CN110924894B - 一种非均质低渗油藏的开采方法及调剖剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种非均质低渗油藏的开采方法及调剖剂。该开采方法以聚苯乙烯‑丙烯酰胺核壳胶粒作为调剖剂。该调剖剂具有很好的注入性，同时，可以在油藏条件下对窜流通道进行封堵。

Description

一种非均质低渗油藏的开采方法及调剖剂
技术领域
本发明涉及一种油藏的开采方法，尤其涉及一种非均质低渗油藏深部调剖的方法，属于油气开采技术领域。
背景技术
非均质油藏注水开发过程中，注入水沿高深层、高渗条带窜流是一种非常普遍的现象。由于水窜，势必导致油井严重水淹，原油产量大幅度降低。因此，进入高含水开采期的非均质油藏对于治理水窜、调整驱替剖面的深部调剖技术的需求十分迫切。
聚合物微球深部调剖是近几年备受关注的一类新技术。目前，以丙烯酰胺为主要反应单体的均聚或共聚形成的聚合物胶粒是研究最多的一类高分子微球。其粒径大都在微米级别，且具有一定的强度和弹性。这些聚合物微球在油藏中的调剖原理主要是利用微球在孔喉处的架桥实现对水流通道的封堵，迫使驱替介质绕流，从而扩大波及体积。
此类调剖技术在中高渗有较好的应用效果，但在低渗油藏中调剖剂的注入性与深部封堵的矛盾比中高渗更为突出，这种依靠架桥原理封堵的微球调剖剂，若粒径过大，易在注入端附近形成污染堵塞；如粒径过小，即使注入到油藏深部，也难以实现有效封堵。
因此，对于低渗油藏深部，需要一种能够顺利运移至油藏深部，到达油藏深部后具有较强的封堵能力的调剖剂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种调剖剂，该调剖剂具有很好的注入性，同时，可以在油藏条件下对窜流通道进行封堵。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种非均质低渗油藏的开采方法，该开采方法以聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒作为调剖剂。
本发明的非均质低渗油藏的开采方法，以聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒为调剖剂，聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒具有非均质核壳结构，胶粒尺寸为纳米级，可以实现很好的注入性；并且在油藏条件下，胶粒可以通过非化学键协同作用自聚集成胶粒颗粒团簇，从而达到堵塞窜流通道，实现深部调剖的目的。
在本发明的一具体实施方式中，采用的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒是通过以下步骤制备得到的：
将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂、表面活性剂溶于水配制水相，混合均匀；
加入油相，在60℃-80℃下反应5h-6h，加入链终止剂，得到表面富含酰胺基团的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒。
在本发明的开采方法中，丙烯酰胺可在胶粒表面接枝，使胶粒亲水。在本发明的一具体实施方式中，丙烯酰胺占水相的质量分数为0.5wt％-4.0wt％。比如，丙烯酰胺占水相的质量分数可以为1wt％、1.5wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％。
本发明的开采方法中，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂。在本发明的一具体实施方式中，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占水相的质量分数为0.03wt％-0.7wt％。比如，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占水相的质量分数为0.08wt％、0.1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.8wt％。
在本发明的开采方法中，表面活性剂具有乳化作用，油相作为内相，水相作为外相，表面活性剂使溶液形成乳液。在本发明的一具体实施方式中，表面活性剂占水相的质量分数为0.05wt％-1wt％。比如，表面活性剂占水相的质量分数为0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％。
在本发明的一具体实施方式中，表面活性剂为阴离子硫酸酯盐类表面活性剂。
具体地，采用的表面活性剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚醚硫酸乙醇胺中的一种或两种以上的组合。
在本发明的一具体实施方式中，油相与水相的质量比可以为1:3-4。
在本发明的一具体实施方式中，油相可以为苯乙烯。
在本发明的一具体实施方式中，引发剂可以为过硫酸钾、过硫酸铵、2,2’-偶氮二异丁基脒二盐酸盐中的一种或两种以上的组合。
在本发明的一具体实施方式中，链终止剂的添加量占水相的质量分数为0.1wt％-0.5wt％。
在本发明的一具体实施方式中，链终止剂为苯醌和/或对苯二酚。
在本发明的一具体实施方式中，聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒的制备方法中还包括在水相中添加磺化改性剂的步骤。
进行磺化改性的目的是在胶粒表面引入磺酸基团，遮蔽钙镁离子的络合，延长自聚集时间。
在本发明的一具体实施方式中，磺化改性剂可以为含有磺酸基团的可加成单体，并且溶于水相。具体地，磺化改性剂可以为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠。
在本发明的一具体实施方式中，当进行磺化改性时，磺化改性剂与丙烯酰胺的质量比为0.1-1:1。
在本发明的一具体实施方式中，磺化改性的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒可以通过以下步骤制备得到：
将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、磺化改性剂、引发剂、表面活性剂同时溶于水配制水相，混合均匀；
加入油相，在60℃-80℃下反应5h-6h，加入链终止剂，得到磺化改性的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒。
其中，磺化改性的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒的制备方法中其他的参数均同聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒的制备方法。
本发明还提供了一种非均质低渗油藏的调剖剂，该调剖剂为本发明的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒或磺化改性的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒。
本发明的调剖剂具有非均质核壳结构，粒径为70nm-300nm，并且在矿化度水中自聚集时间可控。
本发明的非均质低渗油藏的开采方法采用的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒为可控自聚集的核壳胶粒，该胶粒可在油藏条件下自聚集形成紧密胶粒颗粒簇，从而对窜流通道进行封堵，即保证胶粒能够顺利运移至油藏深部，又实现了胶粒的深部调剖的目的。
附图说明
图1是实施例1的聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的透射电镜图。
图2是实施例1的聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的粒径分布图。
图3是实施例2的聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的透射电镜图。
图4是实施例2的聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的粒径分布图。
图5是实施例3的磺化聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的透射电镜图。
图6是实施例3的磺化聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的粒径分布图。
图7是实施例4的磺化聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的透射电镜图。
图8是实施例4的磺化聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒的粒径分布图。
图9是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中胶粒的自聚集时间对比图。
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非均质低渗油藏的开采方法采用的调剖剂，其是通过以下步骤制备得到的：
将2.5g丙烯酰胺、0.15g氮氮亚甲基双丙烯酰胺、0.3g过硫酸铵、2.8g脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐溶于400g水中，并转移至1000mL四口烧瓶中，然后加入100g苯乙烯，搅拌均匀并预乳化20min，在70℃下反应5h，加入0.4g对苯二酚，结束聚合反应，过滤、洗涤、干燥至恒重。
所得聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒平均粒径为104.8nm，其透射电镜如图1，粒径分布如图2所示。
实施例2
本实施例提供了一种非均质低渗油藏的开采方法采用的调剖剂，其是通过以下步骤制备得到的：
将加入6.5g丙烯酰胺，0.8g氮氮亚甲基双丙烯酰胺，0.3g过硫酸铵，1.8g脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐溶于400g水中，并转移至1000mL四口烧瓶中，然后加入120g苯乙烯，搅拌均匀并预乳化20min，在70℃下反应5h，加入0.4g对苯二酚，结束聚合反应，过滤、洗涤、干燥至恒重。
所得聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒平均粒径为154.4nm，其透射电镜如图3，粒径分布如图4。
实施例3
本实施例提供了一种非均质低渗油藏的开采方法采用的调剖剂，其是通过以下步骤制备得到的：
将5g丙烯酰胺，0.5g的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠，0.5g氮氮亚甲基双丙烯酰胺，0.3g过硫酸铵，1.0g脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐溶于400g水中，并转移至1000ml四口烧瓶中，然后加入120g苯乙烯，搅拌均匀并预乳化20min，在70℃下反应5h，加入0.4g对苯二酚，结束聚合反应，过滤、洗涤、干燥至恒重。
所得磺化聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒平均粒径为160.2nm，其透射电镜照片如图5，粒径分布如图6。
实施例4
本实施例提供了一种非均质低渗油藏的开采方法采用的调剖剂，其是通过以下步骤制备得到的：
将10g丙烯酰胺，2.5g的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠，2.5g氮氮亚甲基双丙烯酰胺，0.3g过硫酸铵，0.4g脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐溶于400g水中，并转移至1000ml四口烧瓶中，然后加入120g苯乙烯，搅拌均匀并预乳化20min，反应温度为70℃，反应5h后，加入0.4g对苯二酚，结束聚合反应，过滤、洗涤、干燥至恒重。
所得磺化聚苯乙烯-丙烯酰胺胶粒平均粒径为286.5nm，其透射电镜照片如图7，粒径分布如图8。
实施例5
将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中的胶粒分散在矿化度为10000mg/L的模拟地层水中，配制成胶粒浓度为2000mg/L的悬浮液，超声分散30min后密封在兰盖瓶中，然后放入恒温水浴锅中，每个一定时间观察瓶中胶粒溶液的否有团状物，团状物出现的时间即为自聚集时间。其自聚集时间如图9。
由图9可知，随着胶粒粒径的增大自聚集时间逐渐延长，这是因为胶粒越小比表面积越大，与模拟水中的阳离子接触面大，因此相互作用更强，导致自聚集时间变短。通过对比实施例3与实施例2，可知胶粒粒径相差不大，但磺化后实施例3的胶粒自聚集时间明显要长于实施例2。这是因为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠含有强亲水基团-SO3，并且磺酸盐基团具有良好的耐盐性能，从而维持聚合物支链中的静电斥力，使丙烯酰胺基团可以很好的溶解在矿化度水中，因此磺化后胶粒自聚集变长。这也说明我们可以通过改变胶粒自身性质，如粒径大小、表面功能基团等，从而达到控制胶粒自聚集时间的目的。

Claims (5)

1.一种非均质低渗油藏的开采方法，该开采方法以聚苯乙烯-丙烯酰胺非均质核壳胶粒作为调剖剂；
所述聚苯乙烯-丙烯酰胺非均质核壳胶粒是通过以下步骤制备得到的：
将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂、脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐溶于水配制水相，混合均匀；
加入油相，在60℃-80℃下反应5h-6h，加入链终止剂，得到粒径为70nm-300nm表面富含酰胺基团的聚苯乙烯-丙烯酰胺核壳胶粒；
所述丙烯酰胺占水相的质量分数为0.5wt％-4.0wt％；
所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占水相的质量分数为0.03wt％-0.7wt％；
所述链终止剂的添加量占水相的质量分数为0.1wt％-0.5wt％；
所述脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐占水相的质量分数为0.05wt％-1wt％；
所述油相与水相的质量比为1:3-4；
所述油相为苯乙烯；
所述链终止剂为苯醌和/或对苯二酚。
2.根据权利要求1所述的开采方法，其中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、2,2’-偶氮二异丁基脒二盐酸盐中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的开采方法，其中，聚苯乙烯-丙烯酰胺非均质核壳胶粒的制备方法中还包括在水相中添加磺化改性剂的步骤。
4.根据权利要求3所述的开采方法，其中，所述磺化改性剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠。
5.根据权利要求3所述的开采方法，其中，所述磺化改性剂与丙烯酰胺的质量比为0.1-1:1。
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