CN112778990A - 一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂及其制备方法，由以下组分及其质量百分比组成：单体A 0.02％～0.05％、单体B 1％～2％、单体C 2％～4％、单体D 7％～10％、pH调节剂0.5％～0.7％、引发剂0.15～0.25％、交联剂0.1％～0.3％、稳定剂0.05％～0.08％、添加剂0.02％～0.05％、杀菌剂0.003％～0.004％和余量污水。本发明利用油田的采出污水来制备适用于高压水井修井的暂堵剂，避免了对环境造成严重的污染，节约了大量的水资源，所形成的暂堵剂成胶时间可控，成胶强度高，在进入漏失层后能够形成良好的封堵层，对修井堵漏及绿色环保具有重要的意义。

Description

一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂及其制备方法。

背景技术

目前油田每年都会产生大量的污水，如果这些污水得不到及时处理会严重污染环境，对生态系统造成了很大的影响。特别是最近几年，我国越来越重视对环境问题，出台了一系列措施加大对环境的保护。我国新环境保护法的颁布，对保护环境给出了提出了更高的要求，要求各个油田污水实现“零排放”。如果简单的将污水进行处理达到国家规定的排放标准，不仅需要花费大量的时间、金钱和精力，还会给油田生产增加额外的任务。如果将这些污水循环利用，不仅能避免环境污染，节约水资源，使得生产成本大幅度降低，还能提高工作效率，达到多种有益效果。

油田进入注水开发中后期，维护注水井正常注水是确保油田生产的主要手段之一。由于注水井数量越来越多且注水井的生产周期越长，维护要求逐渐受到重视。高压水井常采用放喷溢流、关井降压、使用带压设备等三种方式进行施工作业。但也存在着污染环境，施工时间长，成本高等明显缺点。为了解决这些问题，安全进行施工作业，通过研制暂堵剂来封堵地层，平衡地层压力。暂堵作业完成后在进行破胶恢复正常生产，这样就能避免环境污染，降低施工成本，施工过程安全可靠。

如果用油田污水来配置暂堵剂，这样不仅能够快速简单的处理污水，节约水资源，还能将所制备的暂堵剂用于高压注水井修井暂堵，避免环境污染，降低施工成本，提高了施工作业的安全性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是避免环境污染，降低污水处理成本，实现油田绿色可持续发展，将油田污水进行利用来合成一种新型暂堵剂。

为了达到上述技术目的，本发明具体通过以下技术方案来实现：

一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂，所述的暂堵剂的活性成分包括单体A、单体B、单体C、和单体D，占所述暂堵剂的质量百分比为：单体A 0.02％～0.05％、单体B1％～2％、单体C 2％～4％、单体D 7％～10％，其余为助剂；所述的单体A为聚酰胺-胺(PAMAM)，所述的单体B为甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)，所述的单体C为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，所述的单体D为丙烯酰胺(AM)。

所述的助剂占所述暂堵剂的质量百分比为：pH调节剂0.5％～0.7％、引发剂0.15％～0.25％、交联剂0.1％～0.3％、稳定剂0.05％～0.08％、添加剂0.02％～0.05％、杀菌剂0.003％～0.004％，污水余量。

所述的pH调节剂为氢氧化钠，所述的引发剂为过硫酸铵，所述的交联剂为酚醛树脂预聚体，所述的稳定剂为硫脲，所述的添加剂为柠檬酸钠，所述的杀菌剂为聚六亚甲基胍。

本发明通过引入单体聚酰胺-胺，具有优异的抗剪切性能，在近井地带剪切速率下聚合物分子链在短时间内高度伸展，能够使分子间的缔合重新形成，使得暂堵剂通过近井地带受到剪切，不会影响成胶效果；同时还提高暂堵剂的本体强度和密封性能，进一步确保施工作业安全进行。并且具有多枝结构，尤其是具有大量的表面官能团，可对其进行修饰。引入单体甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯，这是一种表面活性单体，可接枝到聚酰胺-胺上，能够抵抗污水中废油对暂堵剂成胶效果的影响。引入单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，解决了快速溶胀问题，减弱了污水中存在的金属矿物离子对交联影响。从而提供了用一种污水配制，满足封堵要求的新型暂堵剂，主要用于高压水井暂堵修井。

在本发明的另一方面，提供了上述污水混配暂堵剂的制备方法，包括：

1)将聚酰胺-胺、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺，在污水中完全溶解，备用；

2)用pH调节剂氢氧化钠调节pH值在6～7之间；

3)按配比将引发剂、交联剂、稳定剂、添加剂、杀菌剂混合搅拌均匀即得到成胶液；

4)将成胶液置于密封性良好的磨砂广口瓶中，置于60℃的烘箱中老化即得上述暂堵剂。

本发明所述的污水混配暂堵剂成胶时间2～4h。

本发明的有益效果为：

本发明在制备暂堵剂过程中引用一种单体聚酰胺-胺，具有多枝结构，尤其是具有大量的表面官能团，可对其进行修饰。具有优异的抗剪切性能，在近井地带剪切速率下聚合物分子链在短时间内高度伸展，能够使分子间的缔合重新形成，使得暂堵剂通过近井地带受到剪切，不会影响成胶效果；同时还提高暂堵剂的本体强度和密封性能，进一步确保施工作业安全进行。引入一种螯合功能单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，它是一种阳离子单体，可均聚也可与其他单体共聚制得阳离子聚合物，所得离子型聚合物具有极强的极性和对阴离子物质的亲和性，且具备良好的耐矿化度性能，能够减少金属矿物离子对交联影响，减弱污水中金属矿物离子对实验结果的影响，大幅度简化了现场暂堵施工操作步骤，为实验获得成功打下坚实的基础。引入了一种表面活性剂单体为甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯，分子结构中既含有亲水亲油基团又包含有可聚合的官能团，使得合成的暂堵剂能够抵挡污水中废油的影响。

本发明提供的暂堵剂，在室内条件下反应非常缓慢，是在注入地层后，由于温度升高，反应迅速发生，避免了一系列的复杂工艺，降低了成本，节约了施工时间。

附图说明

图1是本发明实施例模拟井筒成胶；

图2是本发明实施例注入性能测试；

图3是本发明实施例封堵率测试；

图4是本发明模拟储层成胶。

具体实施方式

为了更加清楚地理解本发明，现对本发明的具体实施方案进行详细的阐述，但本发明所保护范围不仅限于此。

实施例1

在165mL污水中依次加入16.5g丙烯酰胺、1.5g甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、6g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3g丙烯酰胺，搅拌均匀后加入0.45g碳酸钠调节pH为7左右。然后依次加入0.9g过硫酸铵、0.99g酚醛树脂预聚体、0.15g硫脲、0.06g柠檬酸钠，0.009g聚六亚甲基胍。待其搅拌均匀后，将得到的成胶液置于密封的广口瓶中，置于60℃的恒温烘箱中老化即得到本发明的暂堵剂。

实施例2

在300mL污水中依次加入30g丙烯酰胺、4g甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、10g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、8g丙烯酰胺，搅拌均匀后加入1g碳酸钠调节pH为7左右。然后依次加入2.4g过硫酸铵、3.32g酚醛树脂预聚体、0.24g硫脲、0.2g柠檬酸钠，0.016g聚六亚甲基胍。待其搅拌均匀后，将得到的成胶液置于密封的广口瓶中，置于60℃的恒温烘箱中老化即得到本发明的暂堵剂。

实施例3

在200mL污水中依次加入0.04g聚酰胺-胺、2g甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、4g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、14g丙烯酰胺，搅拌均匀后加入1g氢氧化钠调节pH为7左右。然后依次加入0.3g过硫酸铵、0.2g酚醛树脂预聚体、0.1g硫脲、0.04g柠檬酸钠，0.006g聚六亚甲基胍。待其搅拌均匀后，将得到的成胶液置于密封的广口瓶中，置于60℃的恒温烘箱中老化即得到本发明的暂堵剂。

该暂堵剂在60℃下，成胶时间24h，采用目测代码法，根据Sydansk强度代码标准表，可知强度达到I级且在60℃下恒温老化60天未出现脱水现象。实验结果如图1所示。

实施例4

注入性能测试：在200mL污水中依次加入0.04g聚酰胺-胺、2g甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、4g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、14g丙烯酰胺，搅拌均匀后加入1g氢氧化钠调节pH为7左右。然后依次加入0.3g过硫酸铵、0.2g酚醛树脂预聚体、0.1g硫脲、0.04g柠檬酸钠，0.006g聚六亚甲基胍。待其搅拌均匀后，将得到的成胶液用吴茵搅拌器进行剪切，静置消泡后注入到长度为7.3cm、渗透率为300mD左右的人造岩心中，表现出良好的注入性能，如图2所示。

实施例5

封堵率测试：在200mL污水中依次加入0.1g聚酰胺-胺、4g甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、8g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、20g丙烯酰胺，搅拌均匀后加入1.4g氢氧化钠调节pH为7左右。然后依次加入0.5g过硫酸铵、0.6g酚醛树脂预聚体、0.16g硫脲、0.1g柠檬酸钠，0.008g聚六亚甲基胍。待其搅拌均匀后，将得到的成胶液用吴茵搅拌器进行剪切，静置消泡后注入到长度为7.3cm、渗透率为300mD左右的人造岩心中，突破压力梯度达到124.5MPa/m，表现出优异的突破压力梯度，如图3所示。

实施例6

模拟储层成胶：在200mL污水中依次加入0.1g聚酰胺-胺、4g甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、8g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、20g丙烯酰胺，搅拌均匀后加入1.4g氢氧化钠调节pH为7左右。然后依次加入0.5g过硫酸铵、0.6g酚醛树脂预聚体、0.16g硫脲、0.1g柠檬酸钠，0.008g聚六亚甲基胍。待其搅拌均匀后，将得到的成胶液用吴茵搅拌器进行剪切，消泡后倒入含有水的石英砂中，模拟在地层中的成胶情况。再置于60℃的恒温烘箱中老化即可。该暂堵剂经历过剪切、稀释和吸附等过程，也能在多孔介质中进行成胶，如图4所示。

实施例7

以实施案例3中获得的暂堵剂为研究对象，考察本发明所提供的暂堵剂的封堵能力。

将内径为2.5cm，长度为20cm的三根填砂管填充石英砂粒制得模拟岩心，分别记作1#、2#和3#，水驱至压力稳定后得到原始渗透率K₁，然后将实施例3中的成胶液反向注入到上述三个填砂管中，注入体积为1PV(岩心孔隙体积)，然后将三根填砂管置于60℃恒温烘箱老化3天和10天，最后分别水驱至压力稳定，测得模拟岩心的堵后渗透率K₂，并按公式E＝(K₁-K₂)/K₁*100％，计算岩心封堵率，实验结果如下表所示。

表1实验结果

以上实验结果表明，用污水配制的暂堵剂能够在井筒内成胶，经过剪切、稀释和吸附等过程进入地层后也能成胶，且本发明提供的暂堵剂具有优异的封堵性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂，其特征在于，所述的暂堵剂的活性成分包括单体A、单体B、单体C、和单体D，占所述暂堵剂的质量百分比为：单体A 0.02％～0.05％、单体B 1％～2％、单体C 2％～4％、单体D 7％～10％，其余为助剂；所述的单体A为聚酰胺-胺，所述的单体B为甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯，所述的单体C为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，所述的单体D为丙烯酰胺。

2.根据权利要求1所述的一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂，其特征在于，所述的助剂占所述暂堵剂的质量百分比为：pH调节剂0.5％～0.7％、引发剂0.15～0.25％、交联剂0.1％～0.3％、稳定剂0.05％～0.08％、添加剂0.02％～0.05％、杀菌剂0.003％～0.004％，污水余量。

3.根据权利要求2所述的一种用于油田注水井的污水混配暂堵剂，其特征在于，所述的pH调节剂为氢氧化钠，所述的引发剂为过硫酸铵，所述的交联剂为酚醛树脂预聚体，所述的稳定剂为硫脲，所述的添加剂为柠檬酸钠，所述的杀菌剂为聚六亚甲基胍。

4.权利要求1所述污水混配暂堵剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将聚酰胺-胺、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺，在污水中完全溶解，备用；

2)用pH调节剂氢氧化钠调节pH值在6～7之间；

3)按配比将引发剂、交联剂、稳定剂、添加剂、杀菌剂混合搅拌均匀即得到成胶液；

4)将成胶液置于密封性良好的磨砂广口瓶中，置于60℃的烘箱中老化即得上述暂堵剂。

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