CN105801760B - 一种耐高温的调剖剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温的调剖剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温的调剖剂及其制备方法。以质量百分比计，所述调剖剂的原料组成包括三聚氰胺类单体1‑4％、醛类和/或乌洛托品0.555‑4.8％、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺0.5‑2％、增塑剂0.05‑0.2％、引发剂0.05‑0.2％、余量为水。该调剖剂的制备步骤包括三聚氰胺类单体、醛类和/或乌洛托品依次加入水中，搅拌后形成第一溶液；向上述第一溶液中依次加入N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂和引发剂，搅拌，得到耐高温的调剖剂。本发明提供的调剖剂耐温温度达300℃，其封堵能力强，能够进入地层深部，有效解决蒸汽驱油藏吸汽剖面不均，井间汽窜等生产难题。

Description

一种耐高温的调剖剂及其制备方法
技术领域
本发明提供了一种耐高温的调剖剂及其制备方法，属于油田堵水调剖技术领域。
背景技术
由于层间、层内的渗透率差异，经过多年的蒸汽吞吐或注水开发，国内外诸多油田出现纵向和平面受效不均的矛盾，有的甚至出现了井间严重汽窜或水窜的现象，严重影响油田开发的效果。
为了提高注水效果和油田的最终采收率，需要及时采取堵水调剖技术措施，目前堵水调剖的方法主要为机械卡封和化学堵水。机械卡封施工简单，成本较低，但它的作用范围只限于井筒范围，对于那些隔夹层不明显、无法采用分注的油井，最好解决办法就是化学调堵技术。
目前，化学调堵技术中使用的调剖剂主要为颗粒类堵剂、高温有机冻胶类堵剂、树脂类堵剂和泡沫类堵剂。
颗粒类堵剂包括常规水泥、橡皮粉、矿渣粉、粉煤灰和树皮粉等；颗粒类堵剂在使用过程中存在以下问题：粒径大、无选择性、对地层和孔喉的通过性差，易对储层造成伤害。
高温有机冻胶类堵剂价格较高，使用过程中需要承担的成本较高。
树脂类堵剂分为热固型树脂和热塑型树脂两种，树脂堵剂主要用于封堵高渗透地层，油井底水和窜槽水出砂严重及高温油井，其在使用过程中存在成本高，误堵后难处理等一系列弊端，目前应用较少，特别时热固型树脂其固化速度对温度非常敏感，可控性差，且耐温性不能满足蒸汽驱调剖的要求。
泡沫类堵剂封堵强度低、且高温高压条件下蒸汽容易穿透。
因此，针对上述调剖剂存在的问题，提供一种能够应用于蒸汽驱油藏的堵水调剖剂成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耐高温的调剖剂，该调剖剂耐温温度达300℃，其封堵能力强，能够进入地层深部，有效解决蒸汽驱油藏吸汽剖面不均，井间汽窜等生产难题。
为达到上述目的，本发明提供了一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，所述调剖剂的原料组成包括：
在上述调剖剂中，优选地，所述三聚氰胺类单体的熔点至少为300℃，分解温度至少为354℃，满足所述熔点和分解温度要求的三聚氰胺类单体均可用于本发明；更优选地，所述三聚氰胺类单体包括三聚氰胺和/或苯代三聚氰胺，但不限于此。
在本发明提供的技术方案中，三聚氰胺类单体能够与醛和/或乌洛托品反应生成三聚氰胺类单体树脂交联剂，该交联剂具有化学活性高，胶结强度大，热稳定性好，低温固化能力强，抗剪切性能好，固化速度快等优点。
在上述调剖剂中，优选地，所述醛类包括甲醛，但不限于此；在本发明提供的技术方案中，在弱碱性或中性介质中，当三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:(6-12)时，甲醛能够与三聚氰胺类单体生成稳定性较高的六羟甲基三聚氰胺类单体及其它缩聚物，增加了与N,N-亚甲基双丙烯酰胺发生交联反应的羟甲基官能团，提高了凝胶的耐温性能和强度。
在上述调剖剂中，优选地，所述醛类和乌洛托品分别源自于它们各自的水溶液(即醛类溶液和乌洛托品溶液)，所述醛类溶液和乌洛托品溶液的质量百分比浓度均为37-40％，在使用时，以质量百分比计，所述醛类溶液和/或乌洛托品溶液的加入量为1.5-12％。
在上述调剖剂中，优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二烯丙酯和/或间苯二甲酸二烯丙酯。
在本发明提供的方案中，增塑剂能够与N,N-亚甲基双丙烯酰胺反应，通过在N,N-亚甲基双丙烯酰胺分子结构上引入带有耐高温的苯环结构单体，与每个分子中含有的二个烯丙氧基基团聚合，反应生成的高聚物强度高、韧性好、热稳定性好，在150-200℃的温度下可持续使用，长期使用后可完全生物降解，不会危害环境。
在本发明提供的技术方案中，三聚氰胺类单体树脂交联剂(由甲醛与三聚氰胺类单体反应生成)能够和高聚物(由增塑剂与N,N-亚甲基双丙烯酰胺反应生成)发生交联聚合同步反应，能够进一步提高调剖剂的成胶强度和耐温性能。
在上述调剖剂中，优选地，所述引发剂为过硫酸盐；更优选地，所述引发剂包括过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
在上述调剖剂中，优选地，所述调剖剂的耐温温度为300℃。
本发明还提供了上述调剖剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将三聚氰胺类单体、醛类和/或乌洛托品加入到水中，搅拌后形成第一溶液；
(2)向上述第一溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂和引发剂，搅拌，得到耐高温的调剖剂。
在上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述水的温度至少为40℃。
在上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，搅拌时间为20-30min；更优选地，搅拌速度为50-200r/min。
在上述制备方法中，优选地，在步骤(2)中，搅拌时间为30min；更优选地，搅拌速度为150r/min-1000r/min。
本发明的有益效果：
与现有调剖剂相比，本发明提供的缓降解耐高温高矿化度的调剖剂的有效封堵率可达90％以上，耐温达300℃，在200℃蒸汽条件下的使用有效期可达7个月以上；成胶前调剖剂的粘度为400-1200mPa.S，封堵强度可达30MPa/m以上，成胶时间可控制在6-24h内，能够实现油层的深部封堵。
本发明提供的调剖剂具有良好的泵入性、耐温性、长期有效性，制备简单，成本低廉等特点，而且成胶时间可调，封堵能力强，适应油藏类型广，不易污染地层，能够进入地层深部，有效解决蒸汽吞吐油藏吸汽剖面不均，井间汽窜或普通注水稠油油藏吸水剖面不均等生产难题。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，该调剖剂的原料组成为：
三聚氰胺：4％；
甲醛溶液：12％；
N,N-亚甲基双丙烯酰胺：2％；
邻苯二甲酸二烯丙酯：0.2％；
过硫酸钠：0.2％；
余量为辽河油田污水，温度为40℃；
上述甲醛溶液的质量百分比浓度为37-40％。
该调剖剂的具体制备过程为：
(1)将三聚氰胺、甲醛溶液依次加入到40℃的油田污水中，充分搅拌溶解20-30min，搅拌速度为50-200r/min；
(2)向上述溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂、引发剂，继续搅拌30min后即得到耐高温的调剖剂。
实施例2
本实施例提供了一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，该调剖剂的原料组成为：
苯代三聚氰胺：1％；
乌洛托品溶液：1.5％；
N,N-亚甲基双丙烯酰胺：0.5％；
间苯二甲酸二烯丙酯：0.05％；
过硫酸钾：0.05％；
余量为辽河油田污水；
上述乌洛托品溶液的质量百分比浓度为37-40％。
该调剖剂的具体制备过程为：
(1)将三聚氰胺、乌洛托品溶液依次加入到40℃以上的油田污水中，充分搅拌溶解20-30min，搅拌速度为50-200r/min；
(2)向上述溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂、引发剂；
(3)继续搅拌30min后即得到耐高温的调剖剂。
对实施例2提供的耐高温的调剖剂进行岩心单管模拟实验，考察岩心用高温调剖剂处理前后的渗透率变化情况(结果如表1所示)。
表1高温调剖剂的封堵强度性能
岩心编号 堵前渗透率×10-3μm2 堵后渗透率×10-3μm2 堵塞率％
1 1972.2 186.3 90.6
2 1845.8 179.2 90.3
3 1796.5 165.42 90.8
表1的实验结果表明，本发明提供的耐高温的调剖剂具有很强的地层封堵能力，有效封堵率可达90％以上，效果非常理想。
实施例3
本实施例提供了一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，该调剖剂的原料组成为：
三聚氰胺：2％，
乌洛托品溶液：6％，
N,N-亚甲基双丙烯酰胺：1％，
邻苯二甲酸二烯丙酯：0.1％，
过硫酸钾：0.1％，
余量为辽河油田污水；
上述乌洛托品溶液的质量百分比浓度为37-40％。
该调剖剂的具体制备过程为：
(1)将三聚氰胺、乌洛托品溶液依次加入到40℃以上的油田污水中，充分搅拌溶解20-30min，搅拌速度为50-200r/min；
(2)向上述溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂、引发剂；
(3)继续搅拌30min后即得到耐高温的调剖剂。
将实施例3提供的耐高温的调剖剂进行岩心单管模拟实验，考察其对地层封堵强度，表2反映高温调剖剂的封堵强度情况。
凝胶的封堵强度可以用突破压力来描述，具体测定程序如下：
①岩心饱和水；
②以一定的流量(25mL/min)注入一定量(1.5PV)的堵剂，测试流程为可加外压、有恒温水浴的常规流程；
③把注入堵剂的岩心放在密闭容器中，在60℃的恒温水浴中放置24h；
④在60℃、0.7MPa的条件下，以一定的流量(50mL/min)注水，直至岩心夹持器出口端流下第一滴液体且以后不断有液体流出，此时进口端压力表的读数为堵剂的突破压力Pt。
表2高温调剖剂的封堵强度
岩心编号 长度(cm) 注入堵剂(VP) 出液压力(MPa) 突破压力(MPa/m)
4 5.8 1.5 1.86 32.1
5 5.6 1.5 1.72 30.7
从表2中可以看出，本发明提供的耐高温的调剖剂的封堵强度可达30MPa/m以上，完全能够满足蒸汽驱封堵强度要求，具有很高的封堵能力。
实施例4
本实施例提供了一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，该调剖剂的原料组成为：
苯代三聚氰胺：4％，
甲醛溶液：12％，
N,N-亚甲基双丙烯酰胺：2％，
间苯二甲酸二烯丙酯：0.2％，
过硫酸钠：0.2％，
余量为辽河油田污水，40℃；
上述甲醛溶液的质量百分比浓度为37-40％。
该调剖剂的具体制备过程为：
(1)将三聚氰胺、甲醛溶液依次加入到40℃的油田污水中，充分搅拌溶解20-30min，搅拌速度为50-200r/min；
(2)向上述溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂、引发剂；
(3)继续搅拌30min后即得到耐高温的调剖剂。
将实施例4提供的耐高温的调剖剂，静止24小时完全凝结后，对其进行耐温性能的测试实验，具体按照以下步骤进行：
表3高温调剖剂耐温性能实验
温度，℃ 100 150 200 250 300 330
状态 固体 固体 固体 固体 少量水化 水化严重
失重率(％) 0 3.9 5.6 9.4 11.4 45.6
将凝结的高温调剖剂放置于恒温箱中，每隔24小时，调节恒温箱温度，测试其耐温性能，该高温调剖剂高温老化试验结果如表3所示。
从表3可以看出，本发明提供的耐高温的调剖剂在300℃件下，仍能够保持失重率在20％以下，未完全脱水，这表明本发明提供的调剖剂能够承受300℃蒸汽的冲刷，其耐温性能优异；随着温度的升高，该高温调剖剂失重率增加，当温度超过330℃时，高温调剖剂结构发生变化，高温调剖剂开始大量高温水化。
实施例5
本实施例提供了一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，该调剖剂的原料组层为：
三聚氰胺：3％，
乌洛托品溶液：8％，
N,N-亚甲基双丙烯酰胺：1.2％，
邻苯二甲酸二烯丙酯：0.15％，
过硫酸钾：0.15％，
余量为辽河油田污水；
上述乌洛托品溶液的质量百分比浓度为37-40％。
该调剖剂的具体制备过程为：
(1)将三聚氰胺、乌洛托品溶液依次加入到40℃以上油田污水中，充分搅拌溶解20-30min，搅拌速度为50-200r/min；
(2)向上述溶液中依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂、引发剂；
(3)继续搅拌30min后即得到耐高温的调剖剂。
将实施例5提供的耐高温的调剖剂进行高温长期稳定性实验，表4反映高温对调剖剂长期稳定性影响。
表4高温条件下高温调剖剂的稳定性能
注：实验温度为250℃
从表4中可以看出，本发明提供的耐高温的调剖剂在250℃条件下，能够长期保持较强的封堵能够达7个月以上。
实施例6
本实施例对实施例5提供的耐高温的调剖剂开展单管模型岩心实验，考察其耐蒸汽冲刷的性能。
实验参数：岩芯长度：7.2cm，岩芯渗透率：1351×10-3μm2，孔隙体积：11.2cm3，注入蒸汽质量：12g(11PV)，注入温度：300℃，注入流量：2g/min。
实验结果如表5所示。
表5火驱封窜剂面耐蒸汽冲刷性能
注汽时间，min 5 10 20 30 40 50 60
封堵率，％ 90.6 89.5 87.8 85.4 82.6 80.1 75.6
表5的实验结果表明，本发明提供的耐高温的调剖剂随着蒸汽冲刷时间的延长，成胶结构逐渐被破坏，最后形成水溶液被排出；当注入蒸汽体积为10PV时，耐高温的调剖剂对岩心的封堵率保持在75％以上，这说明本发明提供的耐高温的调剖剂具有非常强的耐蒸汽冲刷能力，同时也说明堵剂在高温作用下能够降解，恢复地层渗透性，不会污染地层。

Claims (19)

1.一种耐高温的调剖剂，以质量百分比计，所述调剖剂的原料组成包括：
其中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二烯丙酯和/或间苯二甲酸二烯丙酯。
2.根据权利要求1所述的调剖剂，其中：所述三聚氰胺类单体的熔点至少为300℃，分解温度至少为354℃。
3.根据权利要求1或2所述的调剖剂，其中：所述三聚氰胺类单体包括三聚氰胺和/或苯代三聚氰胺。
4.根据权利要求1或2所述的调剖剂，其中：所述醛类包括甲醛。
5.根据权利要求1或2所述的调剖剂，其中：所述引发剂为过硫酸盐。
6.根据权利要求3所述的调剖剂，其中：所述引发剂为过硫酸盐。
7.根据权利要求4所述的调剖剂，其中：所述引发剂为过硫酸盐。
8.根据权利要求5所述的调剖剂，其中：所述引发剂包括过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
9.根据权利要求6或7所述的调剖剂，其中：所述引发剂包括过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
10.根据权利要求1或2所述的调剖剂，其中：所述调剖剂的耐温温度为300℃。
11.根据权利要求3所述的调剖剂，其中：所述调剖剂的耐温温度为300℃。
12.根据权利要求4所述的调剖剂，其中：所述调剖剂的耐温温度为300℃。
13.根据权利要求5所述的调剖剂，其中：所述调剖剂的耐温温度为300℃。
14.权利要求1-13任一项所述的调剖剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将三聚氰胺类单体、醛类和/或乌洛托品加入到水中，搅拌后形成第一溶液；
(2)向上述第一溶液中加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、增塑剂和引发剂，搅拌，得到耐高温的调剖剂。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：在步骤(1)中，所述水的温度至少为40℃。
16.根据权利要求14所述的方法，其中：在步骤(1)中，搅拌时间为20-30min。
17.根据权利要求14或16所述的方法，其中：在步骤(1)中，搅拌速度为50-200r/min。
18.根据权利要求14所述的方法，其中：在步骤(2)中，搅拌时间为30min。
19.根据权利要求14或18所述的方法，其中：在步骤(2)中，搅拌速度为150r/min-1000r/min。
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