CN105860946A - 低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法及调剖堵水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法及调剖堵水方法。按重量百分含量计，该调剖堵水体系包括以下原料：0.15～0.4％水解聚丙烯酰胺、0.05～0.3％多聚甲醛、0.005～0.02％间苯二酚、0.002～0.005％间苯二胺以及99.2～99.8％水。该调剖堵水体系中的水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛和间苯二酚在20～40℃的低温条件下可缓慢发生交联反应，当加入促凝剂间苯二胺后交联反应速度加快，且可以通过改变间苯二胺的浓度调节成胶时间和凝胶强度。因此，该调剖堵水体系具有成胶时间和凝胶强度可控且长期稳定性好的特点。制备该调剖堵水体系的方法简便易行，且运输和现场配制方便，经济效益好。

Description

低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法及调剖堵水方法

技术领域

本发明涉及调剖堵水技术领域，具体而言，涉及一种低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法及调剖堵水方法。

背景技术

目前，多数油田都已进入高含水和特高含水开发期，油藏的非均质加上长期的注水开发导致非均质性进一步加剧，且注入水在高渗通道内发生低效和无效循环，进而严重影响水驱开发效果。调剖堵水作为一项改善水驱开发效果、实现油藏稳产的重要技术手段，已经在国内外高含水油田得到成功应用。

聚合物冻胶是油田应用最广泛的调剖堵水体系，主要包括聚合物、交联剂、助剂和水。聚合物主要为水解聚丙烯酰胺，交联剂主要分为铬体系、铝体系和酚醛树脂体系，助剂主要为一些促凝剂、延缓交联剂、除氧剂或pH调节剂等。举例而言，公开号为CN102504777A的中国专利采用重铬酸钠、亚硫酸钠和水杨酸钠为氧化还原体系，形成了具有延缓交联的Cr³⁺聚合物凝胶体系；公开号为CN1270967的中国专利采用柠檬酸铝、有机锆或醋酸铬制备一种深部调剖用交联聚合物溶液；公开号为CN101735421A的中国专利提出了一种酚醛树脂预缩聚体缓交联剂的制备方法。

然而，上述交联剂具有成胶温度高、成胶时间长或者胶体稳定性差等缺点。如公开号为CN201210320308的中国专利，当间苯二酚浓度为0.1％，甲醛溶液浓度超过1.5％时，凝胶容易脱水，导致凝胶稳定性差。而且，甲醛使用浓度高，挥发性越强，刺激性气味越大，不利用现场施工。对于低于40℃的油藏，最常用调剖堵水剂是铬凝胶。但铬凝胶中的铬离子会对环境造成危害，使得铬凝胶的应用受到限制。铝体系具有成胶快的特点，主要用于强度较低的聚合物交联体系，其在非均质强的油藏中封堵性能差；酚醛树脂体系的成胶温度较高(主要应用于60℃以上油藏)，其在低温条件下(20～40℃)的成胶时间较长、胶体强度低。

为了解决酚醛树脂在低温下成胶的问题，公开号为CN102766449A的中国专利提出采用氯化铵、间苯二酚、硫代硫酸钠或草酸合成一种有利于酚醛树脂在低温(30～60℃)条件下成胶的促凝剂。公开号为CN102304354A的中国专利提出了一种由高分子絮凝剂、双氰胺改性尿醛类树脂延迟交联剂、工业纯碱、间氨基苯酚和水组成的低温深部调剖剂。公开号为CN102533233A的中国专利采用聚丙烯酰胺、酚醛(间苯二酚与苯甲醛)与柠檬酸铝的复合交联剂、环糊精、间苯二胺和硫脲组成的堵水调剖剂。

综上所述，现有调剖堵水剂主要用于中高温(60℃以上)油藏，且还具有配方组分复杂、低温(20～40℃)下成胶时间长、胶体强度低等问题，从而限制其在在低温油藏的调剖堵水领域中的应用。因此，提供一种配方组分简单、在低温条件下成胶时间和凝胶强度可控的调剖堵水剂，具有重要的研究和应用价值。

发明内容

本发明旨在提供一种低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法及调剖堵水方法，以简化调剖堵水剂的配方组分，并适应低温油藏的调剖堵水。

为此，本发明提供了一种低温成胶可控的调剖堵水剂，以重量百分含量计，调剖堵水体系包括以下原料：0.15～0.4％的水解聚丙烯酰胺、0.05～0.3％的多聚甲醛、0.005～0.02％的间苯二酚、0.002～0.005％的间苯二胺以及99.2～99.8％的水。

进一步地，调剖堵水体系的成胶温度为20～40℃。

进一步地，水解聚丙烯酰胺的分子量为800×10⁴～3500×10⁴，水解聚丙烯酰胺的水解度为10～30％。

同时，本发明还提供了一种上述调剖堵水体系的制备方法，该制备方法包括以下步骤：采用注入水溶解水解聚丙烯酰胺，以获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水体系。

进一步地，获得聚丙烯酰胺溶液的步骤包括：在注入水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺；静置熟化4～6h后，获得聚丙烯酰胺溶液。

同时，本发明还提供了一种低温成胶可控的调剖堵水方法，且采用本发明提供的调剖堵水体系对低温油藏进行调剖堵水。

本发明提供了一种由水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛、间苯二酚、间苯二胺和水组成的低温成胶可控的调剖堵水剂。该调剖堵水体系原料中的水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛和间苯二酚在20～40℃的低温条件下可缓慢发生交联反应，当加入促凝剂间苯二胺后，交联反应速度加快，并且可以通过改变间苯二胺的浓度调节成胶时间和凝胶强度。该配方采用的多聚甲醛是甲醛的低聚合物，是白色固体颗粒，便于运输。多聚甲醛和液体甲醛的半致死剂量LD50分别为800mg/kg和100mg/kg，后者毒性强于前者。因此，多聚甲醛的挥发性、刺激性和毒性远低于液体甲醛。且多聚甲醛在水中缓慢释放甲醛，具有控制成胶速度的作用。因此，该调剖堵水剂体系具有成胶时间和凝胶强度可控且长期稳定性好的特点，适用于低温，特别是油藏温度低于40℃以下的油层的调剖堵水。该调剖堵水剂中不含有延缓交联剂、除氧剂或pH调节剂等组分，从而简化了调剖堵水剂的配方组分。而且，配方组分除溶剂为水外，其余为固体，使得运输和现场配制更方便。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。

由背景技术可知，现有调剖堵水剂主要用于中高温(60℃以上)油藏，且还具有配方组分复杂、低温(20～40℃)下成胶时间长、胶体强度低等问题，从而限制其在在低温油藏的调剖堵水领域中的应用。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种低温成胶可控的调剖堵水体系。以重量百分含量计，该调剖堵水体系包括：0.15～0.4％水解聚丙烯酰胺、0.05～0.3％多聚甲醛、0.005～0.02％间苯二酚、0.002～0.005％间苯二胺以及99.2～99.8％水。

调剖堵水体系原料中的水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛和间苯二酚在20～40℃的低温条件下可缓慢发生交联反应，当加入促凝剂间苯二胺后，交联反应速度加快，并且可以通过改变间苯二胺的浓度调节成胶时间和凝胶强度。该配方采用的多聚甲醛是甲醛的低聚合物，是白色固体颗粒，便于运输。多聚甲醛和液体甲醛的半致死剂量LD50分别为800mg/kg和100mg/kg，后者毒性强于前者。因此，多聚甲醛的挥发性、刺激性和毒性远低于液体甲醛。且多聚甲醛在水中缓慢释放甲醛，具有控制成胶速度的作用。因此，该调剖堵水剂体系具有成胶时间和凝胶强度可控且长期稳定性好的特点，适用于低温，特别是油藏温度低于40℃以下的油层的调剖堵水。该调剖堵水剂中不含有延缓交联剂、除氧剂或pH调节剂等组分，从而简化了调剖堵水剂的配方组分。而且，配方组分除溶剂为水外，其余为固体，使得运输和现场配制更方便。

下面将更详细地描述根据本发明提供的低温成胶可控的调剖堵水体系的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。

上述调剖堵水剂中，多聚甲醛为醛类交联剂，由于多聚甲醛为固体，因而更便于调剖堵水剂的运输和现场配制。间苯二胺能够加速多聚甲醛与间苯二酚的反应速度，间苯二胺促凝作用的机理在于具有活泼氢的间苯二胺在一定条件下很容易与多聚甲醛发生有机曼尼希碱缩合反应，即胺甲基化反应。而且可以通过调节间苯二胺的量来调节成胶时间和成胶强度。

上述调剖堵水剂中，优选地，调剖堵水体系的成胶温度为20～40℃，水解聚丙烯酰胺的分子量为800×10⁴～3500×10⁴，水解聚丙烯酰胺的水解度为10～30％。

同时，本发明还提供了一种上述调剖堵水体系的制备方法，该制备方法包括以下步骤：采用注入水溶解水解聚丙烯酰胺，以获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水体系。

上述制备方法所形成的调剖堵水剂体系具有成胶时间和凝胶强度可控且长期稳定性好的特点，适用于低温，特别是油藏温度低于40℃以下的油层的调剖堵水。该调剖堵水剂中不含有延缓交联剂、除氧剂或pH调节剂等组分，从而简化了调剖堵水剂的配方组分。而且，配方组分除溶剂为水外，其余为固体，使得运输和现场配制更方便。

凝胶的强度通过粘度来表征。凝胶粘度的测定采用HAAKE流变仪，测定的条件为模拟油藏温度和剪切速率为1S^-1。成胶时间主要通过测定4h、6h、8h、24h、48h、7d、15d、30d、60d、90d等不同时间调剖堵水剂的粘度来确定。

本领域的技术人员可以根据实际工艺需求控制上述交联反应的工艺参数。为了保证施工的顺利实施，并提高所封堵高渗透层的深度和强度，优选地，控制交联反应的反应温度为20～40℃，成胶时间为5～48h。

同时，本发明还提供了一种低温成胶可控的调剖堵水方法，且采用本发明提供的调剖堵水体系对低温油藏进行调剖堵水。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法。

实施例1

本实施例提供了一种低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水体系包括：0.15％水解聚丙烯酰胺、0.05％多聚甲醛、0.005％间苯二酚、0.002％间苯二胺以及99.7％水。

该制备方法包括以下步骤：在自来水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：在温度为25℃、剪切速率为1S^-1的条件下，采用HAAKE流变仪测定。测试结果表明，成胶时间为24h，成胶时粘度为2879mPa.s，90d的粘度保持率为93.5％。

实施例2

本实施例提供了一种低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水体系包括：0.4％水解聚丙烯酰胺、0.3％多聚甲醛、0.02％间苯二酚、0.005％间苯二胺以及99.3％水。

该制备方法包括以下步骤：在自来水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：在温度为25℃、剪切速率为1S^-1的条件下，采用HAAKE流变仪测定。测试结果表明，成胶时间为6h，成胶时粘度为13020mPa.s，90d的粘度保持率为95.4％。

实施例3

本实施例提供了一种低温成胶可控的调剖堵水体系、其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水体系包括：0.3％水解聚丙烯酰胺、0.15％多聚甲醛、0.005％间苯二酚、0.002％间苯二胺以及99.5％水。

该制备方法包括以下步骤：在自来水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：在温度为25℃、剪切速率为1S^-1的条件下，采用HAAKE流变仪测定。测试结果表明，成胶时间为12h，成胶时粘度为6439mPa.s，90d的粘度保持率为125％。

对比例1

本对比例提供了一种调剖堵水剂及其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水剂包括：0.1％水解聚丙烯酰胺、0.15％多聚甲醛、0.005％间苯二酚、0.002％间苯二胺以及99.7％水。

该制备方法包括以下步骤：在自来水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：在温度为25℃、剪切速率为1S^-1的条件下，采用HAAKE流变仪测定。测试结果表明，成胶时间为48h，成胶时粘度为2166mPa.s，90d的粘度保持率为64.3％。

对比例2

本对比例提供了一种调剖堵水剂及其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水剂包括：0.15％水解聚丙烯酰胺、0.15％多聚甲醛、0.02％间苯二酚、0％间苯二胺以及99.7％水。

该制备方法包括以下步骤：在自来水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：在温度为25℃、剪切速率为1S^-1的条件下，采用HAAKE流变仪测定。测试结果表明，成胶时间为7d，成胶时粘度为1403mPa.s，90d的粘度保持率为85.6％。

对比例3

本对比例提供了一种调剖堵水剂及其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水剂包括：0.15％水解聚丙烯酰胺、0.15％多聚甲醛、0％间苯二酚、0.002％间苯二胺以及99.7％水。

该制备方法包括以下步骤：在自来水中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛和间苯二胺，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：在温度为25℃、剪切速率为1S^-1的条件下，采用HAAKE流变仪测定。测试结果表明，不含间苯二酚的聚合物溶胶不成胶。

对比例4

本对比例提供了一种调剖堵水剂及其制备方法。以重量百分含量计，该调剖堵水剂包括：1.5％甲醛、0.2％氯化铵、0.1％间苯二酚和98.2％水。

该制备方法包括以下步骤：在中边搅拌边按配比加入水解聚丙烯酰胺，静置熟化5h后获得聚丙烯酰胺溶液；向聚丙烯酰胺溶液中按配比加入液体甲醛、氯化铵和间苯二酚，搅拌均匀后获得调剖堵水剂。

测试：实验结果表明该调剖剂能成胶，但3天内出现脱水，胶体稳定性差。

从以上实施例可以看出，本发明上述的实例实现了如下技术效果：本发明提供了一种由水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛、间苯二酚、间苯二胺和水组成的低温成胶可控的调剖堵水剂。该调剖堵水体系原料中的水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛和间苯二酚在20～40℃的低温条件下可缓慢发生交联反应，当加入促凝剂间苯二胺后，交联反应速度加快，并且可以通过改变间苯二胺的浓度调节成胶时间和凝胶强度。该配方采用的多聚甲醛是甲醛的低聚合物，是白色固体颗粒，便于运输。多聚甲醛的挥发性、刺激性和毒性远低于液体甲醛。且多聚甲醛在水中缓慢释放甲醛，具有控制成胶速度的作用。因此，该调剖堵水剂体系具有成胶时间和凝胶强度可控且长期稳定性好的特点，适用于低温，特别是油藏温度低于40℃以下的油层的调剖堵水。该调剖堵水剂中不含有延缓交联剂、除氧剂或pH调节剂等组分，从而简化了调剖堵水剂的配方组分。而且，配方组分除溶剂为水外，其余为固体，使得运输和现场配制更方便。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种低温成胶可控的调剖堵水体系，其特征在于，以重量百分含量计，所述调剖堵水体系包括以下原料：

0.15～0.4％的水解聚丙烯酰胺、0.05～0.3％的多聚甲醛、0.005～0.02％的间苯二酚、0.002～0.005％的间苯二胺以及99.2～99.8％的水。

2.根据权利要求1所述的调剖堵水体系，其特征在于，所述调剖堵水体系的成胶温度为20～40℃。

3.根据权利要求1或2所述的调剖堵水体系，其特征在于，所述水解聚丙烯酰胺的分子量为800×10⁴～3500×10⁴，所述水解聚丙烯酰胺的水解度为10～30％。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的调剖堵水体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

采用注入水溶解水解聚丙烯酰胺，以获得聚丙烯酰胺溶液；

向所述聚丙烯酰胺溶液中按配比加入多聚甲醛、间苯二酚和间苯二胺，搅拌均匀后获得所述调剖堵水体系。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，获得所述聚丙烯酰胺溶液的步骤包括：

在所述注入水中边搅拌边按配比加入所述水解聚丙烯酰胺；

静置熟化4～6h后，获得所述聚丙烯酰胺溶液。

6.一种低温成胶可控的调剖堵水方法，其特征在于，采用权利要求1至3中任一项所述的调剖堵水体系对低温油藏进行调剖堵水。