CN112358860A - 树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分、体系及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分、体系及其制备方法和应用，涉及油田化学调剖堵水技术领域。树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分包括可固化树脂40‑60份、起泡剂0.5‑1.5份、稳泡剂0.05‑0.15份和固化剂0.05‑0.5份，可固化树脂为水溶性树脂或水分散性树脂。树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，其通过树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分的改进使最终形成的体系在固化之后具备很高的强度和很好的耐高温性能，可以在缝洞型油藏封堵中得到应用。

Description

树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分、体系及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及油田化学调剖堵水技术领域，且特别涉及树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分、体系及其制备方法和应用。

背景技术

由于地层的非均质特性，在油田注水、注气开发过程中往往会存在窜流指进现象，严重影响油田的开发效果。调剖堵水措施是解决当前流体窜流问题的主要方法，目前常用的封窜技术有凝胶/冻胶封窜技术、泡沫/强化泡沫封窜技术、盐沉析封窜技术、无机/有机颗粒封窜技术等，在封堵非均质裂缝储层中具有良好的应用。

但是，对于缝洞型油藏来说，现有封窜堵剂体系存在封堵强度弱、耐温性能不佳等问题。例如，我国典型的缝洞型油藏为塔河油田油藏，其储集层多由巨型、大型洞穴及大裂缝组成，溶洞体尺寸小的为数米、大的达数十米，多为“厅堂型”或“长廊型”溶洞，封窜难度大；同时该油田埋藏深，油藏温度高达125℃以上，常规堵剂体系难以实现高强度耐高温的要求。此外，缝洞型油藏一般储集空间多样，连通关系复杂，在水驱过程中容易形成“阁楼油”和“绕流油”，常采用气驱能够有效补充地层能量，提高剩余油的采出程度，但由于重力分异与流度差异等作用，极易发生气窜，常规堵剂封堵气窜效果不理想。

因此，开发一种能够具有高强度和耐高温性能的封窜调堵剂体系，才能有效解决缝洞型油藏封窜调堵的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其固化之后强度高、耐高温性能好，不仅可以满足水窜封堵的要求，同时有利于缝洞型油藏上部气窜的封堵。

本发明的另一目的在于提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，其固化之后具备高强度且耐高温的性能，具有非常好的应用前景。

本发明的第三目的在于提供上述树脂泡沫型封窜调堵剂体系在缝洞型油藏封堵中的应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，按重量份数计，包括可固化树脂40-60份、起泡剂0.5-1.5份、稳泡剂0.05-0.15份和固化剂0.05-0.5份，可固化树脂为水溶性树脂或水分散性树脂。

本发明提出了一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系，其包括水和上述泡沫型封窜调堵剂的活性成分。

本发明还提出一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系的制备方法，包括：将活性成分和水混合。

本发明还提出上述树脂泡沫型封窜调堵剂体系在缝洞型油藏封堵中的应用。

本发明实施例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分的有益效果是：其通过可固化树脂、起泡剂、稳泡剂和固化剂的用量调整，具有密度低、充填性好，固化后强度高、耐高温性好的优点，不仅可以满足水窜封堵的要求，同时有利于缝洞型油藏上部气窜的封堵。

本发明实施例还提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，其通过泡沫型封窜调堵剂的活性成分的改进使最终形成的体系在固化之后具备很高的强度和很好的耐高温性能，可以在缝洞型油藏封堵中得到应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现场施工管线连接流程示意图；

图2为树脂泡沫体系形态；

图3为树脂泡沫固结体形态；

图4为高温老化密闭钢管示意图；

图5为树脂泡沫固结强度与温度关系曲线；

图6为裂缝岩心柱模型与实验连接流程示意图。

图标：10-耐压钢管；20-密封头；30-玻璃试管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分、体系及其制备方法和应用进行具体说明。

本发明实施例提供了一种树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，按重量份数计，包括可固化树脂40-60份、起泡剂0.5-1.5份、稳泡剂0.05-0.15份和固化剂0.05-0.5份，可固化树脂为水溶性树脂或水分散性树脂。

需要说明的是，发明人通过可固化树脂、起泡剂、稳泡剂和固化剂的用量调整，具有低密度、密闭孔、耐高温、耐高盐、封堵强度大等特点，不仅可以满足水窜封堵的要求，同时有利于缝洞型油藏上部气窜的封堵。树脂具有固化后强度大、耐温能力强的优点；泡沫流体具有良好的充填度，且泡沫流体流动过程中均匀度好，并可根据混入的气体量，适度调节流体密度。结合树脂与泡沫的特性，并考虑堵剂体系与缝洞壁面的结合度、树脂收缩度、现场施工安全等问题，发明人对整体配方进行了优化。

为了进一步增加其固化之后的强度和耐高温性能，发明人对活性成分的用量做了进一步调整。泡沫型封窜调堵剂的活性成分包括可固化树脂45-55份、起泡剂0.8-1.2份、稳泡剂0.06-0.10份和固化剂0.08-0.15份。

具体地，可固化树脂包括三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂，三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂的质量比为1:0.25-1.5；三聚羟胺甲醛树脂的氨基反应度大于或等于36％，甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂的醚化率大于90％。发明人对可固化树脂的选择进行了优化，特别是采用三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂的组合，固化之后强度更大、耐温能力更加理想。

进一步地，起泡剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷中的至少一种；优选地，起泡剂包括十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，且十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的质量比为1:0.5-1.5。发明人发现，起泡剂选择十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的组合气泡效果更好，泡沫的充填度更好。

进一步地，固化剂选自氯化铵、硝酸铵和硫酸铵中至少一种，优选为氯化铵，固化剂的选择对于固化之后的强度和耐高温性能也有一定影响，采用以上固化剂能够进一步保证树脂固化之后的强度和耐高温性能。

进一步地，稳泡剂选自羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇和水解聚丙烯酰胺中至少一种；优选地，稳泡剂为阴离子型水解聚丙烯酰胺，且分子量大于2300万。稳泡剂会一定程度上影响树脂固化之后的耐高温性能，若不加入稳泡剂则会出现气泡稳定性差，显著降低树脂固化后的耐高温性能。

在一些优选的实施例中，树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分还包括偶联剂0.1-1.0份，优选地，偶联剂为0.3-0.7份；偶联剂为硅烷偶联剂，KH550或者KH560均可，其中KH560在高温中效果好。通过加入偶联剂可以增加施工时和底面的粘附性，提升封窜效果。

在一些优选的实施例中，还包括防收缩剂5-15份，优选地，防收缩剂为8-12份；防收缩剂为植物纤维或硅酸盐颗粒；更优选地，防收缩剂为硅微粉，且颗粒粒径小于或等于3000目。防收缩剂的加入能够防止树脂固化之后体积缩小，出现塌陷和断裂的现象。

本发明实施例还提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系，其包括发泡用气体、水和上述泡沫型封窜调堵剂的活性成分；优选地，水为25-55份，优选为30-45份，发泡用气体为氮气，且氮气纯度≥99.5％。通过活性成分的调控使形成的泡沫型封窜调堵剂体系适应于非均质多孔介质储层的调剖封窜，能够满足缝洞型油藏对强度和耐高温性能的要求。

请参照图1，本发明实施例还提供树脂泡沫型封窜调堵剂体系的制备方法，包括：将活性成分、水和发泡用气体混合。在一些优选的实施例中，先将起泡剂和水混合溶解，然后再与可固化树脂混合，再与防收缩剂和偶联剂混合，最后再与固化剂混合形成活性混合液；将活性混合液与发泡用气体混合发泡。通过调控各组分的混合顺序使形成的封窜调堵剂体系的均匀性更好，能够形成具有低密度、密闭孔、耐高温、耐高盐、封堵强度大等优点的封窜调堵剂体系，可以在缝洞型油藏封堵中得到应用。

在施工时，控制地层条件的气液比为1-3:1，优选为0.5-1.5:1，地面条件的气液比需要根据地层条件进行计算转换。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系，按质量百分比计，其包括50％可固化树脂、1.0％起泡剂、0.08％稳泡剂、10％防收缩剂、0.1％固化剂、0.5％偶联剂，余量为清水。其中，可固化树脂为三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂，且二者质量比为1:1；起泡剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，且二者质量比为1:1；稳泡剂为阴离子型水解聚丙烯酰胺，分子量为2400万；防收缩剂粒径3000目的硅微粉；固化剂为氯化铵；偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

本实施例还提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系的制备方法，其以本实施例中提供的泡沫型封窜调堵剂体系的配方为原料进行制备，包括如下步骤：

将起泡剂加到清水中，缓慢搅拌至完全溶解得到起泡剂溶液。然后，将可固化树脂混合均匀，加入到起泡剂溶液中搅拌均匀，再加入防收缩剂、偶联剂稳泡剂搅拌均匀。最后，加入固化剂，搅拌均匀。将混合均匀的体系接入泡沫发生器，混合氮气发泡，即制备完成树脂泡沫封窜堵剂体系。

实施例2

本实施例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系，按质量百分比计，其包括40％可固化树脂、0.5％起泡剂、0.05％稳泡剂、5％防收缩剂、0.05％固化剂、0.1％偶联剂，余量为清水。其中，可固化树脂为三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂，且二者质量比为1:0.25；起泡剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，且二者质量比为1:0.5；稳泡剂为羟甲基纤维素；防收缩剂粒径3000目的硅微粉；固化剂为硝酸铵；偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

本实施例还提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系的制备方法，其以本实施例中提供的泡沫型封窜调堵剂体系的配方为原料进行制备，具体步骤参照实施例1。

实施例3

本实施例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系，按质量百分比计，其包括60％可固化树脂、0.15％起泡剂、0.08％稳泡剂、15％防收缩剂、0.5％固化剂、1.0％偶联剂，余量为清水。其中，可固化树脂为三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂，且二者质量比为1:1.5；起泡剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，且二者质量比为1:1.5；稳泡剂为羧甲基纤维素；防收缩剂粒径3000目的硅微粉；固化剂为硫酸铵；偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

本实施例还提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系的制备方法，其以本实施例中提供的泡沫型封窜调堵剂体系的配方为原料进行制备，具体步骤参照实施例1。

对比例1

本对比例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，与实施例1不同之处仅在于：原料中的可固化树脂均采用三聚羟胺甲醛树脂。

对比例2

本对比例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，与实施例1不同之处仅在于：原料中的可固化树脂为水溶性酚醛树脂。

对比例3

本对比例提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，与实施例1不同之处仅在于：不加入稳泡剂。

试验例1

按照气液比1:1制备实施例1中的泡沫型封窜调堵剂体系，对制备得到的体系中树脂泡沫形态进行放大镜观察，结果如图2所示，固化后的形态如图3所示。

由图2可知，制备的树脂泡沫体系中的泡沫液膜较厚，结构稳定，泡沫大小相对均一。从图3可知，固结后泡沫孔相对均匀，说明树脂泡沫体系在固化过程中，泡沫未发生明显的破灭消泡现象。固化后的泡沫均为密闭孔，可以保证良好的封堵气窜效果。

采用重量体积法测试树脂泡沫体系的表观密度为0.64g/cm³，小于水的密度，在封堵缝洞型油藏气窜时，有利于实现缝洞储集体上部气窜的封堵。

试验例2

对实施例1中制备得到的树脂泡沫型封窜调堵剂体系固结体进行抗折性能测试实验，将该体系放入玻璃试管中，然后将玻璃试管放入特制的钢管(见图4)中密闭，在不同温度下固化48h，取出观察固结形态并进行抗折实验，结果见图5。图4中的密闭钢管包括玻璃试管30(内径为φ1.5cm)、包裹在玻璃试管30外侧的耐压钢管10和位于耐压钢管10两端的密封头20，密封头20带密封圈、可拆卸。

根据图5可以看出，树脂泡沫固结强度在90℃以内时变化不大，超过90℃后，固结强度随着温度增加而减低，到140℃时，固结体几乎没有强度。泡沫树脂体系在130℃是抗折强度为3.1MPa，说明可耐130℃高温。

试验例3

对实施例1中制备得到的树脂泡沫型封窜调堵剂体系固结体进行抗折强度测试实验，在90℃的条件下固化后，将固结体放入20×104mg/L盐水(以氯化钠计)、煤油以及清水中浸泡2个月，测试其抗折强度，结果见表1。

表1树脂泡沫固结体耐介质性

介质溶液	盐水	煤油	清水
				抗折强度，MPa	6.23	5.28	6.86

由表1可以看出，在盐水、煤油、清水等介质中的浸泡后，仍能保持＞5MPa的抗折强度，强度保持良好。

试验例4

采用表面喷涂并胶结碳酸盐岩粉末的裂缝岩心柱(可放入岩心夹持器)模型进行封堵性能评价，模型见图6。模拟裂缝开度为0.1cm，高度为2.0cm，深度为30.0cm。向裂缝中注入0.3PV(裂缝体积)的堵剂，胶结固化后，采用氮气顶替，评价封堵气窜效果。

对比评价有机铬冻胶体系、三相泡沫体系与树脂泡沫体系注入模拟裂缝岩心柱模型中，封堵气体的强度(氮气顶替驱达到的最大压力)，结果见表2。

表2不同体系封堵气窜效果对比

封窜体系	三相泡沫	冻胶体系	树脂泡沫
				封窜强度，MPa	0.31	1.72	11.2

对比三种封窜体系封窜强度可以看出，树脂泡沫在封堵缝洞型油藏气窜时优势明显，封堵强度为11.2MPa。

试验例5

按照气液比1:1进行起泡，测试对比例1-3中体系的泡沫半衰期、固化后相对基液量(发泡前液体体系)的倍数、130℃密闭水环境老化24h后抗折强度测试结果如下：

对比例1与实施例1泡沫半衰期差别不大，但是高温下的强度明显高很多，对比例1不适合高强度封窜。对比例2与3比实施例固化后强度略高，但是泡沫半衰期与固化后的倍数差别很大，明显劣于实施例1，对比例2与3不适合充填封窜。

综上所述，本发明提供的泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其通过可固化树脂、起泡剂、稳泡剂和固化剂的用量调整，具有密度低、充填性好，固化后强度高、耐高温性好的优点，不仅可以满足水窜封堵的要求，同时有利于缝洞型油藏上部气窜的封堵。

本发明还提供一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系及其制备方法，其通过泡沫型封窜调堵剂的活性成分的改进使最终形成的体系在固化之后具备很高的强度和很好的耐高温性能，可以在缝洞型油藏封堵中得到应用。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，按重量份数计，包括可固化树脂40-60份、起泡剂0.5-1.5份、稳泡剂0.05-0.15份和固化剂0.05-0.5份，所述可固化树脂为水溶性树脂或水分散性树脂。

2.根据权利要求1所述的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，包括可固化树脂45-55份、起泡剂0.8-1.2份、稳泡剂0.06-0.10份和固化剂0.08-0.15份。

3.根据权利要求1或2所述的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，所述可固化树脂包括三聚羟胺甲醛树脂和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂；

优选地，所述三聚羟胺甲醛树脂和所述甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂的质量比为1:0.25-1.5；

优选地，所述三聚羟胺甲醛树脂的氨基反应度大于或等于36％，所述甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂的醚化率大于90％。

4.根据权利要求1或2所述的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，所述起泡剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷中的至少一种；

优选地，所述起泡剂包括十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，且所述十二烷基苯磺酸钠和所述脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的质量比为1:0.5-1.5。

5.根据权利要求1或2所述的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，所述固化剂选自氯化铵、硝酸铵和硫酸铵中至少一种，优选为氯化铵。

6.根据权利要求1或2所述的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，所述稳泡剂选自羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇和水解聚丙烯酰胺中至少一种；

更优选地，所述稳泡剂为阴离子型水解聚丙烯酰胺，且分子量大于2300万；

优选地，所述树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分还包括偶联剂0.1-1.0份，更优选地，所述偶联剂为0.3-0.7份；

更优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

7.根据权利要求1或2所述的树脂泡沫型封窜调堵剂的活性成分，其特征在于，还包括防收缩剂5-15份，优选地，所述防收缩剂为8-12份；

优选地，所述防收缩剂为植物纤维或硅酸盐颗粒；

更优选地，所述防收缩剂为硅微粉，且颗粒粒径小于或等于3000目。

8.一种树脂泡沫型封窜调堵剂体系，其包括水和权利要求1-7中任一项所述泡沫型封窜调堵剂的活性成分；

优选地，所述水为25-55份，优选为30-45份；

优选地，还包括发泡用气体，更优选地，所述发泡用气体为氮气。

9.权利要求8中所述树脂泡沫型封窜调堵剂体系的制备方法，其特征在于，包括：将所述活性成分和所述水混合；

优选地，先将起泡剂和水混合溶解，然后再与可固化树脂混合，再与防收缩剂和偶联剂混合，最后再与固化剂混合形成活性混合液；将所述活性混合液与所述发泡用气体混合发泡。

10.权利要求8中所述树脂泡沫型封窜调堵剂体系或权利要求9中所述制备方法制备得到的泡沫型封窜调堵剂体系在缝洞型油藏封堵中的应用；

优选地，在施工时，控制地层条件的气液比为1-3:1，更优选为0.5-1.5:1。

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