CN106566500B - 一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法及应用,其中制备方法,包括以下步骤:(1)称取一定量的稻壳将其装入碳化罐;(2)将碳化罐放入恒温养护箱,调节加热温度至200~270℃,并于此温度下恒温2~3小时对稻壳进行碳化处理;(3)将经碳化处理的稻壳取出,待稻壳冷却后对其进行粉碎、筛分,即得碳化稻壳粉颗粒调驱剂。本发明所述的一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法,稻壳可广泛市购,其碳化加工简单易操作,属于废物再利用,成本极其低廉,其制备的碳化稻壳粉颗粒调驱剂:相比其他调驱剂,无毒无害,绿色环保;与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液按一定质量比混配后,对地层深部大孔道的调剖封堵率可达到90%以上。

Description

一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法及应用
技术领域
本发明属于油水井调剖堵水领域,尤其是涉及一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法及应用。
背景技术
油田三次采油聚合物驱是通过增加水相粘度,降低水油的流度比,提高驱动液的波及系数,从而提高原油的采收率。但在投入注聚开发前,注聚区块一般都经过了多年注水开发,地层中已存在高渗透带或大孔道。注聚过程中聚合物溶液容易沿阻力小的高渗透带和大孔道指进或窜流,并且在对应油井中采出,降低了注入液波及体积。不但造成聚合物浪费,而且难以形成高质量的聚合物段塞,造成油井不见效或见效期短。
油水井调剖堵水技术正是通过对地层中的大孔道进行封堵,扩大注水/聚合物有效波及体积,有效驱替地层中含油部位,实现增油降水/聚合物的目的。
油水井调剖堵水技术对地层大孔道的封堵需要使用调堵剂。目前已开发并应用矿场的调堵剂主要有水泥类、树脂类、交联聚合物冻胶类、颗粒类、沉淀类、微生物类及复合类等百余种调堵药剂体系。但各种调堵剂根据油藏及地层条件、井筒状况的不同,都有严格的应用限制。
已开发的调堵剂在以下技术需求方面仍存在不足或有进一步改进空间:
1)随着国际油价持续低迷,油田各项增产措施的成本受到严重挤压,调堵剂需要更低成本;
2)大部分油井在经过多轮次调剖调驱后,尤其是三次采油聚合物驱替过程中,对地层孔道的破坏加剧,地层大孔道向远离井口方向且广泛发育,需要大剂量、可深部注入的调堵剂,同时调堵剂不能对三次采油聚合物驱替产生降粘等不利影响;
3)国家对进入地层的化学药剂的管制逐渐严格,调堵剂应具备环保性。
综上所述,对更低成本、环保、注入性好的调驱剂的研发和使用是今后各油田油水井调剖堵水必然趋势。
稻壳是稻米加工过程中数量最大的副产品,主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。稻壳来源广泛,但绝大部分稻壳作为废弃垃圾处理,成本非常低廉。
国内外针对稻壳利用的研究现状如下:
1)稻壳的广度利用:通过将稻壳作肥料、饲料、燃料来参与农业再生产过程的循环,从而到达培肥地力,保护农业环境,促进农业持续发展的目的。
2)稻壳的深度利用:利用稻壳作工业原料,进行造纸、制造纤维板等;并进一步利用其木质素、纤维素来制造化工产品。
3)研究报道,稻壳经机械活化,对稻壳中的纤维素进行醚化等改性处理后,通过絮凝、混凝以及交联作用,可获得有机凝胶与无机凝胶结合的凝胶调剖剂。
预采用稻壳作为调驱剂需要解决的技术问题:
1)稻壳主要成分木质素可明显降低调驱用聚丙烯酰胺水溶液粘度,因此不能直接将稻壳作为调驱剂聚丙烯酰胺水溶液的混配颗粒。
2)可市购的碳化稻壳粉目前仅应用于炼钢、制备高纯硅、吸附材料等其他工业。同时由于碳化温度过高,稻壳失水太多,导致稻壳易脆裂,刚度太低,市购的碳化稻壳粉不具备调驱用颗粒物通过物理堵塞地层孔道,提高堵水强度的基本性能。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法,以制备一种可克服现有调剖技术产品中不足的碳化稻壳粉颗粒调驱剂,使其满足低成本、环保和可大量注入性等特性,同时不对聚合物驱造成降粘影响,可有效应用于油田石油开采三次采油注聚(聚表二元驱)区发育大孔道地层的油水井调剖堵水。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取一定量的稻壳将其装入碳化罐;
(2)将碳化罐放入恒温养护箱,调节加热温度至200~270℃,并于此温度下恒温2~3小时对稻壳进行碳化处理;
(3)将经碳化处理的稻壳取出,待稻壳冷却后对其进行粉碎、筛分,即得碳化稻壳粉颗粒调驱剂。
优选的,所述步骤(1)中的稻壳含水率低于20%。
优选的,所述步骤(1)中将稻壳装入碳化罐后,保证碳化罐不完全封闭且稻壳不溢出。
优选的,所述碳化罐材质为不锈钢材质。
优选的,所述步骤(3)稻壳粉碎后粒度为45~300目。
上述碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法所采用的原料及设备:
①农业副产品稻壳,需含水20%以下,市售。
②试验用耐高温不锈钢材质碳化罐。本体为一内径5cm,壁厚0.5cm,长度20cm的圆筒,一端密封、另一端有外螺纹和不锈钢盖,不锈钢盖通过内螺纹螺纹和本连体链接,定制。工业应用需要定制内容积更大的碳化罐。
③恒温养护箱,容积125升,加热温度0~350℃可调,市售。
④粉碎机,可将固体颗粒粉碎到45~300目,市售。
上述碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法中对稻壳进行的碳化目的:
稻壳主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。直接使用稻壳调剖有两点不足:
1)稻壳中的木质素会降低常用调剖剂部分水解聚丙烯酰胺水溶液的粘度。
2)稻壳会被细菌分解而失效。
控制合适的碳化温度,木质素等酚类物质先后经历自由水脱水干燥、热解反应官能团断裂演变、表面焦炭化等过程后,可消除该组分对调驱剂携带液部分水解聚丙烯酰胺水溶液的降粘影响,同时保证稻壳具备初始未碳化时的强度,具备堵塞地层孔道的堵水能力。此外经过碳化的稻壳粉在地层中不会被细菌分解。
本发明的另一目的在于提出一种根据如上所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法制备的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,以将其应用于地层深部大孔道的堵塞。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种根据如上所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法制备的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,将所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液按一定质量配比混合均匀后,经调剖泵注入地层深部大孔道。
优选的,所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液的质量配比为1:100~1:200;所述部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液中聚丙烯酰胺聚合物的质量浓度为1.5~3‰。
优选的,所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液的混合溶液对地层深部大孔道的封堵率在90%以上。
应用上述碳化稻壳粉颗粒调驱剂调剖堵水的原理:将碳化稻壳粉颗粒调驱剂与常用部分水解聚丙烯酰胺水溶液混配,二者简单混合后,经调剖泵注入地层深部大孔道。碳化稻壳物理堵塞大孔道地层孔隙,从而阻挡注入水窜流,实现大孔道地层调剖堵水目的。
应用上述碳化稻壳粉颗粒调驱剂调剖堵水性能检测:
(1)碳化稻壳粉颗粒对常用部分水解聚丙烯酰胺水溶液粘度的影响:将将所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液按一定质量配比混合均匀后,于60℃下,密闭静置24h后,测混合液体系的抗剪切粘度。
(2)碳化稻壳粉颗粒调驱剂调剖堵水封堵率采用室内大孔道封堵模拟试验检测。室内大孔道封堵模拟试验为:准备渗透率10μm2的填砂管,利用平流泵将碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液的混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率10μm2的填砂管。将填砂管置于在60℃环境下,于120天后测试填砂管封堵率。
相对于现有技术,本发明所述的一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法具有以下优势:
本发明所述的一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法,稻壳可广泛市购,其碳化加工简单易操作,属于废物再利用,成本极其低廉,其制备的碳化稻壳粉颗粒调驱剂:
(1)相比其他调驱剂,无毒无害,绿色环保;
(2)相比较普通粘土轻,不易发生近井沉降,同时,由于经过机械粉碎后,筛分为不同粒径颗粒,其随调驱剂携带液可实现深部远井距堵水;
(3)与现有部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液按一定质量比混配后,几乎不影响聚丙烯酰胺聚合物水溶液的粘度,其对地层深部大孔道的调剖封堵率可达到90%以上。
所述一种根据如上所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法制备的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用与上述一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
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。
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。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
将1Kg稻壳(含水率低于20%)加入到碳化罐中,不完全密闭,且保证稻壳不溢出;将碳化罐放入恒温养护箱,调节加热温度至270℃,并于此温度下恒温3小时对稻壳进行碳化处理;再将经碳化处理的稻壳取出,待稻壳冷却后对其进行粉碎、筛分,即得粒度为0.1~0.2mm的碳化稻壳粉,即本实施例所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂。
配置2‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液(抗剪切粘度130mPa.s,聚丙烯酰胺分子量为2500万),加入1%碳化稻壳粉,混配均匀,将混合溶液于60℃下,密闭静置24h后,该混合液体系的抗剪切粘度130mPa.s,未出现混合液体系的增粘或降粘现象。室内大孔道封堵模拟试验:准备渗透率10μm2的填砂管,利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率10μm2的填砂管,将填砂管在60℃下120天后测试填砂管封堵率95%。
对比例1
配置2‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液(抗剪切粘度130mPa.s,聚丙烯酰胺分子量为2500万),加入1%未碳化稻壳粉,混配均匀,将混合溶液于60℃下,密闭静置24h后,该混合液体系的抗剪切粘度30mPa.s,出现混合液体系的明显降粘现象,混合液体系携带稻壳粉颗粒注入地层深部的能力变差。室内大孔道封堵模拟试验:准备渗透率10μm2的填砂管,利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率10μm2的填砂管,将填砂管在60℃下120天后测试填砂管封堵率32%。
此外,相同试验条件下,常规水溶液凝胶120天后封堵率为54%左右、预交联水膨体120天后封堵率为65%左右。
实施例2
将1Kg稻壳(含水率低于20%)加入到碳化罐中,不完全密闭,且保证稻壳不溢出;将碳化罐放入恒温养护箱,调节加热温度至200℃,并于此温度下恒温2小时对稻壳进行碳化处理;再将经碳化处理的稻壳取出,待稻壳冷却后对其进行粉碎、筛分,即得粒度为0.2~0.4mm的碳化稻壳粉,即本实施例所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂。
配置2‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液(抗剪切粘度130mPa.s,聚丙烯酰胺分子量为2500万),加入1%碳化稻壳粉,混配均匀,将混合溶液于60℃下,密闭静置24h后,该混合液体系的抗剪切粘度112mPa.s,未出现混合液体系的增粘或降粘现象。室内大孔道封堵模拟试验:准备渗透率30μm2的填砂管,利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率30μm2的填砂管,将填砂管在60℃下120天后测试填砂管封堵率90%。
对比例2
配置2‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液(抗剪切粘度130mPa.s,聚丙烯酰胺分子量为2500万),加入1%未碳化稻壳粉,混配均匀,将混合溶液于60℃下,密闭静置24h后,该混合液体系的抗剪切粘度33mPa.s,出现混合液体系的明显降粘现象,混合液体系携带稻壳粉颗粒注入地层深部的能力变差。室内大孔道封堵模拟试验:准备渗透率30μm2的填砂管,利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率30μm2的填砂管,将填砂管在60℃下120天后测试填砂管封堵率37%。
此外,相同试验条件下,常规水溶液凝胶120天后封堵率为45%左右、预交联水膨体120天后封堵率为55%左右。
实施例3
将1Kg稻壳(含水率低于20%)加入到碳化罐中,不完全密闭,且保证稻壳不溢出;将碳化罐放入恒温养护箱,调节加热温度至235℃,并于此温度下恒温2小时对稻壳进行碳化处理;再将经碳化处理的稻壳取出,待稻壳冷却后对其进行粉碎、筛分,即得粒度为0.2~0.4mm的碳化稻壳粉,即本实施例所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂。
配置2‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液(抗剪切粘度130mPa.s,聚丙烯酰胺分子量为2500万),加入1%碳化稻壳粉,混配均匀,将混合溶液于60℃下,密闭静置24h后,该混合液体系的抗剪切粘度125mPa.s,未出现混合液体系的增粘或降粘现象。室内大孔道封堵模拟试验:准备渗透率20μm2的填砂管,利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率20μm2的填砂管,将填砂管在60℃下120天后测试填砂管封堵率93%。
对比例3
配置2‰部分水解聚丙烯酰胺水溶液(抗剪切粘度130mPa.s,聚丙烯酰胺分子量为2500万),加入1%未碳化稻壳粉,混配均匀,将混合溶液于60℃下,密闭静置24h后,该混合液体系的抗剪切粘度31mPa.s,出现混合液体系的明显降粘现象,混合液体系携带稻壳粉颗粒注入地层深部的能力变差。室内大孔道封堵模拟试验:准备渗透率20μm2的填砂管,利用平流泵将混配液以10ml/min注入速度,注入量1.0PV,注入渗透率20μm2的填砂管,将填砂管在60℃下120天后测试填砂管封堵率35%。
此外,相同试验条件下,常规水溶液凝胶120天后封堵率为49%左右、预交联水膨体120天后封堵率为57%左右。
对比例1-3中水溶液凝胶和预交联水膨体来源说明:
水溶液凝胶抗剪切强度3.2万mPa.s,其体系组成为:3‰聚合物、3‰交联剂主剂、3‰交联剂辅剂;其中:
(1)各组分含量均为质量分数;
(2)聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺,型号为BHHP-113,产品标准Q/12DGY 3865-2014,分子量≥2500万,由大港油田滨港公司生产;
交联剂主剂采油用交联剂低聚多酚类交联剂主剂,型号为I型,产品标准Q/12DGY3805-2014,由大港油田滨港公司生产;
交联剂辅剂采油用交联剂低聚多酚类交联剂添加剂,型号为I型,产品标准Q/12DGY 3805-2014,由大港油田滨港公司生产。
预交联水膨体采油用体膨颗粒调剖剂聚合物共聚,型号为BHTP-608,产品标准Q/12DGY 3807-2014,粒径范围0.5~1mm,由大港油田滨港公司生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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 (7)

1.一种碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:将碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液按一定质量配比混合均匀后,经调剖泵注入地层深部大孔道;
所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取一定量的稻壳将其装入碳化罐;
(2)将碳化罐放入恒温养护箱,调节加热温度至200~270℃,并于此温度下恒温2~3小时对稻壳进行碳化处理;
(3)将经碳化处理的稻壳取出,待稻壳冷却后对其进行粉碎、筛分,即得碳化稻壳粉颗粒调驱剂。
2.根据权利要求1所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:所述步骤(1)中的稻壳含水率低于20%。
3.根据权利要求1所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:所述步骤(1)中将稻壳装入碳化罐后,保证碳化罐不完全封闭且稻壳不溢出。
4.根据权利要求1所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:所述碳化罐材质为不锈钢材质。
5.根据权利要求1所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:所述步骤(3)稻壳粉碎后粒度为45~300目。
6.根据权利要求1所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液的质量配比为1:100~1:200;所述部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液中聚丙烯酰胺聚合物的质量浓度为1.5~3‰。
7.根据权利要求1所述的碳化稻壳粉颗粒调驱剂的应用,其特征在于:所述碳化稻壳粉颗粒调驱剂与部分水解聚丙烯酰胺聚合物水溶液的混合溶液对地层深部大孔道的封堵率在90%以上。
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