CN106010490B - 一种地下发泡橡胶调剖剂 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种地下发泡橡胶调剖剂，包括调剖剂主体，所述调剖剂主体按重量份计，包括SEBS热塑性橡胶30～50份、发泡剂10～30份、乙二醇30～50份；还包括调剖剂副体，调剖剂副体为常用的聚合物水溶液，其与所述调剖剂主体的混合物作地下调剖堵水用，其中调剖剂主体的加入比例为占调剖剂副体总质量的5‰～2％。相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：采用一种柔软、具有高弹性的橡胶，可以避免堵塞调剖泵的凡尔，且能在地层孔隙中顺利运移；个体物性稳定，便于储存，能实现油水层选择性堵水；封堵能力强，可用于特大孔道等复杂情况下调剖堵水要比常规水溶液凝胶、SMG聚合物微球、预交联水膨体好。

Description

一种地下发泡橡胶调剖剂
技术领域
本发明创造属于石油开采中油水井堵水调剖技术领域，尤其是大孔道地层深部调剖堵水，具体涉及一种地下发泡橡胶调剖剂。
背景技术
目前我国大部分油田处于开发中后期，尤其是经过长时间水驱或聚合物驱油，开采地层内部已普遍出现远大于地层原始孔隙的大孔道现象，致使后续注水或注聚合物直接通过大孔道窜入油井，无法有效驱油。同时，随着石油勘探开发的深入，尤其高温高盐深层调剖、多轮次调剖后大孔道地层远离调剖井，以及特大孔道地层都对油水井深部调剖堵水技术提出了新的挑战。
针对常规大孔道地层深部调剖堵水普遍使用水溶性凝胶。相对于无机油井水泥类堵剂，水溶性凝胶具备良好的地层注入性，在地层大孔道中通过调剖体系化学组分的交联反应形成一定强度的凝胶，能有效阻挡注水或注聚合物在大孔道地层中的窜流。但针对较大孔道、特大孔道调剖堵水，则通常用到SMG聚合物微球、预交联水膨体颗粒。与水溶性凝胶调堵原理不同，SMG聚合物微球、预交联水膨体颗粒无需在大孔道地层孔隙内部发生化学交联反应，而是利用其吸水后内部聚合物自身溶胀的特点，发生整体体积膨胀来阻塞地层大孔道。
但以上技术在现场实践中还存在以下几方面不足：
(1)水溶性凝胶在地面配置时为水溶液状态的多组分化学药剂体系，注入地层后，受到地层水稀释、地层温度、地层水矿化度等因素对水溶性凝胶药剂体系稳定性非常明显。尤其是针对特大孔道、高温深层调堵，水溶性凝胶在抗剪切强度、热稳性性能方面都还有待提高。
(2)SMG聚合物微球需要在白油中反应获得，其产品成本远大于其他调堵剂，无法大剂量广泛应用。
(3)预交联水膨体基于自身结构聚合物吸水溶胀实现体积膨胀，膨胀体积倍数固定。在封堵较大孔道地层时，必须使用较大尺寸的水膨体颗粒。但实际施工高压注入环境下，受调剖泵凡尔、地层孔隙孔吼剪切破碎，运移到大孔道地层深部的“变小”尺寸的水膨体颗粒，即便完全吸水膨胀，也难以实现较大孔道地层深部的有效调堵。
除以上调剖剂外，其他用于大孔道地层深部调剖堵水的调剖剂，尽管性能指标上略有差异，但在堵水原理上都基本相似，存在的问题也相似，在此不予累述。
针对以上大孔道地层深部调堵难题，本发明开发出一种地下发泡橡胶调剖剂，可有效克服或改善现有调剖技术产品的不足。在油水井调剖堵水技术领域也有使用橡胶材料的调剖剂。但此类调剖剂为硬橡胶制品，只是利用其材料本身的刚性。或与聚合物溶液混配携带至地层孔隙进行颗粒堆积形式的物理堵塞，或作为其他调堵产品的填充物、内核等。与本发明技术原理完全不同。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种地下发泡橡胶调剖剂，以解决石油开采中大孔道地层深部堵水、现有调剖剂在体系稳定性、抗剪切强度、热稳定性、药剂成本方面存在的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种地下发泡橡胶调剖剂，包括调剖剂主体，所述调剖剂主体按重量份计，包括SEBS热塑性橡胶30～50份、发泡剂10～30份、乙二醇30～50份。
进一步的，所述的地下发泡橡胶调剖剂还包括调剖剂副体，所述调剖剂副体为水或常用的聚合物水溶液，其与所述调剖剂主体的混合物作地下调剖堵水用，其中所述调剖剂主体的加入比例为调剖剂副体总质量的5‰～2％。
进一步的，所述发泡剂由氯化铵和亚硝酸钠组成。
进一步的，所述发泡剂中各组分的含量按重量份计为氯化铵5～15份，亚硝酸钠5～15份。
进一步的，所述聚合物水溶液为质量浓度3‰的部分水解聚丙烯酰胺水溶液。
本发明还包括所述的地下发泡橡胶调剖剂的制备方法，将原料SEBS热塑性橡胶和发泡剂按照质量配比，加入到双螺杆橡胶混炼机混炼腔体内，各原料组分互相之间搅拌均匀，设置混炼机加热温度130～140℃，恒温2～4小时，按照产品粒径大小需求调整双螺杆空隙间距，挤出物粒径为0.5～10mm的发泡橡胶颗粒混合物，并将挤出的发泡橡胶颗粒混合物放置于配方量的乙二醇纯溶液中即得到调剖剂主体。
本发明所述地下发泡橡胶调剖剂适用于油田开采中后期大孔道地层深部调剖堵水，其使用环境要求为地层温度≥65℃。
相对于现有技术，本发明创造所述的地下发泡橡胶调剖剂具有以下优势：
(1)本发明采用一种柔软、具有高弹性的橡胶，为0.5毫米～10毫米之间的不规则颗粒，由于其柔软，塑性强，可以避免堵塞调剖泵的凡尔，且能在地层孔隙中顺利运移；
(2)本发明在无水或环境温度小于65℃时，个体物性稳定，便于储存，没有易燃易爆源，生产简单且安全，副反应、副产品少，成本远低于SMG聚合物微球，略低于预交联水膨体，与低浓度聚合物水溶液混配使用，可大剂量广泛应用；
(3)本发明能实现油水层选择性堵水，遇到地层含油部位，其SEBS橡胶组分可被溶解，遇到地层水且温度大于等于65℃时发生发泡反应，且该反应过程不受高温高盐、地层水稀释等因素干扰，地下发泡反应后获得的发泡橡胶耐温耐盐，抗老化能力强；
(4)本发明封堵能力强，其发泡膨胀倍数主要受橡胶中发泡组分质量占比影响，相比常规水膨体吸水溶胀后的体积与原始尺寸成固定倍数关系，本发明受原始尺寸影响小，即便是注入过程调剖剂颗粒尺寸被剪切变小，但通过发泡组分反应，橡胶充气膨胀后的体积仍足以填塞所处地层孔隙空间，物理堵塞大孔道地层孔隙能力强；
(5)本发明可用于特大孔道等复杂情况下调剖堵水要比常规水溶液凝胶、SMG聚合物微球、预交联水膨体好。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
在说明书和权利要求书中使用的，单数型“一个”和“这个”包括复数参考，除非上下文另有清楚的表述。例如，术语“(一个)细胞”包括复数的细胞，包括其混合物。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
本发明所采用的原料及设备的具体信息如下：
①SEBS热塑性橡胶，脆化温度≤-60℃，最高耐温149℃，伸缩量＞20倍，市售。
②发泡剂由氯化铵、亚硝酸钠组成。其中氯化铵,常温常压下为固体粉末，颗粒粒径＜0.1mm，化学纯，市售。亚硝酸钠，常温常压下为固体粉末，颗粒粒径＜0.1mm，化学纯，市售。
③乙二醇，化学纯，市售。
④双螺杆橡胶混炼机，挤出物粒径0.5～10mm可调，加热温度0～200℃可调，市售。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1：
原料(均为市售工业品)：SEBS热塑性橡胶30公斤，氯化铵10公斤，亚硝酸钠10公斤，乙二醇50公斤。严格按照上文描述的制备方法，控制挤出物尺寸5mm，可以得到4.5～5.5mm地下发泡橡胶调剖剂，储存在乙二醇纯溶液。
室内大孔道封堵模拟试验：准备渗透率20μm2的填砂管。配置质量分数3‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液，加入2％地下发泡橡胶调剖剂，混配均匀。利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度，注入量0.8PV，注入渗透率20μm2的填砂管。将填砂管在70℃下120天后测试填砂管封堵率92％。
相同试验条件下，常规水溶液凝胶120天后封堵率为45％左右，SMG聚合物微球、预交联水膨体120天后封堵率为58％左右。
实施例2：
原料(均为市售工业品)：SEBS热塑性橡胶40公斤，氯化铵15公斤，亚硝酸钠15公斤，乙二醇30公斤。严格按照上文描述的制备方法，控制挤出物尺寸3mm，可以得到2.5～3.5mm地下发泡橡胶调剖剂，储存在乙二醇纯溶液。
室内大孔道封堵模拟试验：准备渗透率10μm2的填砂管。配置质量分数3‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液，加入1％地下发泡橡胶调剖剂，混配均匀。利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度，注入量0.8PV，注入渗透率10μm2的填砂管。将填砂管在90℃下120天后测试填砂管封堵率95％。
相同试验条件下，常规水溶液凝胶120天后封堵率为52％左右，SMG聚合物微球、预交联水膨体120天后封堵率为65％左右。
实施例3：
原料(均为市售工业品)：SEBS热塑性橡胶50公斤，氯化铵5公斤，亚硝酸钠5公斤，乙二醇40公斤。严格按照上文描述的制备方法，控制挤出物尺寸1mm，可以得到0.5～1.5mm地下发泡橡胶调剖剂，储存在乙二醇纯溶液。
室内大孔道封堵模拟试验：准备渗透率1μm2的填砂管。配置质量分数3‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液，加入5‰地下发泡橡胶调剖剂，混配均匀。利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度，注入量0.8PV，注入渗透率1μm2的填砂管。将填砂管在90℃下120天后测试填砂管封堵率98％。
相同试验条件下，常规水溶液凝胶120天后封堵率为68％左右，SMG聚合物微球、预交联水膨体120天后封堵率为73％左右。
上述实施例中关于室内大孔道封堵模拟试验对比结果显示：本产品对渗透率20μm2的填砂管，在70℃下养护120天后测试填砂管封堵率90％以上，相同试验条件下，常规水溶液凝胶120天后封堵率小于50％，SMG聚合物微球、预交联水膨体120天后封堵率小于60％。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种地下发泡橡胶调剖剂，其特征在于：包括调剖剂主体，所述调剖剂主体按重量份计，包括SEBS热塑性橡胶30～50份、发泡剂10～30份、乙二醇30～50份；所述调剖剂主体的制备方法为：将原料SEBS热塑性橡胶和发泡剂按照质量配比，加入到双螺杆橡胶混炼机混炼腔体内，各原料组分互相之间搅拌均匀，设置混炼机加热温度130～140℃，恒温2～4小时，按照产品粒径大小需求调整双螺杆空隙间距，挤出物粒径为0.5～10mm的发泡橡胶颗粒混合物，并将挤出的发泡橡胶颗粒混合物放置于配方量的乙二醇纯溶液中即得到所述调剖剂主体；
所述发泡剂由氯化铵和亚硝酸钠组成；所述发泡剂中各组分的含量按重量份计为氯化铵5～15份，亚硝酸钠5～15份。
2.根据权利要求1所述的地下发泡橡胶调剖剂，其特征在于：还包括调剖剂副体，所述调剖剂副体为常用的聚合物水溶液，其与所述调剖剂主体的混合物作地下调剖堵水用，其中所述调剖剂主体的加入比例为调剖剂副体总质量的5‰～2％。
3.根据权利要求2所述的地下发泡橡胶调剖剂，其特征在于：所述聚合物水溶液为质量浓度3‰的部分水解聚丙烯酰胺水溶液。
4.权利要求1所述的地下发泡橡胶调剖剂用途，其特征在于：所述地下发泡橡胶调剖剂适用于油田开采中后期大孔道地层深部调剖堵水，其使用环境要求为地层温度≥65℃。
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