CN110628399A - 封堵裂缝的封堵剂及其封堵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种封堵裂缝的封堵剂及其封堵方法。该封堵剂包括第一组分和第二组分。第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂、引发剂；第二组分包括非可溶性固体颗粒和聚合物溶液。采用上述封堵剂不仅能够实现对油藏裂缝的有效封堵，同时有机凝胶‑颗粒的立体网络封堵体系的形成还使得其具有较高的封堵强度和耐冲刷性能。此外由于第一组分和第二组分在注入前具有良好的注入性，因而采用本申请提供的上述封堵剂不仅具有良好的封堵性能，同时还具有优异的注入性。

Description

封堵裂缝的封堵剂及其封堵方法
技术领域
本发明涉及油藏开采领域，具体而言，涉及一种封堵裂缝的封堵剂及其封堵方法。
背景技术
在油田的开发过程中，裂缝性油藏的开发面临严重的水窜或剂窜(如聚合物窜、表面活性剂窜和冻胶窜等)，导致注水、聚合物或表面活性剂无效循环，严重影响开发效果，从而影响油田的采收率。
为了解决裂缝性油藏窜流问题，目前多采用聚合物冻胶、无机凝胶、颗粒物或复合体系进行封堵。现有文献提供了一种封堵方法，该方法中先用冻胶携带高吸水树脂，后续注入的丙凝体系作为封口段塞。无机凝胶(如水泥)封堵性好，但注入性较差。采用颗粒物进行封堵的工艺存在无法注入封堵剂，或虽能注入但封堵效果较差的问题。采用丙凝体系作为冻胶携带高吸水树脂进行封口时，由于丙凝体系粘度低，这会导致中低渗油藏的不可逆的污染。由此可见，上述封堵方法很难实现对裂缝的深部封堵。
要实现裂缝的有效封堵，需要满足配方的注入性和强的封堵性能。为解决裂缝性窜流通道深部封堵问题，有必要提供一种适合于裂缝型的深部封堵配方及注入工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种封堵裂缝的封堵剂及其封堵方法，以解决现有的封堵剂无法兼具良好的封堵性和良好的注入性的问题。
为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种封堵裂缝的封堵剂，封堵剂包括：第一组分和第二组分。第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂、引发剂；及第二组分包括非可溶性固体颗粒、第二反应型高聚物和水。
进一步地，按重量份计，第一组分包括：0.1～0.3份的第一反应型高聚物、5～10份的聚合单体和0.005～0.03份的交联剂、0.1～1.0份的引发剂。
进一步地，按重量份计，第二组分包括0.1～1份的非可溶性固体颗粒和0.1～0.3份的第二反应型高聚物。
进一步地，非可溶性固体颗粒选自珍珠岩和/或橡胶颗粒；优选地，溶液包括第二反应型高聚物和水。
进一步地，将第一反应型高聚物和第二反应型高聚物的总重量记为A，非可溶性固体颗粒、A及聚合单体的重量比为0.2～1.0:0.1～0.3:5～8。
进一步地，封堵剂还包括第三组分，第三组分为第三反应型高聚物与水的混合液。
进一步地，第一反应型高聚物、第二反应型高聚物和第三反应型高聚物分别独立地选自粘均分子量为2×107～3.5×107，水解度为20～30％的阴离子聚丙烯酰胺。
进一步地，聚合单体为丙烯酰胺和/或丙烯酸；优选地，交联剂为N,N-二甲基双丙烯酰胺；优选地，引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠组成的组中的一种或多种。
进一步地，封堵剂还包括外加水。
本申请另一方面还提供了一种采用上述封堵剂进行封堵的方法，方法包括：
S1，将第二组分注入需要封堵的地层的裂缝中，第二组分包括非可溶性固体颗粒、第二反应型高聚物和水；
S2，将第一组分注入地层的裂缝中，第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂和引发剂。
进一步地，在步骤S2之后，方法还包括步骤S3：将第三组分注入地层的裂缝中，第三组分为第三反应型高聚物与水的混合液；优选地，在步骤S3之后，方法还包括步骤S4：将外加水注入地层的裂缝中。
应用本发明的技术方案，在油藏封堵过程中上述封堵剂中的第一反应型高聚物和聚合单体，在引发剂及油藏温度的作用下能够发生接枝聚合反应，形成高分子有机聚合物(有机凝胶)，并在交联剂的作用下，使其交联形成网状结构，从而能够实现对裂缝的有效填充。同时非可溶性固体颗粒分散在溶剂中形成第二组分后，然后将第二组分注入待封堵的裂缝中，其能够起到骨架支撑作用。将二者进行配合使用，形成有机聚合物能够将上述非可溶性固体颗粒进行包裹，进而在裂缝中形成有机凝胶-颗粒的立体网络封堵体系。相比于现有的封堵剂，采用上述封堵剂不仅能够实现对油藏裂缝的有效封堵，同时有机凝胶-颗粒的立体网络封堵体系的形成还使得其具有较高的封堵强度和耐冲刷性能。此外由于第一组分和第二组分在注入前具有良好的注入性，因而采用本申请提供的上述封堵剂不仅具有良好的封堵性能，同时还具有优异的注入性。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的封堵剂存在无法兼具良好的封堵性和良好的注入性的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种封堵剂，该封堵剂包括第一组分和第二组分，第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂和引发剂；及第二组分包括非可溶性固体颗粒和溶剂。
在油藏封堵过程中，上述封堵剂中的第一反应型高聚物和聚合单体，在引发剂及油藏温度的作用下能够发生接枝聚合反应，形成高分子有机聚合物(有机凝胶)，并在交联剂的作用下，使其交联形成网状结构，从而能够实现对裂缝的有效填充。同时非可溶性固体颗粒分散在溶剂中形成第二组分后，然后将第二组分注入待封堵的裂缝中，其能够起到骨架支撑作用。将二者进行配合使用，形成有机聚合物能够将上述非可溶性固体颗粒进行包裹，进而在裂缝中形成有机凝胶-颗粒的立体网络封堵体系。相比于现有的封堵剂，采用上述封堵剂不仅能够实现对油藏裂缝的有效封堵，同时有机凝胶-颗粒的立体网络封堵体系的形成还使得其具有较高的封堵强度和耐冲刷性能。此外由于第一组分和第二组分在注入前具有良好的注入性，因而采用本申请提供的上述封堵剂不仅具有良好的封堵性能，同时还具有优异的注入性。
优选地，上述封堵剂及注入工艺适于裂缝型强窜流通道的封堵，对裂缝型油藏的水窜、聚窜、凝胶窜等具有很好的控制作用。在具有裂缝型强窜流特征油藏的水驱、聚合物驱、复合驱、深部调驱技术等应用中具有较广的应用前景。
本申请提供的封堵剂不仅具有良好的较高的封堵强度和耐冲刷性能，还具有良好的注入性。在一种优选的实施方式中，按重量份计，第一组分包括：0.1～0.3份的第一反应型高聚物、5～8份的聚合单体、0.005～0.03份的交联剂和0.1～1.0份的引发剂。第一组分中各组分的重量比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高上述封堵剂的封堵强度和耐冲刷性能。
在一种优选的实施方式中，按重量份计，第二组分包括0.1～1份的非可溶性固体颗粒和0.1～0.3份的第二反应型高聚物。
优选地，非可溶性固体颗粒选自珍珠岩和/或橡胶颗粒。珍珠岩和橡胶颗粒具有较好的抗压强度，有利于进一步提高封堵剂的封堵强度及耐冲刷性能。
在一种优选的实施方式中，将第一反应型高聚物和第二反应型高聚物的总重量记为A，非可溶性固体颗粒、A及聚合单体的重量比为0.2～1.0:0.1～0.3:5～8。非可溶性固体颗粒、第一反应型高聚物和第二反应型高聚物的总重量及聚合单体的重量比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高封堵效果。更优选地，非可溶性固体颗粒、A及聚合单体的重量比为0.5:0.2:6。
在一种优选的实施方式中，封堵剂还包括第三组分，第三组分为第三反应型高聚物与水的混合液。加入第三组分能够将在先注入的组分往油藏的深部转移，从而有利于提高油藏的封堵深度。
本申请提供的封堵剂中第一组分、第二组分和第三组分及水的重量均采用相同的量纲。
在一种优选的实施方式中，第一反应型高聚物、第二反应型高聚物和第三反应型高聚物分别独立地选自粘均分子量为2×107～3.5×107，水解度为20～30％的阴离子聚丙烯酰胺。
本申请提供的第一反应型高聚物、第二反应型高聚物、第三反应型高聚物的种类可以相同或不同。选用阴离子聚丙烯酰胺作为所需的反应型高聚物，使得封堵剂具有选择性进入裂缝、耐稀释性和聚合时间可控等优点。
第一组分、第二组分和第三组分注入完毕后，再注入额外的水以清洗封堵剂注入时使用的管路。注水量可以根据实际进行增减量。
本申请提供的封堵剂中第一组分、第二组分和第三组分及水的重量均采用相同的量纲。
第一组分中聚合单体可以选用本领域中常规的聚合单体。在一种优选的实施方式中，聚合单体包括但不限于丙烯酰胺和/或丙烯酸。上述几种聚合单体均属于丙烯酰胺类聚合单体，这有利于进一步提高封堵剂的封堵强度和耐冲刷性能。
封堵剂中使用的交联剂可以选用本领域常用的交联剂。优选地，交联剂包括但不限于N,N-二甲基丙烯酰胺。
封堵剂中使用的引发剂可以选用本领域常用的引发剂。在一种优选的实施方式中，引发剂包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠组成的组中的一种或多种。上述几种引发剂具有较低的引发活性，且成本较低，因而选用上述引发剂有利于降低封堵成本。
为了更好地理解本申请，本申请另一方面还提供了一种采用上述封堵剂进行封堵的方法，方法包括：
S1，将第二组分注入需要封堵的地层的裂缝中，第二组分包括非可溶性固体颗粒、第二反应型高聚物和水；
S2，将第一组分注入地层的裂缝中，第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂和引发剂。
相比于现有的封堵剂，采用上述封堵剂不仅能够实现对油藏裂缝的有效封堵，同时有机凝胶-颗粒的立体网络封堵体系的形成还使得其具有较高的封堵强度和耐冲刷性能。由于第一组分和第二组分在注入前具有良好的注入性，因而采用本申请提供的上述封堵剂不仅具有良好的封堵性能，同时还具有优异的注入性。上述封堵方法简单，且具有良好的封堵效果。
优选地，在步骤S2之后，方法还包括步骤S3：将第三组分注入地层的裂缝中，第三组分为第三反应型高聚物与水的混合液；加入第三组分能够将在先注入的组分往油藏的深部转移，从而有利于提高油藏的封堵深度。
优选地，在步骤S3之后，方法还包括步骤S4：将外加水注入地层的裂缝中。注入额外的水以清洗封堵剂注入时使用的管路。注水量可以根据实际进行增减量。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例及对比例中各组分的用量均以重量份表示。
实施例1
该深部封堵剂的组成为：
第一组分：7份的丙烯酰胺，0.2份的阴离子聚丙烯酰胺，0.5份的过硫酸铵，0.001份的N，N-二甲基双丙烯酰胺。
第二组分：0.5份的非可溶性固体颗粒(珍珠岩颗粒)和0.2份的阴离子聚丙烯酰胺。
第三组分：0.2份的阴离子聚丙烯酰胺。
水：根据第一组分、第二组分和第三组分的用量补足100份。
实施例2
该深部封堵剂的组成为：
第一组分：5份的丙烯酰胺，0.1份的阴离子聚丙烯酰胺，0.1份的过硫酸铵；0.005份的N，N-二甲基双丙烯酰胺，阴离子聚丙烯酰胺分子量2000万，水解度20％。
第二组分：0.1份的非可溶性固体颗粒(珍珠岩颗粒)和0.1份的阴离子聚丙烯酰胺。
第三组分：0.1份的阴离子聚丙烯酰胺。
水：根据第一组分、第二组分和第三组分的用量补足100份。
实施例3
该深部封堵剂的组成为：
第一组分：8份的丙烯酰胺，0.3份的阴离子聚丙烯酰胺，1.0份的过硫酸铵；0.03份的N，N-二甲基双丙烯酰胺，余量为水。所述的颗粒为橡胶颗粒。阴离子聚丙烯酰胺的分子量为3500万，水解度30％。
第二组分：1份的非可溶性固体颗粒(珍珠岩颗粒)和0.3份的阴离子聚丙烯酰胺。
第三组分：0.3份的阴离子聚丙烯酰胺。
水：根据第一组分、第二组分和第三组分的用量补足100份。
实施例4
该深部封堵剂的组成为：
第一组分：8份的丙烯酰胺，0.1份的阴离子聚丙烯酰胺，1.0份的过硫酸铵；0.1份的N，N-二甲基双丙烯酰胺。
第二组分：0.1份的非可溶性固体颗粒(珍珠岩颗粒)和0.1份的阴离子聚丙烯酰胺。
第三组分：0.1份的阴离子聚丙烯酰胺。
水：根据第一组分、第二组分和第三组分的用量补足100份。
实施例5
该深部封堵剂的组成为：
第一组分：6份的丙烯酰胺，0.2份的阴离子聚丙烯酰胺，0.5份的过硫酸铵；0.02份的N，N-二甲基双丙烯酰胺。
第二组分：0.5份的非可溶性固体颗粒(珍珠岩颗粒)和0.2份的阴离子聚丙烯酰胺。
第三组分：0.2份的阴离子聚丙烯酰胺。
水：根据第一组分、第二组分和第三组分的用量补足100份。
实施例6
与实施例1的区别为：
将第一反应型高聚物和第二反应型高聚物的总重量记为A，非可溶性固体颗粒、A及聚合单体的重量比为0.2:0.2:8。
实施例7
与实施例1的区别为：
将第一反应型高聚物和第二反应型高聚物的总重量记为A，非可溶性固体颗粒、A及聚合单体的重量比为0.5:0.2:6。
实施例8
与实施例1的区别为：第一反应型高聚物为2×107～3.5×107，水解度为10％的阴离子聚丙烯酰胺。
实施例9
与实施例1的区别为：第一反应型高聚物为可溶性淀粉。
实施例10
与实施例1的区别为：非可溶性固体颗粒为直径为1mm橡胶颗粒。
实施例11
与实施例1的区别为：非可溶性固体颗粒的重量份为0.05。
对比例1
与实施例1的区别为：不添加非可溶性固体颗粒。
对比例2
与实施例1的区别为：采用现有的封堵剂，组成为：组分1包括0.2％冻胶调剖剂和0.5％缓膨树脂颗粒；组分2包括丙凝凝胶，封堵方法为在裂缝岩心中先注入冻胶和树脂颗粒复配体系，后注入丙凝凝胶体系。
注入性：利用单管岩心物理模拟实验评价调剖剂的阻力系数。
封堵强度：采用调剖剂性能评价方法SYT 5590-2004中突破压力梯度表征堵剂在裂缝中的封堵强度。
耐冲刷性能(堵水率P20)：采用调剖剂性能评价方法SYT 5590-2004中20倍孔隙体积水驱后的堵水率表征堵剂在裂缝中的耐冲刷性能。测试结果见表1。
表1
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本申请提供的封堵剂注入性好，且封堵强度高，能实现裂缝深部封堵。本发明在现场应用达20井次，取得了良好的调剖和增油降水效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种封堵裂缝的封堵剂，其特征在于，所述封堵剂包括：
第一组分，所述第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂、引发剂；及
第二组分，所述第二组分包括非可溶性固体颗粒、第二反应型高聚物和水。
2.根据权利要求1所述的封堵剂，其特征在于，按重量份计，所述第一组分包括：0.1～0.3份的所述第一反应型高聚物、5～10份的所述聚合单体和0.005～0.03份的所述交联剂、0.1～1.0份的所述引发剂。
3.根据权利要求1或2所述的封堵剂，其特征在于，按重量份计，所述第二组分包括0.1～1份的所述非可溶性固体颗粒和0.1～0.3份的所述第二反应型高聚物。
4.根据权利要求3所述的封堵剂，其特征在于，所述非可溶性固体颗粒选自珍珠岩和/或橡胶颗粒。
5.根据权利要求3所述的封堵剂，其特征在于，将所述第一反应型高聚物和所述第二反应型高聚物的总重量记为A，所述非可溶性固体颗粒、A、所述聚合单体的重量比为0.2～1.0:0.1～0.3:5～8；优选为0.5:0.2:6。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的封堵剂，其特征在于，所述封堵剂还包括第三组分，所述第三组分为第三反应型高聚物与水的混合液。
7.根据权利要求6所述的封堵剂，其特征在于，所述第一反应型高聚物、所述第二反应型高聚物和所述第三反应型高聚物分别独立地选自粘均分子量为2×107～3.5×107，水解度为20～30％的阴离子聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1或2所述的封堵剂，其特征在于，所述聚合单体为丙烯酰胺和/或丙烯酸；
优选地，所述交联剂为N,N-二甲基双丙烯酰胺；
优选地，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠组成的组中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的封堵剂，其特征在于，所述封堵剂还包括外加水。
10.一种采用权利要求1至9中任一项所述的封堵剂进行封堵的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，将第二组分注入需要封堵的地层的裂缝中，所述第二组分包括非可溶性固体颗粒、第二反应型高聚物和水；
S2，将第一组分注入所述地层的裂缝中，所述第一组分包括第一反应型高聚物、聚合单体、交联剂和引发剂。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2之后，所述方法还包括步骤S3：将第三组分注入所述地层的裂缝中，所述第三组分为第三反应型高聚物与水的混合液；
优选地，在所述步骤S3之后，所述方法还包括步骤S4：将外加水注入所述地层的裂缝中。
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