CN109779564B

CN109779564B - 一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法

Info

Publication number: CN109779564B
Application number: CN201711116429.7A
Authority: CN
Inventors: 马丽萍; 黎晓茸; 李宪文; 杨海恩; 谭俊领; 刘笑春; 唐凡; 杨棠英; 周广卿; 程辰; 薛芳芳; 徐春梅; 郑力军; 张涛
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2037-11-13
Also published as: CN109779564A

Abstract

一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，搅拌下，将海藻酸钠加入到有污水的配药池中，形成自生凝胶；然后投加堵水调驱交联体系中的聚合物，搅拌均匀；在挤注前20～400min，投加堵水调驱交联体系的其余组分，然后进行挤注施工，使自生凝胶和堵水调驱交联体系在搅拌下形成混合多相堵水剂，在注入泵的作用下被挤入井中。由于自生凝胶中的海藻酸钠与污水中钙镁离子反应生成了性能非常稳定的自生凝胶颗粒，所以自生凝胶颗粒的生成会大幅度降低污水中钙镁离子含量，并且自生凝胶颗粒的生成大幅度地降低钙镁离子浓度，提高调驱体系聚合物的溶解速度和粘度。本发明能较大幅度降低污水处理的投入成本，提高增产幅度，明显提高经济效益。

Description

一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法

技术领域

本发明涉及一种适用于高矿度、高钙镁离子油田采出污水环境下的凝胶，具体涉及一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，属于油田油水井堵水调驱技术领域。

背景技术

油田采出污水中含有较高浓度的钙镁离子，这些离子会对堵水调驱用的凝胶体系的性能产生非常严重的消极影响，钙镁离子会对聚合物的溶解性造成严重影响，由于采出污水中的高浓度的钙镁离子，使得聚合物很难溶解，溶解时间过长，不能满足作业的要求；会大幅度降低聚合物的溶液粘度，影响堵水体系的携带颗粒类堵剂的特性；会大幅减弱凝胶的交联特性以及形成凝胶后凝胶的稳定性，最终大幅度降低堵水调驱的堵塞率和有效期。

一般的聚合物或抗盐性能一般的聚合物，受污水中的高浓度的钙镁离子的影响或受到地层中钙镁离子的影响，堵水调驱成功率较低，有效期很短。

目前市面上好的抗盐聚合物价格非常昂贵，堵水调驱用量大，如果用上好的抗盐聚合物会大幅度增加措施成本，所以应用受到限制。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种堵水调驱用自生凝胶的制备方法和使用方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，搅拌下，将海藻酸钠加入到有污水的配药池中，形成自生凝胶；然后投加堵水调驱交联体系中的聚合物，搅拌均匀；在挤注前20～400min，投加堵水调驱交联体系的其余组分，然后进行挤注施工，使自生凝胶和堵水调驱交联体系在搅拌下形成混合多相堵水剂，在注入泵的作用下被挤入井中。

本发明进一步的改进在于，混合多相堵水剂中海藻酸钠质量浓度为5％～25％。

本发明进一步的改进在于，海藻酸钠为工业级。

本发明进一步的改进在于，若污水中钙镁离子浓度在3000mg/L以上，在施工压力调升0.5MPa～2.5MPa情况下，混合多相堵水剂中海藻酸钠的质量浓度为5％～15％；在施工压力调升2.5MPa～5MPa情况下，混合多相堵水剂中海藻酸钠的质量浓度为15％～25％。

本发明进一步的改进在于，当堵水调驱交联体系为弱凝胶时，包括聚合物、木质素磺酸钙盐、交联剂以及pH值调节剂，混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2％～0.8％，木质素磺酸钙盐的质量百分数为2.0％～5％，交联剂的质量百分数为0.2～0.4％，pH值调节剂的质量百分数为0.01％～0.5％；其中，聚合物为阴离子聚丙烯酰胺，交联剂为醋酸铬，pH值调节剂为醋酸。

本发明进一步的改进在于，当堵水调驱交联体系为弱凝胶时，包括聚合物、交联剂以及稳定剂，混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2％～0.5％，柠檬酸铝的质量百分数为0.1％～0.3％，硫代硫酸钠的质量百分数为0.1％～0.2％；其中，聚合物为阴离子聚丙烯酰胺，交联剂为柠檬酸铝，稳定剂为硫代硫酸钠。

本发明进一步的改进在于，当堵水调驱交联体系为强凝胶时，包括聚合物、交联剂、十二烷基苯磺酸以及醋酸；混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2～0.5％、交联剂的质量百分数为0.1％～0.2％，十二烷基苯磺酸的质量百分数为0.1％～0.2％，醋酸的质量百分数为0.001～0.05％。

本发明进一步的改进在于，聚合物为阴离子聚丙烯酰胺，交联剂为酚醛树脂或乌洛托品。

本发明进一步的改进在于，盛有污水的配药池上方设置有投加器，将海藻酸钠通过投加器加入到盛有污水的配药池中。

本发明进一步的改进在于，投加器的具体结构为：投加器为容积50L的圆形桶，桶底直径为50cm，桶底上开设有若干直径为0.5mm～3mm的通孔；相邻通孔之间的距离为2mm～3mm。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1、由于自生凝胶中的海藻酸钠与污水中钙镁离子反应生成了性能非常稳定的自生凝胶颗粒，所以自生凝胶颗粒的生成会大幅度降低污水中钙镁离子含量。

2、由于聚合物为线性高分子，如果在污水中镁离子含量很高(钙镁离子浓度大于1000mg/L)水中溶解，线性分子容易卷曲，不容易舒展，所以溶解速度较慢，导致粘度增加速度慢；相反在钙镁离子浓度较小水中，聚合物线性分子很容易舒展溶解，所以自生凝胶颗粒的生成大幅度地降低钙镁离子浓度，提高调驱体系聚合物的溶解速度和粘度。

3、由于在污水中有大量的自生凝胶颗粒的生成，使得污水中的钙镁离子从原来的以离子形式存在，变成稳定的分子形式存在，大幅度降低钙镁离子和聚合物中反应机会，使得投加的交联剂与聚合物反应的机会更多，所以提高交联体系的交联程度。

4、堵水交联体系在含有较高钙镁离子的水中形成的堵水凝胶，性能很不稳定，主要表现为由于以离子形式存在的钙镁离子的作用，而钙镁离子会取代冻胶中强度较大交联剂高分子离子键作用，使得形成堵水凝胶很容易发生脱水现象，使得冻胶变脆，失去封堵强度，所以自生凝胶颗粒的生成，较大幅度地提高形成堵水凝胶的稳定性、强度。

5、由于在配制污水中首先发生了自生凝胶颗粒凝胶化学反应，形成自生凝胶颗粒，除此之外，更重要使得用污水配制堵水的交联凝胶体系形成的堵水凝胶的稳定性和强度得到较大幅度提高，所以自生凝胶颗粒和稳定性强、强度高堵水凝胶均参与堵水或调驱，提高堵水调驱的成功率和措施的有效期。

6、一般采用污水配制堵水凝胶，要用价格更高的抗盐性好的聚合物，而且由于目前优良的抗盐的聚合物很少，所以，一般采用污水配制堵水或调驱交联体系，要花费更多的成本进行污水淡化、离子螯合处理；用污水进行配制堵水或调驱，效果很有限，而本发明能较大幅度降低污水处理的投入成本，提高增产幅度，明显提高经济效益。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明。

本发明中阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万～2800万，水解度为30％，醋酸为工业级。

一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，包括以下步骤：

1)制备投加器：在容积50L、底面直径为50cm的不锈钢或塑料圆形桶底部开设有若干直径为0.5mm～3mm的通孔，相邻通孔之间的距离为2mm～3mm。

2)将盛有工业级海藻酸钠的投加器固定在配药池上方，搅拌下，将海藻酸钠通过投加器加入到有污水的配药池中，形成自生凝胶，然后向配药池中缓慢投加堵水调驱交联体系中的聚合物(即交联主剂)，连续搅拌60min使聚合物完全溶解；在挤注前20～400min，投加堵水调驱交联体系中交联剂、稳定剂和其他试剂，然后进行挤注施工，使自生凝胶和堵水调驱交联体系在搅拌下形成混合多相堵水剂，在注入泵的作用下被挤入井中。

本发明中的堵水调驱交联体系为弱凝胶或强凝胶。

弱凝胶为流动性相对较好，凝胶强度相对较弱，选择性(油孔道和水孔道)相对较好的堵水交联体系，适应性：适合同层见水、裂缝不发育，深部调堵，非均质性较弱油层。

当堵水调驱交联体系为弱凝胶时，包括聚合物(阴离子聚丙烯酰胺，HPAM)、木质素磺酸钙盐、交联剂(有机铬类，具体为醋酸铬)以及pH值调节剂(醋酸)，混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2％～0.8％，木质素磺酸钙盐的质量百分数为2.0％～5％，交联剂的质量百分数为0.2～0.4％，pH值调节剂的质量百分数为0.01％～0.5％；

或当堵水调驱交联体系为弱凝胶时，包括聚合物(阴离子聚丙烯酰胺，HPAM)、交联剂(柠檬酸铝)以及稳定剂(硫代硫酸钠)，混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2％～0.5％，柠檬酸铝的质量百分数为0.1％～0.3％，硫代硫酸钠的质量百分数为0.1％～0.2％；

强凝胶为流动性相对较差，凝胶强度相对较强，选择性(油孔道和水孔道)相对较差的堵水交联体系。适应性：适合裂缝见水、深部裂缝调堵，非均质性较强油层，可以作为封口胶。

当堵水调驱交联体系为强凝胶时，包括聚合物(阴离子聚丙烯酰胺)、交联剂(酚醛树脂或乌洛托品)、十二烷基苯磺酸(作为固化剂)以及醋酸(作为pH调节剂)；混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2～0.5％、交联剂的质量百分数为0.1％～0.2％，十二烷基苯磺酸的质量百分数为0.1％～0.2％，醋酸的质量百分数为0.001～0.05％。

在实际的作业中，采用弱凝胶或强凝胶时，各种物质的具体的浓度，是根据具体作业时使用的配置水以及油层温度等条件进行确定的，除此之外，还要考虑，具体作业时对压力上升幅度的要求，只有这样才能保证凝胶的强度和稳定性。

若污水中钙镁离子浓度在3000mg/L以上，在施工压力调升0.5MPa～2.5MPa下，则混合多相堵水剂中海藻酸钠的质量浓度为5％～15％；如果在设计施工压力调升2.5MPa～5MPa情况下，则混合多相堵水剂中海藻酸钠的质量浓度为15％～25％。

一般情况下，在污水投加合理的海藻酸钠量(即海藻酸钠水溶液的质量浓度)，是要通过在施工前采集施工污水样品，在实验室条件下进行投加量筛选实验的。

在实验室条件下进行投加量筛选实验具体过程如下：

1、采集足够现场配制污水样品。

2、在实验室用自来水配制海藻酸钠自生凝胶溶液，海藻酸钠质量浓度分别为5％、10％、15％、20％、25％等。

3、取25mL污水，分别加入不同质量浓度(5％、10％、15％、20％、25％)、不同量的海藻酸钠，直至自生凝胶不再明显产生，从而确定自生凝胶的用量。

二、现场施工

1、在配药池中备够污水，将自生凝胶投加器固定在配药池上方，在开启搅拌装置情况下，根据室内试验筛选的投加量，加入配制好的自生凝胶(需要10min～30min)。

2、当自生凝胶投加完成后，在连续搅拌下缓慢投加堵水或调驱交联体系中的交联主剂聚合物，连续搅拌60min。

3、在挤注前30min左右，投加交联剂、稳定剂和其它用剂。

4、挤注施工，配制的自生凝胶颗粒和堵水调驱体系在搅拌下形成混合多相堵水剂，在注入泵的作用下被挤入井中。

自生凝胶投加器底部孔径大小取决于油层特征和试注期的注入压力。投加总量取决于污水含有钙镁离子的多少，也可根据施工前进行室内实验确定，除此之外，投加自生凝胶的多少还要根据施工压力变化进行调整。

一般情况下，污水中钙镁离子浓度越高，那么，在自来水中配制的海藻酸钠浓度较低；如果设计施工压力调升范围越大，那么，在自来水中配制的海藻酸钠浓度较高。

目前没有类似的通过一种物质能形成自生凝胶的方法，来达到该发明所取得的功能和效果，该发明通过在长庆油田延长统，长6主力油层，水井含油污泥调驱效果证明：实施后，压力升值幅度明显(平均升值3MPa)，有效期长，对应油井受效明显。

Claims

1.一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，其特征在于，搅拌下，将海藻酸钠加入到有污水的配药池中，形成自生凝胶；然后投加堵水调驱交联体系中的聚合物，搅拌均匀；在挤注前20～400min，投加堵水调驱交联体系的其余组分，然后进行挤注施工，使自生凝胶和堵水调驱交联体系在搅拌下形成混合多相堵水剂，在注入泵的作用下被挤入井中；

若污水中钙镁离子浓度在3000mg/L以上，在施工压力调升0.5MPa～2.5MPa情况下，混合多相堵水剂中海藻酸钠的质量浓度为5％～15％；在施工压力调升2.5MPa～5MPa情况下，混合多相堵水剂中海藻酸钠的质量浓度为15％～25％；

聚合物为分子量为1200万～2800万，水解度为30％的阴离子聚丙烯酰胺；

当堵水调驱交联体系为弱凝胶时，包括聚合物、木质素磺酸钙盐、交联剂以及pH值调节剂，混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2％～0.8％，木质素磺酸钙盐的质量百分数为2.0％～5％，交联剂的质量百分数为0.2～0.4％，pH值调节剂的质量百分数为0.01％～0.5％；其中，聚合物为阴离子聚丙烯酰胺，交联剂为醋酸铬，pH值调节剂为醋酸；

或当堵水调驱交联体系为弱凝胶时，包括聚合物、交联剂以及稳定剂，混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2％～0.5％，柠檬酸铝的质量百分数为0.1％～0.3％，硫代硫酸钠的质量百分数为0.1％～0.2％；其中，聚合物为阴离子聚丙烯酰胺，交联剂为柠檬酸铝，稳定剂为硫代硫酸钠；

当堵水调驱交联体系为强凝胶时，包括聚合物、交联剂、十二烷基苯磺酸以及醋酸；混合多相堵水剂中聚合物的质量百分数为0.2～0.5％、交联剂的质量百分数为0.1％～0.2％，十二烷基苯磺酸的质量百分数为0.1％～0.2％，醋酸的质量百分数为0.001～0.05％；交联剂为酚醛树脂或乌洛托品。

2.根据权利要求1所述的一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，其特征在于，海藻酸钠为工业级。

3.根据权利要求1中所述的一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，其特征在于，盛有污水的配药池上方设置有投加器，将海藻酸钠通过投加器加入到盛有污水的配药池中。

4.根据权利要求3中所述的一种堵水调驱用自生凝胶的使用方法，其特征在于，投加器的具体结构为：投加器为容积50L的圆形桶，桶底直径为50cm，桶底上开设有若干直径为0.5mm～3mm的通孔；相邻通孔之间的距离为2mm～3mm。