CN107118751A - 一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂及其使用方法，涉及油田应用化学领域。由凝胶乳状液和无机物封堵剂组成，其中弱凝胶乳状液质量比为85％‑90％，无机物封堵剂质量比为10％‑15％；弱凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相对分子量为1000×104、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠、配制水，无机物封堵剂为蒙脱石。使用方法：结合油田生产数据设计调剖剂注入量，调剖剂配制完后经油田注入井注入地层，达到预设范围后静止2‑3天使调剖剂熟化，熟化后可进行后续注采作业。本发明调剖剂可有效封堵高温地层，可应用于火烧油层、蒸汽驱、SAGD、混相热流体驱等热力采油方式；弱凝胶乳状液熟化前粘度低易注入，可适应矿化度100000mg以下，并且廉价易得。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂及其使用方法，该调剖剂可改善高温储层适应性，进而可提高油层高温驱油状态的增油效果，属于油田应用化学领域。
背景技术
近年来，火烧油层、蒸汽驱、混相热流体驱等采油技术在我国很多油田进行了大规模应用和矿场实验，上述技术核心均为利用高温使地层中的原油降粘、裂解、分解，使原油更易于被采出，然而在实际生产中往往遇到地层的非均质性、高渗层、大孔道等问题，传统的调剖技术在应用于高温地层中难以发挥相应效果，例如在火烧油层中地层温度可达300-500摄氏度，传统的有机调剖剂在此温度下会发生降解、燃烧，从而失去了调剖的作用。
因此本发明提出了一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂及其使用方法，通过无机封堵剂与凝胶结合的方式对高温油层进行封堵，解决热力采油调剖困难的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，包括凝胶乳状液和无机物封堵剂，调剖剂制备时，对其不断进行搅拌使无机物封堵剂悬浮于凝胶乳状液中，待其注入高温地层后，凝胶乳状液逐步降解，悬浮其中的无机物封堵剂留在地层中形成有效封堵；本发明调剖剂可有效封堵高温地层，熟化前粘度低易注入，可适应矿化度100000mg以下，并且廉价易得。
一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，由凝胶乳状液和无机物封堵剂组成，其中无机物封堵剂质量比为10％-15％，凝胶乳状液质量比为85％-90％；凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相对分子量为1000×104、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠、配制水，其质量比为部分水解聚丙烯酰胺0.1％-0.2％、有机铬体系0.05％-0.075％、柠檬酸铝0.03％-0.05％、氟硅酸钠0.1-0.3％其余为配制水，无机物封堵剂为蒙脱石，粒径为20-100微米。
优选地，所述无机物封堵剂质量比为11％-14％，凝胶乳状液质量比为86％-89％。
更优选地，所述无机物封堵剂质量比为12.5％，凝胶乳状液质量比为87.5％。
优选地，所述凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相对分子量为1000×104、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠、配制水，其质量比为部分水解聚丙烯酰胺0.15％、有机铬体系0.06％、柠檬酸铝0.04％、氟硅酸钠0.2％，其余为配制水。
调剖剂主要作用机理为：通过较低质量分数的聚丙烯酰胺及铬铝离子交联形成粘度较低的复配聚合物，氟硅酸钠作为延时剂可有效延长成胶时间，使聚合物以较低粘度进入地层后缓慢成胶，充分封堵；乳状液配置完成时具有一定粘度可使蒙脱石粉经搅拌均匀悬浮于乳状液中，使蒙脱石粉可有效经乳状液携带注入地层中进行封堵；在高温地层中乳状液约在1个月降解，乳状液降解后，其所携带的蒙脱石粉进入地层孔道中，蒙脱石粉具有吸水膨胀作用，可起到有效的封堵作用。
耐高温无机调剖剂制备方法，包括以下步骤：
步骤1.首先对配制水进行暴氧处理，配制水采用油田污水或水源水，将配制水中含氧量降低至3mg/L以下；
步骤2.在室温条件下，依次向配制水中加入聚丙烯酰胺、有机铬体系(具体可为乳酸铬、乙酸铬、丙酸铬、丙二酸铬、水杨酸铬等其他铬体系化合物)、柠檬酸铝、氟硅酸钠，并进行匀速搅拌2-3小时，得凝胶乳状液；
步骤3.将无机物封堵剂加入凝胶乳状液中搅拌1-2小时，得耐高温无机调剖剂。
一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂的使用方法，包括以下步骤：
步骤1.结合油田实际生产数据设计调剖剂注入量；
步骤2.将配置凝胶乳状液所用药品与配制水在混合容器内混合均匀，并进行匀速搅拌2-3小时，得凝胶乳状液，将无机物封堵剂加入凝胶乳状液中搅拌1-2小时，得耐高温无机调剖剂；
步骤3.将井口油管阀门与混合容器及增压装置链接，启动增压装置，将压力提高至注入压力后，将耐高温无机调剖剂压入油管进入地层；
步骤4.注入量达到预设范围后静止2-3天使调剖剂充分熟化；
步骤5.调剖剂熟化后进行后续注采作业。
本发明相对于现有技术其优点在于：
1、针对高温油藏提高采收率技术需求，本发明设计一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，其组成包括凝胶乳状液和无机物封堵剂，其特征在于，调剖剂采用有机乳状液和无机封堵剂结合的方式，有机乳状液起到携带无机封堵剂的作用，在高温地层中有机乳状液将无机封堵剂携带至需要封堵的油层中，有机乳状液随着时间降解后，无机封堵剂可有效对地层进行封堵。
2、无机封堵剂选用蒙脱石，蒙脱石具有遇水膨胀的特性，在油层中与油层中的水相结合膨胀，可起到有效的封堵作用。
3、铬铝离子交联复配聚合物的方式及配方中应用的添加剂可使聚合物体系的矿化度适应性增强，可有效适应矿化度0mg/L-100000mg/L的配制水。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
通过室内岩心实验方法对调剖剂封堵效果进行评价，具体如下：
1、调剖剂制备：
首先对配制水进行暴氧处理，配制水采用模拟油田污水，将配制水中含氧量降低至3mg/L以下；在室温条件下，依次向配制水中加入混合聚丙烯酰胺、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠，并进行匀速搅拌2小时，得凝胶乳状液；将无机物封堵剂加入凝胶乳状液中搅拌1.5小时，得耐高温无机调剖剂。
2、配液用水，通过像蒸馏水中加入NaCl调节矿化度，最终调剖矿化度为3000mg/L。
3、具体药剂应用量为：
调剖剂中无机物封堵剂质量比为10％，凝胶乳状液质量比为90％；凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺0.1％、乙酸铬0.05％、柠檬酸铝0.03％、氟硅酸钠0.1％其余为配制水，无机物封堵剂为蒙脱石，粒径为20微米。
4、具体岩芯制造规模如下表：
实验用岩心为三层非均质岩芯(4.5cm*4.5cm*30cm)，气测渗透率分别为500×10-3μm2、1500×10-3μm2、3000×10-3μm2，通过非均质岩芯对高渗非均质油藏进行模拟。
5、驱替油为原油，室温粘度为40mPa.s。
6、封堵性能测试操作步骤如下：
(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重，取出冷却后称量其质量，记为m1；
(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配制水，观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲，将岩心取出擦拭去表面水，称重，质量记为m2；
(3)将饱和配置水的岩心放入岩心夹持器中，加围压4MPa，然后以0.4mL/min的速度向岩心中注入配置水，待压力稳定时记录该压力和流量；
(4)向岩心中正向注入配置好的耐高温无机调剖剂段塞0.2PV，记录注入时压力，静置24h待用；
(5)以2mL/min的速度进行水驱，记录出口端出第一滴水时的突破压力，待压力稳定时记录该压力和流量；
(6)全程实验在35°恒温情况下进行，根据记录结果计算出原始渗透率、堵后渗透率、封堵率、突破压力梯度、阻力系数。
7、封堵性能评价如下表
堵前渗透率为三层非均值岩芯整体渗透率，从上述结果中可得出，耐高温无机调剖剂对三层非均值岩芯的封堵性能较好，封堵率达到了90％以上。
8、驱油能力测试操作步骤如下：
(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重，取出冷却后称量其质量，记为m3；
(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配置水，观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲，将岩心取出擦拭去表面水，称重，质量记为m4；
(3)以1.5mL/min的速度向岩芯中饱和原油，驱至出口端不再出水时停泵，记录累计出水量，静置4h待用；
(4)将饱和完原油的岩芯放入岩芯夹持器，以2mL/min的速度进行蒸汽驱，蒸汽温度150摄氏度，干度100％，驱至出口端不再出油时停泵，记录出油量及采收率；
(5)以0.9mL/min的速度正向注入耐高温无机调剖剂0.2PV，停泵，静置48h待用；
(6)以2mL/min的速度进行蒸汽驱，蒸汽温度150摄氏度，干度100％，驱至含水98％时停止实验，记录出油量(含原始水驱时的出油量)，并计算各岩心最终采收率值(含原始水驱时采收率)。
9、驱油能力评价如下表：
从上述数据得知，本发明调剖剂可适用于蒸汽驱油藏，具有较强的封堵能力、驱油能力。
实施例二：
1、调剖剂制备方法：
首先对配制水进行暴氧处理，配制水采用模拟油田污水，将配制水中含氧量降低至3mg/L以下；在室温条件下，依次向配制水中加入混合聚丙烯酰胺、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠，并进行匀速搅拌3小时，得凝胶乳状液；将无机物封堵剂加入凝胶乳状液中搅拌2小时，得耐高温无机调剖剂。
2、配液用水，通过像蒸馏水中加入NaCl调节矿化度，最终调剖矿化度为8000mg/L.
3、具体药剂应用量为：
调剖剂中无机物封堵剂质量比为15％，凝胶乳状液质量比为85％；凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺0.15％、乙酸铬0.06％、柠檬酸铝0.04％、氟硅酸钠0.2％其余为配制水，无机物封堵剂为蒙脱石，粒径为60微米。
4、具体岩芯制造规模如下表：
实验用岩心为三层非均质岩芯(4.5cm*4.5cm*30cm)，气测渗透率分别为500×10-3μm2、1500×10-3μm2、3000×10-3μm2，通过非均质岩芯对高渗非均质油藏进行模拟。
5、驱替油为原油，粘度为37mPa·s。
6、封堵性能测试操作步骤如下：
(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重，取出冷却后称量其质量，记为m5；
(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配制水，观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲，将岩心取出擦拭去表面水，称重，质量记为m6；
(3)将饱和配置水的岩心放入岩心夹持器中，加围压4MPa，然后以0.4mL/min的速度向岩心中注入配置水，待压力稳定时记录该压力和流量；
(4)向岩心中正向注入配置好的耐高温无机调剖剂0.2PV，记录注入时压力，静置24h待用；
(5)以2mL/min的速度进行水驱，记录出口端出第一滴水时的突破压力，待压力稳定时记录该压力和流量；
(6)全程实验在55°恒温情况下进行，根据记录结果计算出原始渗透率、堵后渗透率、封堵率、突破压力梯度、阻力系数。
7、封堵性能评价如下表
堵前渗透率为三层非均值岩芯整体渗透率，从上述结果中可得出，无机调剖剂对三层非均值岩芯的封堵性能较好，封堵率达到了90％以上，说明该无机调剖及与中等矿化度配制水结合后封堵效果较好。
8、驱油能力测试操作步骤如下：
(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重，取出冷却后称量其质量，记为m7；
(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配置水，观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲，将岩心取出擦拭去表面水，称重，质量记为m8；
(3)以1.5mL/min的速度向岩芯中饱和原油，驱至出口端不再出水时停泵，记录累计出水量，静置4h待用；
(4)将饱和完原油的岩芯放入岩芯夹持器，全程实验在55°恒温情况下进行，以2mL/min的速度进行水驱油，驱至出口端不再出油时停泵，记录出油量及采收率；
(5)以0.9mL/min的速度正向注入无机调剖剂0.2PV，停泵，静置60h待用；
(6)正向注入烟道气和水蒸气混合物，用以模拟火烧油层技术，注入温度350摄氏度，水蒸气占比50％，烟道气占比50％，50ml/min速度注入，驱至含水98％时停止实验，记录出油量(含原始水驱时的出油量)，并计算岩心最终采收率值(含原始水驱时采收率)。
9、驱油能力评价如下表：
从上述数据得知，本发明配方具有一定的耐盐性，在模拟地层55°火烧油层采油方法情况下，具有较强的封堵能力、驱油能力。
实施例三：
1、调剖剂制备方法：
首先对配制水进行暴氧处理，配制水采用模拟油田污水，将配制水中含氧量降低至3mg/L以下；在室温条件下，依次向配制水中加入混合聚丙烯酰胺、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠，并进行匀速搅拌2小时，得凝胶乳状液；将无机物封堵剂加入凝胶乳状液中搅拌1小时，得耐高温无机调剖剂。
2、配液用水，通过像蒸馏水中加入可溶性盐类调节矿化度，最终调剖矿化度为100000mg/L.
3、具体药剂应用量为：
调剖剂中无机物封堵剂质量比为12.5％，凝胶乳状液质量比为87.5％；凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺0.2％、乳酸铬0.075％、柠檬酸铝0.05％、氟硅酸钠0.3％其余为配制水，无机物封堵剂为蒙脱石，粒径为100微米。
4、具体岩芯制造规模如下表：
实验用岩心为三层非均质岩芯(4.5cm*4.5cm*30cm)，气测渗透率分别为500×10-3μm2、1500×10-3μm2、3000×10-3μm2，通过非均质岩芯对高渗非均质油藏进行模拟。
5、驱替油为原油，实验温度为75℃，粘度为41mPa·s。
6、封堵性能测试操作步骤如下：
(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重，取出冷却后称量其质量，记为m9；
(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配制水，观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲，将岩心取出擦拭去表面水，称重，质量记为m10；
(3)将饱和配置水的岩心放入岩心夹持器中，加围压4MPa，然后以0.4mL/min的速度向岩心中注入配置水，待压力稳定时记录该压力和流量；
(4)向岩心中正向注入配置好的无机封堵剂0.2PV，记录注入无机封堵剂时的压力，静置24h待用；
(5)以2mL/min的速度进行水驱，记录出口端出第一滴水时的突破压力，待压力稳定时记录该压力和流量；
(6)全程实验在75°恒温情况下进行，根据记录结果计算出原始渗透率、堵后渗透率、封堵率、突破压力梯度、阻力系数。
7、封堵性能评价如下表
堵前渗透率为三层非均值岩芯整体渗透率，从上述结果中可得出，无机封堵剂对三层非均值岩芯的封堵性能较好，封堵率达到了90％以上，说明该无机封堵剂与高矿化度配制水结合后封堵效果较好。
8、驱油能力测试操作步骤如下：
(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重，取出冷却后称量其质量，记为m11；
(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配置水，观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲，将岩心取出擦拭去表面水，称重，质量记为m12；
(3)以1.5mL/min的速度向岩芯中饱和原油，驱至出口端不再出水时停泵，记录累计出水量，静置4h待用；
(4)将饱和完原油的岩芯放入岩芯夹持器，全程实验在75°恒温情况下进行，以2mL/min的速度进行水驱油，驱至出口端不再出油时停泵，记录出油量及采收率；
(5)以0.9mL/min的速度正向注入无机封堵剂0.2PV，停泵，静置72h待用；
(6)进行正向水驱实验，驱至含水98％时停止实验，记录出油量(含原始水驱时的出油量)，并计算岩心最终采收率值(含原始水驱时采收率)。
9、驱油能力评价如下表：
从上述数据得知，本发明配方具有一定的耐盐性，在模拟地层75°水驱采油情况下，具有较强的封堵能力、驱油能力。
Claims (6)
1.一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，包括凝胶乳状液和无机物封堵剂，其中凝胶乳状液质量比为85％-90％，无机物封堵剂质量比为10％-15％；凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相对分子量为1000×104、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠、配制水，其质量比为部分水解聚丙烯酰胺0.1％-0.2％、有机铬体系0.05％-0.075％、柠檬酸铝0.03％-0.05％、氟硅酸钠0.1-0.3％，其余为配制水，无机物封堵剂为蒙脱石，粒径为20-100微米。
2.如权利要求1所述的一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，其特征在于，所述无机物封堵剂质量比为11％-14％，凝胶乳状液质量比为86％-89％。
3.如权利要求1所述的一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，其特征在于，所述无机物封堵剂质量比为12.5％，凝胶乳状液质量比为87.5％。
4.如权利要求1所述的一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，其特征在于，所述凝胶乳状液包括部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相对分子量为1000×104、有机铬体系、柠檬酸铝、氟硅酸钠、配制水，其质量比为部分水解聚丙烯酰胺0.15％、有机铬体系0.06％、柠檬酸铝0.04％、氟硅酸钠0.2％，其余为配制水。
5.如权利要求4所述的一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂，其特征在于，所述有机铬体系可以为乳酸铬、乙酸铬、丙酸铬、丙二酸铬、水杨酸铬或其他具有交联性的铬体系化合物。
6.一种适用热力采油的无机凝胶调剖剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.结合油田实际生产数据设计调剖剂注入量；
步骤2.将配置凝胶乳状液所用药品与配制水在混合容器内混合均匀，并进行匀速搅拌2-3小时，得凝胶乳状液，将无机物封堵剂加入凝胶乳状液中搅拌1-2小时，得耐高温无机调剖剂；
步骤3.将井口油管阀门与混合容器及增压装置链接，启动增压装置，将压力提高至注入压力后，将耐高温无机调剖剂压入油管进入地层；
步骤4.注入量达到预设范围后静止2-3天使调剖剂充分熟化；
步骤5.调剖剂熟化后进行后续注采作业。
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