CN109294539A - 一种火驱井环保封窜剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种火驱井环保封窜剂及其制备方法与应用，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备所述火驱井环保封窜剂的原料包括：主剂0.5‑1％；交联剂0.02‑0.06％；固相颗粒1‑5％；纤维颗粒0.5‑1％；热稳定剂0.05‑0.1％；杀菌剂0.2‑0.6％；助排剂0.5‑1％；降滤失剂0.2‑0.8％；以及余量的水。该火驱井环保封窜剂具有良好的泵入性、耐温性，制备简单，成本低廉等特点，而且破胶时间可调，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，可有效解决火驱井受效不均、气窜现象严重而导致油井无法正常开采等生产难题。

Description

一种火驱井环保封窜剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种火驱井环保封窜剂及其制备方法与应用，属于油田开发技术领域。
背景技术
目前，辽河油田开展火烧技术的区块主要有杜66、曙13832块、高3618块、高3块、冷37块和高246块。在火驱开发过程中，由于储层在平面及纵向上发育的非均质性，极易导致平面、纵向火线推进不均匀，受效不均、气窜现象严重，以及生产井由于气窜而无法正常开采等，从而严重影响火驱开发效果。而且在火驱生产井作业过程中，受井间气窜影响，造成作业井无法正常起下管柱，必须带压作业，导致作业成本大幅度提高。
近年来，针对蒸汽驱汽窜问题，相关技术较为成熟。但是由于火烧油层属于新兴技术，火驱高温封窜技术研究尚属空白。稠油井封窜技术方面主要有常规水泥等颗粒类堵剂、高温有机冻胶、热固性树脂、凝胶颗粒堵剂、泡沫类堵水剂等类型。其中常规水泥等颗粒类堵剂存在粒径大、无选择性，易造成储层伤害；高温有机冻胶价格偏高；热固性树脂无选择性、固化速度对温度非常敏感，可控性差；凝胶颗粒堵剂无法注入地层深部；泡沫类堵水剂封堵强度太低、地层适应性差。
因此，提供一种新型火驱井环保封窜剂及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种火驱井环保封窜剂。
本发明的目的还在于提供所述火驱井环保封窜剂的制备方法。
本发明的目的还在于提供上述火驱井环保封窜剂在火驱井调剖封窜中的应用。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种火驱井环保封窜剂，其中，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备所述火驱井环保封窜剂的原料包括：
主剂0.5-1％；
交联剂0.02-0.06％；
固相颗粒1-5％；
纤维颗粒0.5-1％；
热稳定剂0.05-0.1％；
杀菌剂0.2-0.6％；
助排剂0.5-1％；
降滤失剂0.2-0.8％；
以及余量的水。
根据本发明具体实施方案，所述火驱井环保封窜剂是采用包括以下步骤的制备方法制备得到的：
(1)将主剂加入到水中，充分搅拌溶解，得到溶液A；
(2)向溶液A中加入杀菌剂、固相颗粒、纤维颗粒、热稳定剂、助排剂、降滤失剂，得到溶液B；
(3)搅拌溶液B使其中的各组分混合均匀后，加入交联剂继续搅拌以防止局部交联，得到所述火驱井环保封窜剂。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述主剂包括工业级超级胍胶或羟丙基瓜尔胶中的一种或两种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述交联剂包括硼砂或有机硼中的一种或两种的组合。
其中，本发明所用有机硼为常规物质，其可通过商购或者本领域常规制备方法制备得到，在本发明具体实施方式中该有机硼为利用硼酸盐(如Na2B4O7)与有机配位体(如LGD(OH)6)在化学助剂作用下形成的稳定的有机络合物。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述固相颗粒包括橡胶粉、矿渣粉、粉煤灰、树皮粉中的一种或几种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述橡胶粉的粒径为0.2-1mm。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述矿渣粉的粒径为5-100μm。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述粉煤灰的粒径为0.5-300μm。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述树皮粉的粒径为0.1-2mm。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述纤维颗粒的纤维长度为3-15mm，纤维抗拉强度为20-800MPa，纤维直径为10-100μm。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述纤维颗粒包括聚乙烯醇纤维、改性聚酯纤维、聚氨酯纤维中的一种或几种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述热稳定剂包括2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、硫代硫酸钠中的一种或两种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述杀菌剂包括甲醛或乌洛托品中的一种或两种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述助排剂包括聚氧乙基烷基苯基醚、聚氧乙基烷基醚、聚氧乙基脂肪酸醚酯、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的火驱井环保封窜剂中，所述降滤失剂包括低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照1:2-2:1的质量比混合所得的混合物；
优选地，所述降滤失剂包括低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照1:1的质量比混合所得的混合物。
其中，本申请所用低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐均为常规物质，其均可通过商购获得，低粘度羧甲基纤维素钠的粘度小于1000mPa·s。
另一方面，本发明还提供了所述的火驱井环保封窜剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将主剂加入到水中，充分搅拌溶解，得到溶液A；
(2)向溶液A中加入杀菌剂、固相颗粒、纤维颗粒、热稳定剂、助排剂、降滤失剂，得到溶液B；
(3)搅拌溶液B使其中的各组分混合均匀后，加入交联剂继续搅拌以防止局部交联，得到所述火驱井环保封窜剂。
根据本发明具体实施方案，该制备方法还包括将所述杀菌剂配制成质量浓度(以该水溶液的总重量为100％计算得到)为37-40％的水溶液，再将该水溶液加入溶液A中的操作。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，步骤(1)中，所述水的温度不高于90℃。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，步骤(1)中，所述水包括清水、自来水或油田污水。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，所述搅拌为以50-200r/min的速度搅拌10-15min。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(2)中，首先需要向溶液A中加入杀菌剂，最后加入降滤失剂；本发明对固相颗粒、纤维颗粒、热稳定剂、助排剂该些物质的加入顺序不做具体要求，本领域技术人员可根据现场作业需要合理调整该些物质的加入顺序，只要保证可实现本发明的目的即可。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(3)中，加入交联剂后需要继续搅拌以防止局部交联，进而可避免暂堵剂成胶不完全。
又一方面，本发明还提供了所述的火驱井环保封窜剂在火驱井调剖封窜中的应用。将本发明所提供的该火驱井环保封窜剂用于火驱井调剖封窜能够有效避免生产井由于气窜而无法正常开采等问题的发生。
经测试，本发明提供的该火驱井环保封窜剂的封堵率可达80％以上，耐温最高达200℃，有效期可达1个月以上；成胶时间可控制在2-8h，成胶后粘度为10000-15000mPa·s，封堵强度可达20MPa/m以上。
本发明所提供的该火驱井环保封窜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，而且封堵能力强，适应油藏类型广，不易污染地层，可有效解决火驱井受效不均、气窜现象严重而导致油井无法正常开采等生产难题。
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，现结合以下具体实施例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火驱井环保封窜剂，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备该火驱井环保封窜剂的原料包括：
羟丙基瓜尔胶0.5％；
有机硼0.02％；
本实施例中所用的该有机硼为利用硼酸盐(Na2B4O7)与有机配位体(LGD(OH)6)在化学助剂作用下形成的稳定的有机络合物；
橡胶粉(粒径为0.2mm)1％；
聚乙烯醇纤维(纤维长度为3mm，纤维抗拉强度为20MPa，纤维直径为10μm)0.5％；
2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸0.05％；
甲醛0.2％；
聚氧乙基烷基苯基醚0.5％；
低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液0.2％；
以及余量为40℃油田污水。
该火驱井环保封窜剂的具体制备过程为：
(1)将羟丙基瓜尔胶加入到40℃的油田污水中，充分搅拌溶解10-15min，搅拌速度为100r/min；
(2)向上述溶液中依次加入甲醛、橡胶粉、聚乙烯醇纤维、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、聚氧乙基烷基苯基醚、低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液；
(3)继续搅拌5min后再加入有机硼继续搅拌，即可得到火驱井环保封窜剂。
将本实施例制备得到的该火驱井环保封窜剂进行岩心单管模拟实验，考察岩心用火驱井环保封窜剂处理前后的渗透率变化和突破强度，实验数据见表1所示。
测定程序如下：
①岩心饱和水；
②以一定的流量注入一定量的该火驱井环保封窜剂，测试流程为可加外压、有恒温水浴的常规流程；
③把注入该火驱井环保封窜剂的岩心放在密闭容器中，在设定温度的恒温水浴中放置一段时间；
④在温度为设定温度、相同外压的条件下，以一定的流量注水，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火驱井环保封窜剂的突破压力。
表1
实验结果表明，本发明实施例1制备得到的该火驱井环保封窜剂具有很强的地层封堵能力，其有效封堵率可达80％以上，突破压力梯度可达20MPa/m以上，封堵效果理想。
实施例2
本实施例提供了一种火驱井环保封窜剂，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备该火驱井环保封窜剂的原料包括：
羟丙基瓜尔胶1％；
硼砂0.06％；
矿渣粉(粒径为100μm)5％；
改性聚酯纤维(纤维长度为15mm，纤维抗拉强度为800MPa，纤维直径为100μm)1％；
硫代硫酸钠0.1％；
乌洛托品0.6％；
聚氧乙基烷基醚1％；
低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液0.8％；
以及余量为40℃油田污水。
该火驱井环保封窜剂的具体制备过程为：
(1)将羟丙基瓜尔胶加入到40℃的油田污水中，充分搅拌溶解10-15min，搅拌速度100r/min；
(2)向上述溶液中依次加入乌洛托品、矿渣粉、改性聚酯纤维、硫代硫酸钠、聚氧乙基烷基醚、低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液；
(3)继续搅拌5min后再加入硼砂继续搅拌，即可得到火驱井环保封窜剂。
将本实施例2制备得到的该火驱井环保封窜剂，静止24小时完全凝结后，将其放置于恒温箱中，每隔24小时，调节恒温箱温度，测试其耐温性能，该火驱井环保封窜剂高温老化试验结果如表2所示。
表2
温度，℃ 80 100 120 140 160 180 200 210
状态 固体 固体 固体 固体 固体 固体 半固体 水化
失重率(％) 0 0 1.5 15.2 1.5 15.2 35.5 78.2
表2中所示的耐温性能测试的结果表明：实施例2制备得到的该火驱井环保封窜剂能够耐高温达200℃以上。随着温度的升高，该封窜剂失重率增加，当温度超过200℃时，封窜剂结构发生变化，封窜剂开始高温水化。由此看出，该火驱井环保封窜剂具有良好的耐高温性能，能够适应国内火驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐稠油开发油藏的适用条件。
实施例3
本实施例提供了一种火驱井环保封窜剂，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备该火驱井环保封窜剂的原料包括：
超级胍胶0.8％；
硼砂0.04％；
粉煤灰(粒径为300μm)3％；
改性聚酯纤维(纤维长度为10mm，纤维抗拉强度为500MPa，纤维直径为50μm)0.6％；
硫代硫酸钠0.08％；
乌洛托品0.4％；
聚氧乙基烷基醚8％；
低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液0.4％；
以及余量为40℃油田污水。
该火驱井环保封窜剂的具体制备过程为：
(1)将超级胍胶加入到40℃油田污水中，充分搅拌溶解10-15min，搅拌速度100r/min；
(2)向上述溶液中依次加入乌洛托品、粉煤灰、改性聚酯纤维、硫代硫酸钠、聚氧乙基烷基醚、低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液；
(3)继续搅拌5min后再加入硼砂继续搅拌，即可得到火驱井环保封窜剂。
将本实施例3制备得到的该火驱井环保封窜剂进行高温长期稳定性实验，表3中所示的实验数据反映高温对火驱封窜剂长期稳定性影响。
表3
稳定时间 1d 3d 7d 14d 30d 45d
脱水率，％ 0 0 3 7 16 51
从表3中可以看出，本发明实施例3制备得到的该火驱井环保封窜剂在150℃条件下，能够长期保持较强的封堵，其封堵有效期能够达到1个月以上，且水化后不会对地层造成伤害，不污染地层环境。
实施例4
记录并测试实施例1、实施例2、实施例3分别制备得到的火驱井环保封窜剂(分别记为1#、2#及3#)的成胶时间和成胶后粘度，实验数据见表4所示。
表4
样品编号 成胶时间(h) 成胶后粘度(mPa·s)
1# 2.5 14820
2# 4 13450
3# 7.5 12370
从表4中可以看出，本发明制备得到的该火驱井环保封窜剂在40℃条件下成胶时间在2-8h以内，且该火驱井环保封窜剂具有较强的成胶强度，能够对炮眼或近井地带起到封堵作用。
实施例5
本实施例提供了一种火驱井环保封窜剂，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备该火驱井环保封窜剂的原料包括：
工业级超级胍胶0.6％；
有机硼0.04％；
本实施例中所用的该有机硼为利用硼酸盐(Na2B4O7)与有机配位体(LGD(OH)6)在化学助剂作用下形成的稳定的有机络合物；
树皮粉(粒径为2mm)2％；
聚氨酯纤维(纤维长度为15mm，纤维抗拉强度为800MPa，纤维直径为100μm)0.7％；
硫代硫酸钠0.07％；
甲醛0.5％；
聚氧乙基脂肪酸醚酯0.6％；
低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液0.4％；
以及余量为40℃油田污水。
该火驱井环保封窜剂的具体制备过程为：
(1)将超级胍胶加入到40℃油田污水中，充分搅拌溶解10-15min，搅拌速度100r/min；
(2)向上述溶液中依次加入甲醛、树皮粉、聚氨酯纤维、硫代硫酸钠、聚氧乙基脂肪酸醚酯、低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照质量比为1:1混合所得的混合液；
(3)继续搅拌5min后再加入有机硼继续搅拌，即可得到火驱井环保封窜剂。
对本实施例制备得到的该火驱井环保封窜剂开展单管模型岩心实验，考察其耐蒸汽冲刷性能。实验参数：岩芯长度为5.7cm，岩芯渗透率为1387.5×10-3μm2，孔隙体积为9.8cm3，注入蒸汽质量为10.2g(1PV)，注入温度为200℃，注入流量为0.2g/min。实验结果见表5所示。
表5
注汽时间，min 5 10 20 30 40 50 60
封堵率，％ 95 89 82 76 65 55 49
表5中所示的实验结果表明，本发明实施例5制备得到的该火驱井环保封窜剂随着蒸汽冲刷时间的延长，成胶结构被破坏，最后形成水溶液被排出，当注入蒸汽体积为1PV时，该火驱井环保封窜剂对岩心的封堵率保持在50％以上，说明该火驱井环保封窜剂具有非常强的耐蒸汽冲刷能力；同时也说明该火驱井环保封窜剂在高温作用下能够降解，恢复地层渗透性。
实施例6
2018年，在辽河油田曙光采油厂和高升采油厂现场分别应用实施例5中制备得到的该火驱井环保封窜剂，进行了3口井现场试验，试验效果非常理想，所获得的实验数据见表6所示
表6
从表6中可以看出，3口火驱一线井在检泵前，平均油压、套压分别为5.2MPa和3.4MPa，施工结束后，平均油压、套压分别降到0.7MPa和0.2MPa，说明采用本发明所提供的该火驱井环保封窜剂后气窜通道被有效封堵。

Claims (21)

1.一种火驱井环保封窜剂，其特征在于，以所述火驱井环保封窜剂的总重量为100％计，制备所述火驱井环保封窜剂的原料包括：
主剂0.5-1％；
交联剂0.02-0.06％；
固相颗粒1-5％；
纤维颗粒0.5-1％；
热稳定剂0.05-0.1％；
杀菌剂0.2-0.6％；
助排剂0.5-1％；
降滤失剂0.2-0.8％；
以及余量的水。
2.根据权利要求1所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述火驱井环保封窜剂是采用包括以下步骤的制备方法制备得到的：
(1)将主剂加入到水中，充分搅拌溶解，得到溶液A；
(2)向溶液A中加入杀菌剂、固相颗粒、纤维颗粒、热稳定剂、助排剂、降滤失剂，得到溶液B；
(3)搅拌溶液B使其中的各组分混合均匀后，加入交联剂继续搅拌以防止局部交联，得到所述火驱井环保封窜剂。
3.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述主剂包括工业级超级胍胶或羟丙基瓜尔胶中的一种或两种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述交联剂包括硼砂或有机硼中的一种或两种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述固相颗粒包括橡胶粉、矿渣粉、粉煤灰、树皮粉中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求5所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述橡胶粉的粒径为0.2-1mm。
7.根据权利要求5所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述矿渣粉的粒径为5-100μm。
8.根据权利要求5所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为0.5-300μm。
9.根据权利要求5所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述树皮粉的粒径为0.1-2mm。
10.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述纤维颗粒的纤维长度为3-15mm，纤维抗拉强度为20-800MPa，纤维直径为10-100μm。
11.根据权利要求10所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述纤维颗粒包括聚乙烯醇纤维、改性聚酯纤维、聚氨酯纤维中的一种或几种的组合。
12.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述热稳定剂包括2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、硫代硫酸钠中的一种或两种的组合。
13.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述杀菌剂包括甲醛或乌洛托品中的一种或两种的组合。
14.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述助排剂包括聚氧乙基烷基苯基醚、聚氧乙基烷基醚、聚氧乙基脂肪酸醚酯、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种的组合。
15.根据权利要求1或2所述的火驱井环保封窜剂，其特征在于，所述降滤失剂包括低粘度羧甲基纤维素钠和水解聚丙烯腈铵盐按照1:2-2:1的质量比混合所得的混合物。
16.权利要求1-15任一项所述的火驱井环保封窜剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将主剂加入到水中，充分搅拌溶解，得到溶液A；
(2)向溶液A中加入杀菌剂、固相颗粒、纤维颗粒、热稳定剂、助排剂、降滤失剂，得到溶液B；
(3)搅拌溶液B使其中的各组分混合均匀后，加入交联剂继续搅拌以防止局部交联，得到所述火驱井环保封窜剂。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括将所述杀菌剂配制成质量浓度为37-40％的水溶液，再将该水溶液加入溶液A中的操作。
18.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，所述水的温度不高于90℃。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述水包括清水、自来水或油田污水。
20.根据权利要求16或17所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌为以50-200r/min的速度搅拌10-15min。
21.权利要求1-15任一项所述的火驱井环保封窜剂在火驱井调剖封窜中的应用。
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