CN109971443A - 一种三相泡沫封窜剂及其制备方法、稠油开采调堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相泡沫封窜剂及其制备方法，及采用该三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，属于油田化学技术领域。该三相泡沫封窜剂，由以下重量百分数的组分组成：发泡剂0.3％、α‑淀粉3％～4％、丙烯酰胺3％～4％、引发剂0.01％～0.02％、交联剂0.1％～0.15％、控制剂0.1％～0.2％、固相颗粒0.5％～30％，余量为水。将本发明的三相泡沫封窜剂注入窜汽孔道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道，达到调堵效果；封堵效率高，渗透性可调，能很好的改善汽窜严重的问题，提高原油采收率。

Description

一种三相泡沫封窜剂及其制备方法、稠油开采调堵方法

技术领域

本发明涉及一种三相泡沫封窜剂，还涉及一种三相泡沫封窜剂的制备方法，同时还涉及一种采用三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，属于油田化学技术领域。

背景技术

随着工业的发展，石油的社会需求量与石油资源严重不足的矛盾日益加剧。如何从已开发的油田中开采出更多的油成为石油专家们的技术难题。而目前在稠油热采中，油藏经过近十几年的蒸汽吞吐开采，绝大多数吞吐井已进入高周期吞吐阶段。稠油储层注汽吞吐后，孔隙度、渗透率发生变化。随着吞吐轮次的增多，汽窜程度严重、蒸汽利用率低，体积波及系数小，导致吸汽剖面不均匀，热采效果差；甚至部分井注汽压力低，导致无功采液，无效吞吐，甚至造成水淹。因此，对于开发封堵油井汽窜的技术研究尤为重要。

现有技术CN 102181274A公开了一种颗粒型触变性化学封窜剂，由富铁低碳硫铝酸盐50份、钠基膨润土0.2份、可再分散乳胶粉2.0份、气相二氧化硅0.5份、淀粉0.5份、水40份组成，该封窜剂的水灰比达到0.75，触变性好，该封窜剂虽然耐高温，但密度较高，以沉降，固化后体积收缩严重，蒸汽绕流后继续指进，封堵后流度比较大的蒸汽仍可窜流。因此，该颗粒触变性化学封窜剂的封堵效率仍较低。

专利申请CN 103992781A也公开了一种稠油热采封窜剂及其注入方法，以软化点为59.0～69.0℃的硬质道路沥青与复配表面活性剂溶液按质量比为1.0:1～1.2:1的比例混合置于胶体磨中顺畅循环，所述的复配表面活性剂溶液按重量百分比计，由十六烷基三甲基氯化铵0.12～1.2％、十八烷基三甲基氯化铵0.02～0.2％、烷基苯磺酸钠0.01～0.1％、纳米二氧化硅0.01～0.05％和余量为水混合而成，各组分的重量含量之和为100％。该封窜剂堵水性能较好，但是抗高温性能差，不能长期稳定使用。

因此，有待于开发一种能耐稠油热采蒸汽吞吐的高温，适于长期开采，封堵寿命长，生产成本低，封堵效率又高的封窜剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相泡沫封窜剂，该三相泡沫封窜剂能耐高温，对于封堵稠油热采井的窜汽孔道有效率高。

本发明的第二个目的是提供一种三相泡沫封窜剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种采用三相泡沫封窜剂稠油开采调堵方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种三相泡沫封窜剂，由以下重量百分数的组分组成：发泡剂0.3％、α-淀粉3％～4％、丙烯酰胺3％～4％、引发剂0.01％～0.02％、交联剂0.1％～0.15％、控制剂0.1％～0.2％、固相颗粒0.5％～30％，余量为水。

优选的，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。十二烷基硫酸钠是一种表面活性物质，用于形成泡沫。

优选的，所述引发剂为过硫酸钾。过硫酸钾的作用是：α-淀粉和丙烯酰胺的交联，可以在引发剂过硫酸钾的作用下聚合为大分子物质。

优选的，所述交联剂为N,N-甲叉双丙烯酰胺。

优选的，所述控制剂为亚硫酸钠。

固相颗粒为粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的混合物，粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的质量比为1：4：(1.25～5)。树脂覆膜颗粒为覆膜砂的一种。

一种上述的三相泡沫封窜剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方量的α-淀粉、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、控制剂与水混合，搅拌至糊化完全，80℃静置，得淀粉凝胶体系；将配方量的发泡剂溶于剩余水中，然后加入固相颗粒，得混合物；

2)将所得淀粉凝胶体系与混合物混合，搅拌，即得三相泡沫封窜剂。

步骤1)中，静置的时间为30-60min。静置的目的是使丙烯酰胺聚合为聚丙烯酰胺并与α-淀粉交联形成大分子的聚合物。

步骤1)中，α-淀粉、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、控制剂与水混合时，所用的水的量为总水量的1/2～4/5。

步骤2)中，所述搅拌为7000～10000r/min搅拌5～10min。

一种采用上述的三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，包括将该三相泡沫封窜剂注入窜汽通道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道。

该固体颗粒包括所述的固相颗粒。

本发明的三相泡沫封窜剂，由发泡剂、α-淀粉、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、控制剂、固相颗粒和水组成；其中，α-淀粉，又称为预糊化淀粉，本发明通过以过硫酸钾为引发剂，N,N-甲叉双丙烯酰胺为交联剂，亚硫酸钠为控制剂，将丙烯酰胺聚合为聚丙烯酰胺并与α-淀粉交联，得到的淀粉凝胶体系，具有絮凝效果好，凝胶粘度大的优点；发泡剂用于形成泡沫，本发明的发泡剂优选为十二烷基硫酸钠，它是一种阴离子型表面活性剂，易溶于水，具有良好的渗透力、润湿力和发泡性能，而且具有遇水起泡，遇油消泡的性能；固相颗粒为粉煤灰、水泥灰和树脂覆膜颗粒的混合物，该混合物强度高，胶结性好。表面活性剂十二烷基硫酸钠能增强固相颗粒表面的疏水性，使其易于粘附于气泡壁上；同时表面活性剂十二烷基硫酸钠也能粘附于气泡壁上，防止气泡兼并。

本发明的三相泡沫封窜剂，泡沫的稳定性好，并且，随着注入深度的增加，能够不断产生新的泡沫，深入通道深层。将本发明的三相泡沫封窜剂注入窜汽孔道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道，达到调堵效果，该三相泡沫封窜剂封堵效率高，渗透性可调，耐高温、耐冲刷，能很好的改善汽窜严重的问题，提高原油采收率。该三相泡沫封窜剂对油层具有良好的保护作用，选择性好；在达到调剖封窜的同时还能最大地减少对地层的污染。

本发明的三相泡沫封窜剂的制备方法简单，成本低廉，泡沫质量高，稳定性能好，可实现高效封堵和深度调剖，具有较强的封堵强度和耐高温特性的优点。

具体实施方式

实施例1

本实施例的三相泡沫封窜剂，由以下重量百分数的组分组成：十二烷基硫酸钠0.3％、α-淀粉3％、丙烯酰胺3％、过硫酸钾0.02％、N,N-甲叉双丙烯酰胺0.1％、亚硫酸钠0.2％、固相颗粒0.5％，余量为水。

所述固相颗粒为粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的混合物，粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的质量比为1：4：1.25。

本实施例的三相泡沫封窜剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方量的α-淀粉、丙烯酰胺、过硫酸钾、N,N-甲叉双丙烯酰胺、亚硫酸钠与总水量的1/2混合，搅拌至糊化完全，80℃静置40min，得淀粉凝胶体系；将配方量的十二烷基硫酸钠溶于剩余水中，然后加入固相颗粒，得混合物；

2)将所得淀粉凝胶体系与混合物混合，7000r/min搅拌5min，即得三相泡沫封窜剂。

采用本实施例的三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，包括将该三相泡沫封窜剂注入窜汽通道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道。

实施例2

本实施例的三相泡沫封窜剂，由以下重量百分数的组分组成：十二烷基硫酸钠0.3％、α-淀粉3.5％、丙烯酰胺4％、过硫酸钾0.01％、N,N-甲叉双丙烯酰胺0.15％、亚硫酸钠0.1％、固相颗粒15％，余量为水。

所述固相颗粒为粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的混合物，粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的质量比为1：4：3。

本实施例的三相泡沫封窜剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方量的α-淀粉、丙烯酰胺、过硫酸钾、N,N-甲叉双丙烯酰胺、亚硫酸钠与总水量的4/5混合，搅拌至糊化完全，80℃静置30min，得淀粉凝胶体系；将配方量的十二烷基硫酸钠溶于剩余水中，然后加入固相颗粒，得混合物；

2)将所得淀粉凝胶体系与混合物混合，10000r/min搅拌6min，即得三相泡沫封窜剂。

采用本实施例的三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，包括将该三相泡沫封窜剂注入窜汽通道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道。

实施例3

本实施例的三相泡沫封窜剂，由以下重量百分数的组分组成：十二烷基硫酸钠0.3％、α-淀粉4％、丙烯酰胺3.5％、过硫酸钾0.015％、N,N-甲叉双丙烯酰胺0.12％、亚硫酸钠0.15％、固相颗粒30％，余量为水。

所述固相颗粒为粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的混合物，粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的质量比为1：4：5。

本实施例的三相泡沫封窜剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方量的α-淀粉、丙烯酰胺、过硫酸钾、N,N-甲叉双丙烯酰胺、亚硫酸钠与总水量的3/5混合，搅拌至糊化完全，80℃静置60min，得淀粉凝胶体系；将配方量的十二烷基硫酸钠溶于剩余水中，然后加入固相颗粒，得混合物；

2)将所得淀粉凝胶体系与混合物混合，8000r/min搅拌10min，即得三相泡沫封窜剂。

采用本实施例的三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，包括将该三相泡沫封窜剂注入窜汽通道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道。

实验例1

1)淀粉凝胶体系的粘度检测

采用布氏粘度计检测本发明实施例1的淀粉凝胶体系在恒温80℃时，初凝和成凝胶时的粘度。配制本发明实施例1的淀粉凝胶体系100mL，经检测，剪切速率为6S^-1时，该淀粉凝胶体系初凝时粘度为6099mPa.s，成凝胶时的粘度为35792mPa.s。表明本发明的淀粉凝胶体系的粘度高。

对实施例2和实施例3的淀粉凝胶体系同样按照上述方法检测凝胶粘度，实验结果表明，初凝和成凝胶时的粘度与实施例1的粘度无差异。

2)泡沫稳定性检测

配制本发明实施例1的淀粉凝胶体系200mL，初凝时，加入发泡剂十二烷基硫酸钠，用Waring Blender搅拌器在转速7000r/min下搅拌5min起泡，倒入1000ml的量筒中，在常温25℃和80℃两个不同的温度下观察液体析出能力。

结果表明，常温25℃时，一周内无液体析出，80℃时，析液的半衰期为90min，表明本发明实施例1由淀粉凝胶体系和十二烷基硫酸钠搅拌后的泡沫稳定性能好。

对实施例2和实施例3同样按照上述方法检测液体析出能力，实验结果与实施例1的结果相同。

3)悬浮能力的检测

配制本发明实施例1的三相泡沫封窜剂200mL，置入1000mL的量筒中，在常温25℃和80℃两个不同的温度静置，观察悬浮能力。

实验结果表明，常温25℃静置时，一周内量筒底部无颗粒沉积；80℃静置时，2h后颗粒基本沉降。表明本发明的实施例1的三相泡沫封窜剂悬浮稳定性好。

对实施例2和实施例3的三相泡沫封窜剂按照上述方法检测悬浮能力，实验结果与实施例1的结果相同。

实验例2

对本发明实施例1-3的三相泡沫封窜剂进行封堵能力检测。

直径2.5cm、长度10cm的填砂管3个，砂管孔隙度31.6％，渗透率10000mD，孔隙体积为155.01ml。在80℃条件下，向填砂管1-3分别注入实施例1-3的0.2PV的三相泡沫封窜剂进行封堵。封堵2h后水驱填砂管，检测封堵后的填砂管的渗透率、封堵率和压力强度。

结果表明，封堵后填砂管1的渗透率为103mD，突破压力3.0Mpa，封堵率达98.9％；填砂管2的渗透率为2830mD，突破压力为5.8Mpa，封堵率达89％；填砂管3的渗透率为1406mD，突破压力为2.2Mpa，封堵率达89.8。说明了本发明的三相泡沫封窜剂，具有很好的封堵能力及很高的抗压性能。

实验例3

对本发明实施例1-3的三相泡沫封窜剂在不同温度下的封堵效率对比，检测三相泡沫封窜剂的热稳定性。

采用规格为30cm*4.5cm*4.5cm的岩心模型9块，分为3组，组1-3分别注入实施例1-3的三相泡沫封窜剂进行封堵，封堵后将岩心分别置于80℃、150℃和300℃下24h，然后水驱，检测岩心封堵前后的渗透率和封堵率。实验结果见表1：

表1不同温度下的封堵效果比较

实验结果表明，在300℃的高温下，本发明的三相泡沫封窜剂的热稳定性仍然很好，封堵效率高达96.2％以上，与80℃、150℃的封堵率无差异，表明本发明的三相泡沫封窜剂能耐高温，热稳定性能好。

Claims (9)

1.一种三相泡沫封窜剂，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：发泡剂0.3％、α-淀粉3％～4％、丙烯酰胺3％～4％、引发剂0.01％～0.02％、交联剂0.1％～0.15％、控制剂0.1％～0.2％、固相颗粒0.5％～30％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的三相泡沫封窜剂，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的三相泡沫封窜剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。

4.根据权利要求1所述的三相泡沫封窜剂，其特征在于，所述交联剂为N,N-甲叉双丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的三相泡沫封窜剂，其特征在于，所述控制剂为亚硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的三相泡沫封窜剂，其特征在于，所述固相颗粒为粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的混合物，粉煤灰、硅酸盐水泥和树脂覆膜颗粒的质量比为1：4：(1.25～5)。

7.一种如权利要求1所述的三相泡沫封窜剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将配方量的α-淀粉、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、控制剂与水混合，搅拌至糊化完全，80℃静置，得淀粉凝胶体系；将配方量的发泡剂溶于剩余水中，然后加入固相颗粒，得混合物；

2)将所得淀粉凝胶体系与混合物混合，搅拌，即得三相泡沫封窜剂。

8.根据权利要求7所述的三相泡沫封窜剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述搅拌为7000～10000r/min搅拌5～10min。

9.一种采用如权利要求1所述的三相泡沫封窜剂的稠油开采调堵方法，其特征在于，包括将该三相泡沫封窜剂注入窜汽通道中，待泡沫成凝胶后进行蒸汽吞吐，凝胶遇蒸汽碳化后留下固体颗粒封堵窜流通道。