凝剂0.3％。所述悬浮剂为羟甲基纤维素，所述稳定剂为微硅粉，所述缓凝剂为硼酸。
本实施例的稠油热采封窜剂浆液，由本实施例的封窜剂与水而成，水灰比为3。本实施例稠油热采封窜剂浆液的密度为1.05g/cm3。
本实施例的封窜剂浆液的制备方法，具体操作方法为：在50wt％配方量的水中加入缓凝剂、悬浮剂和稳定剂，然后在不断的搅拌下再加入硫铝酸盐类胶凝剂、珍珠岩漂珠和余量的水，搅拌均匀即得封窜剂浆液。
本实施例的稠油热采调剖封窜方法，包括以下步骤：
1)将本实施例的封窜剂浆液泵入需封窜的油井中；
2)注水顶替，关井候凝24小时，候凝结束后即可注蒸汽开采。
实施例2～5
实施例2～5稠油热采封窜剂中各组分的种类及重量百分比如下表1所示：
表1实施例2～5稠油热采封窜剂的配方组成
实施例2～5稠油热采封窜剂在水灰比3～4.5的条件下加入一定量的水配制封窜剂浆液，加水量、水灰比和浆液密度如下表2所示：
表2实施例2～5稠油热采封窜剂浆液的相关参数
| 项目 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 水灰比 | 4.0 | 3.5 | 4.5 | 4.2 |
| 浆液密度(g/cm3) | 1.06 | 1.08 | 1.1 | 1.09 |
实施例2～5封窜剂浆液的制备方法与实施例1基本相同，在悬浮剂、稳定剂和缓凝剂的加入阶段，加水量分别为配方总水量的30wt％、35wt％、40wt％、45wt％。
在对需要封窜的油井进行调剖封窜时，用水泥车将实施例2～5的封窜剂浆液泵入油井中，再用过量水顶替，之后关井候凝24小时，候凝结束后即可注蒸汽开采。
试验例1
将上述封窜剂浆液固化后，300℃烘烤15天后分别检测其抗压强度，结果如下表3所示：
表3实施例1～5封窜剂浆液固化后的抗压强度
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 抗压强度(MPa) | 0.95 | 0.98 | 0.95 | 1.12 | 0.96 |
由上述表3的所示数据可知封窜剂浆液固化后，经过15天300℃的烘烤，抗压强度在0.95MPa以上，满足稠油热采过程对调剖封窜的技术要求。
试验例2
将实施例1的封窜剂浆液用于稠油热采井中，观察其封窜效果，具体试验过程和结果如下所述：
某井是一口稠油热采井，砂层厚度13.4米，有效厚度11.4米，该井共吞吐8个周期，累计注蒸汽9359.0吨，累计产油8144.9吨，油汽比0.87，采注比4.9，采出程度38.1％。该井平面上与同层位邻井存在7条汽窜通道，纵向剖面上渗透率级差为3.9，高渗层在油井中上部，存在着蒸汽超覆现象，对其实施封窜措施，共注入实施例1的低密度封窜剂120立方米，之后候凝24小时。注入封窜剂后第9周期注蒸汽1063吨，对应汽窜井未见汽窜现象，原七条汽窜通道封堵成功，井组累计增油1205.1吨。
试验例3
将实施例2的封窜剂浆液用于稠油热采井中，观察其封窜效果，具体试验过程和结果如下所述：
某井是一口稠油热采井，该井累计吞吐18个周期，累计注汽17165吨，累计井口产油3151.8吨，累计采注比0.74，累计油汽比0.18。该区域井能量较低，长期低效生产，且存在严重汽窜，第19周期对该井实施封窜，共注入实施例2的封窜剂60立方米，之后候凝24小时。注入封窜剂后的第一个周期注蒸汽629吨，比上一周期的注蒸汽量612吨增加17吨，产油329.6吨，比上一周期产油量增加240.9吨，油气比高达0.52，比上一周期油气比0.16提高0.36，井组累计增油692.8吨。
试验例4
将实施例3的封窜剂浆液用于稠油热采井中，观察其封窜效果，具体试验过程和结果如下所述：
某井是一口稠油热采井，砂层厚度11.5米，有效厚度8.2米，累计吞吐24个周期，该井处在油水边界附近，受边水影响，并且与邻井存在汽窜现象。第25周期对该井实施封窜，共注入实施例3的封窜剂90立方米，之后候凝24小时。注入封窜剂后的第一个周期注蒸汽517.4吨，比上一周期的注蒸汽量589.3吨减少71.9吨，产油220.6吨，比上一周期产油量增加125.9吨，油气比0.43，比上一周期油气比0.18提高0.25，井组累计增油460.2吨。
试验例5
将实施例4的封窜剂浆液用于稠油热采井中，观察其封窜效果，具体试验过程和结果如下所述：
某井是一口稠油热采井，砂层厚度7.6米，有效厚度5.0米，该井累计吞吐18个周期，累计注汽17165吨，累计井口产油3151.8吨，累计采注比0.74，累计油汽比0.18。由于该区域井能量较低，长期低效生产，且存在严重汽窜。第19周期对该井实施封窜，共注入本实施例4的封窜剂60立方米，之后候凝24小时。措施实施后的一个周期注蒸汽629吨，比上一周期的注蒸汽量612吨增加17吨，产油329.6吨，比上一周期产油量增加240.9吨，油气比高达0.52，比上一周期油气比0.16提高0.36，井组累计增油692.8吨。
试验例6
将实施例5的封窜剂浆液用于稠油热采井中，观察其封窜效果，具体试验过程和结果如下所述：
某井是一口稠油热采井，砂层厚度4.8米，有效厚度3.8米。该井第6周期日产油仅0.5吨，生产中与4口井存在汽窜现象。第7周期对该井实施封窜，共注入实施例5的封窜剂50立方米，之后候凝24小时。注入封窜剂后第7周期注入蒸汽626吨，对应汽窜井未见汽窜现象，原四条汽窜通道封堵成功，井组累计增油374.8吨。
Claims (8)
1.一种稠油热采封窜剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：硫铝酸盐胶凝剂45～65％，珍珠岩漂珠16～40％，悬浮剂0.5～0.7％，稳定剂14～18％，缓凝剂0.3～0.5％。
2.如权利要求1所述的稠油热采封窜剂，其特征在于，所述悬浮剂为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺中的任意一种或组合。
3.如权利要求1所述的稠油热采封窜剂，其特征在于，所述稳定剂为微硅粉、海泡石粉、纳米蒙脱土中的任意一种或组合。
4.如权利要求1所述的稠油热采封窜剂，其特征在于，所述缓凝剂为硼酸、柠檬酸、硫酸铝、葡萄糖酸钠中的任意一种或组合。
5.一种采用权利要求1所述封窜剂的稠油热采封窜剂浆液，其特征在于，由所述封窜剂与水制成，水灰比为3～4.5。
6.一种如权利要求5所述的稠油热采封窜剂浆液的制备方法，其特征在于，将缓凝剂、悬浮剂、稳定剂加入30～50wt％配方量的水中，在搅拌下加入硫铝酸盐胶凝剂、珍珠岩漂珠和余量的水，搅拌均匀即得。
7.一种使用权利要求5所述封窜剂浆液的稠油热采调剖封窜方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将封窜剂浆液泵入需封窜的油井中；
2)注水顶替，关井候凝。
8.如权利要求7所述的稠油热采调剖封窜方法，其特征在于，步骤2)候凝时间至少为24小时。
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