CN112943162A - 一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，包括：（1）将PH值在10~12之间的水相单体溶液注入气水界面，水相单体溶液由水相单体和水相溶剂组成，水相单体质量分数为2~5%；（2）将油相单体溶液注入气水界面，使油相单体溶液铺展，气水界面转化为油水界面，油相单体溶液由新型油相单体、铺展剂、纳米颗粒和油相溶剂组成，新型油相单体质量分数为0.1~1%，铺展剂质量分数为0.05～0.1%，纳米颗粒添加量为0.01~0.02g/ml；（3）水层中的水相单体与新型油相单体发生界面聚合反应，在油水界面上形成聚合物隔水层；（4）在生产压差下，杂质颗粒堵塞孔喉，出现结晶现象，形成更加致密的聚合物隔水层。本发明可有效降低聚合物隔层的渗透率，提高封堵效率。
Description
技术领域
本发明属于油田调剖堵水领域，具体涉及一种使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化的方法。
背景技术
针对气藏水侵，目前已开发出三种控水技术，包括气藏堵水、排水采气和配产控水，其中配产控水和排水采气可在一定程度上延缓气藏水侵，相比而言，气藏堵水是一种更有效的控水方法，尤其是在气水界面建立一层大面积聚合物隔水层是边底水气藏控水增产最有效的手段之一。目前国内外学者在聚合物隔水层识别、聚合物隔水层模型的建立、聚合物隔水层位置及半径的确定、聚合物隔水层控水效果预测、隔板控水理论进行深入研究，提出无聚合物隔水层、半渗透聚合物隔水层、不渗透聚合物隔水层底水气藏的见水时间预报公式。研究表明：聚合物隔水层的渗透性会显著影响气藏的水侵速度，聚合物隔水层渗透率越低，水侵的抑制效果越好。
聚合物隔水层材料与常用的堵水剂材料类似，施工工艺是将隔层液从生产井注入储层，经过在水平方向铺展，在气水界面或气水界面上方形成一层阻水屏障，从而有效控制边底水水侵。根据隔水层材料种类的不同可分为五类：无机盐、聚合物凝胶、微乳液、润湿反转剂、泡沫。在这些隔水层材料中，聚合物凝胶是最经济有效的，因此被广泛用于聚合物隔水层的建立。
“一种在有水气藏气水界面建立大面积化学隔板的堵水方法”(201911071326.2)，通过聚合物在气藏气水界面或气水界面上方形成一层阻水屏障，但是所建立的大面积聚合物隔水层内部存在大量微小孔隙，地层水在生产压差的作用下可部分通过聚合物隔层，特别是当聚合物隔层较薄时，堵水效果较差。因此，本发明提出一种使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化的方法，降低聚合物隔层的渗透率，对边底水气藏水侵控制有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化，降低聚合物隔水层的平均孔径，增强阻水效果，从而有效改善目前建立聚合物隔层封堵效率较差的缺陷和不足，提高气藏采收率。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
本发明首先通过堵水剂定点注入技术将水相单体溶液注到气藏气水界面，使靠近气水界面附近的水层中具有一定浓度的水相单体溶液；随后，将含有铺展剂和纳米颗粒的油相单体溶液通过堵水剂定点注入技术注到气藏气水界面，油相单体溶液会沿着气水界面铺展，将气水界面替换为油水界面；紧接着，水相单体溶液中的水相单体与新型油相单体溶液中的新型油相单体在气藏气水界面发生界面聚合反应，生成聚合物隔层。
本发明提出新型油相单体为1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯或1,2,4,5-环己烷四甲酸氯。由于新型油相单体亲水性更强，在气水界面铺展更快更好，且相较于已有专利中的油相单体含有更多数目的羧基，能快速地生成聚合物隔层。生成的聚合物隔层相较于一般的芳香族聚丙酰胺平均有效孔径减小，孔径分布变窄，空间位阻效应增强。这种聚合物隔水层对地层水中矿物离子和杂质颗粒具有更好的截留作用以及更好的沉积结垢作用，从而使聚合物隔层快速致密化，大幅度降低聚合物隔层的渗透率，从而更有效地阻隔地层水，提升封堵效率，提高气藏的采收率。
一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，依次包括以下步骤：
(1)将PH值在10～12之间的水相单体溶液注入气水界面，使水层中含有一定浓度的水相单体溶液，所述水相单体溶液由水相单体和水相溶剂组成，水相单体质量分数为2～5％；
(2)将油相单体溶液注入气水界面，使油相单体溶液铺展，气水界面转化为油水界面，所述油相单体溶液由新型油相单体、铺展剂、纳米颗粒和油相溶剂组成，新型油相单体质量分数为0.1～1％，铺展剂质量分数为0.05～0.1％，纳米颗粒添加量为0.01～0.02g/ml；
(3)水层中的水相单体与新型油相单体发生界面聚合反应，在油水界面上形成聚合物隔水层；
(4)在生产压差下，杂质颗粒堵塞孔喉，聚合物隔水层表面离子浓差极化现象明显，进而出现结晶现象，形成更加致密的聚合物隔水层。
所述水相单体为对苯二胺、二乙烯三胺、N-甲基二乙醇胺或哌嗪等含有双氨基基团的化合物。
所述水相溶剂为水、甲醇、乙腈、硝基甲烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜等能溶解水相单体的溶剂。
所述新型油相单体为1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯或1,2,4,5-环己烷四甲酸氯。
所述铺展剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚二甲基苯基乙烯基硅氧烷或十二烷基苯磺酸钙等可使油相溶液在气水界面铺展的表面活性剂。
所述纳米颗粒为尺寸为纳米级别的碳纳米管、纳米二氧化硅粉末或纳米氧化镁颗粒。
所述油相溶剂为环己烷、氯仿、二氯甲烷、正辛醇、二甲苯、甲苯或石油醚等能溶解油相单体的溶剂。
使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化的方法，原理在于：
(1)采用新型油相单体(1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯或1,2,4,5-环己烷四甲酸氯)与胺类化学物形成的微孔聚合物隔层，其平均有效孔径更小，地层水中的杂质颗粒直径与微孔聚合物隔层的直径匹配程度更好，杂质颗粒更容易在聚合物隔层的孔喉处有效架桥并形成致密滤饼，从而使微孔聚合物隔层致密化。
(2)采用新型油相单体(1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯或1,2,4,5-环己烷四甲酸氯)与胺类化学物形成的微孔聚合物隔层，其平均有效孔径更小，当含有一定离子浓度的地层水渗透通过微孔聚合物隔层时，在相同的压差下，渗流速度加快，浓差极化现象更明显，成垢离子在靠近聚合物隔层表面的浓度更容易变成过饱和态，进而发生结晶现象，产生无机垢，使微孔聚合物隔层快速致密化。
(3)当聚合物隔层中掺杂了纳米颗粒后，大大缩短了含有离子的地层水在微孔聚合物隔层内部结晶过程的成核诱导期，使得结垢过程更迅速，从而使微孔聚合物隔层致密化。
反应历程如下：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)所提供的一种使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化的方法，可有效降低聚合物隔层的渗透率，提高封堵效率。
(2)与原有体系相比，新型油相单体(1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯或1,2,4,5-环己烷四甲酸氯)性质更稳定，所用的纳米颗粒用量少，经济实惠的同时，封堵效果更好。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明作进一步说明。然而，本发明应用的范围不局限于下述实施例。
实施例1
一种使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化的方法，依次包括以下步骤：
(1)制备100ml质量分数为3％对苯二胺的水溶液，并用NaOH溶液调节pH至11。
(2)制备100ml质量分数为1％1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯的环己烷溶液，并加入0.5ml的聚二甲基苯基乙烯基硅氧烷和1g纳米二氧化硅粉末搅拌均匀。
(3)取10ml水相溶液，并将其从填砂管底部注入；再将5ml油相溶液从填砂管顶部注入，反应3分钟后，再将填砂管放入烘箱中继续反应，反应温度为80℃，反应时间为6h，最终制得聚合物隔层。
反应历程如下：
对比例1
与实例1制备的油相溶液不同，步骤为：制备100ml质量分数为0.5％均苯三甲酰氯的环乙烷溶液，并加入0.5ml的聚氧乙烯辛基苯酚醚(OP-10)搅拌均匀；其余步骤均与实例1相同。
将表1所示的地层水分别以0.1PV(即0.1倍填砂管孔隙体积)恒速从实例1和对比例1的填砂管(K＝100mD)底部注入填砂管，测定入口压力随时间的变化曲线。
表1地层水离子类型及矿化度(mg/L)
| HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> | SO4<sup>2-</sup> | Ca<sup>2+</sup> | Cl<sup>-</sup> | K<sup>+</sup> | Na<sup>+</sup> | pH | 总矿化度 | 水型 |
| 427 | 320 | 9200 | 2430 | 127293 | 67257 | 6.6 | 206927 | CaCl<sub>2</sub> |
实例1和对比例1的入口压力都逐渐增加，对比例1达到3.9MPa后入口压力开始下降，最终基本稳定在1MPa，实例1入口压力明显高于对比例1，在达到5.4MPa后才出现下降，最终基本稳定在1.3MPa，实例1和对比例1入口压力变化规律基本一致，根据此前的专利认为新型聚合物隔水层达到了明显的阻水效果，且成功达到更加致密化的目标。分析认为，入口压力升高是因为随着高矿化度地层水通过聚合物隔水层，地层水中的杂质颗粒逐渐堆积在微孔隙中，矿物离子也在扩散过程中吸附在微孔隙中然后形成无机垢，实例1中相较于对比例1采用了新型的油相单体并加入了纳米颗粒，使得到的聚合物隔水层中的微孔隙孔径更小，杂质颗粒更容易堵塞，矿物离子更容易被吸附并快速成核结晶形成无机垢，聚合物隔水层更加迅速地致密化，这也就导致实例1的入口压力更高。
以上结果可以说明，本发明对于微孔聚合物隔水层的致密化起到了重要的作用，并且新型油相单体及纳米颗粒的选择和结合均会对快速致密化过程产生影响，本发明的整体技术方案无论是对杂质颗粒还是矿物离子的处理均进行了优化，使边底水气藏气水界面大面积微孔聚合物隔水层快速致密化达到了良好的处理效果。
Claims (7)
1.一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，依次包括以下步骤：
（1）将PH值在10~12之间的水相单体溶液注入气水界面，使水层中含有一定浓度的水相单体溶液，所述水相单体溶液由水相单体和水相溶剂组成，水相单体质量分数为2~5%；
（2）将油相单体溶液注入气水界面，使油相单体溶液铺展，气水界面转化为油水界面，所述油相单体溶液由新型油相单体、铺展剂、纳米颗粒和油相溶剂组成，新型油相单体质量分数为0.1~1%，铺展剂质量分数为0.05～0.1%，纳米颗粒添加量为0.01~0.02g/ml；
（3）水层中的水相单体与新型油相单体发生界面聚合反应，在油水界面上形成聚合物隔水层；
（4）在生产压差下，杂质颗粒堵塞孔喉，聚合物隔水层表面离子浓差极化现象明显，进而出现结晶现象，形成更加致密的聚合物隔水层。
2.如权利要求1所述的一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，其特征在于，所述水相单体为对苯二胺、二乙烯三胺、N-甲基二乙醇胺或哌嗪。
3.如权利要求1所述的一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，其特征在于，所述水相溶剂为水、甲醇、乙腈、硝基甲烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
4.如权利要求1所述的一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，其特征在于，所述新型油相单体为1,2,3,4-环丁烷四羧酸氯或1,2,4,5-环己烷四甲酸氯。
5.如权利要求1所述的一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，其特征在于，所述铺展剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚二甲基苯基乙烯基硅氧烷或十二烷基苯磺酸钙。
6.如权利要求1所述的一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，其特征在于，所述纳米颗粒为尺寸为纳米级别的碳纳米管、纳米二氧化硅粉末或纳米氧化镁颗粒。
7.如权利要求1所述的一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法，其特征在于，所述油相溶剂为环己烷、氯仿、二氯甲烷、正辛醇、二甲苯、甲苯或石油醚。
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