CN113122209B - 一种耐高温深部调剖堵水剂及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温深部调剖堵水剂，属于原油开采调剖堵水技术领域。该耐高温深部调剖堵水剂包括微乳液活化体系和无机硅聚合体系两部分，其中，所述微乳液活化体系包括表面活性剂、液体有机酸酯和水；所述无机硅聚合体系包括水玻璃溶液。该耐高温深部调剖堵水剂具有耐高温、延时成胶深部调剖堵水的作用。

Description

一种耐高温深部调剖堵水剂及其制备和应用方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温深部调剖堵水剂，属于原油开采调剖堵水技术领域。

背景技术

目前，胜利油田油藏普遍进入高含水阶段，随着开发的不断深入，储层非均质性进一步加剧，注入水无效窜流严重，油田效益开发难度增大。实践证明，调剖堵水能有效封堵高渗透层，调控储层非均质性，扩大波及体积，提升均衡驱替程度，提高水驱采收率，改善水驱开发效果。调剖堵水工作能够有效遏制无效窜流，延缓区块递减，进一步提升水驱质量，对于延长近废弃老油田经济寿命期、改善老油田开发效果具有重要意义。

根据目前调剖堵水材料的应用情况，其可大致分为六大类：无机沉淀型调剖堵水体系，颗粒类调剖堵水体系，聚合物冻胶类调剖堵水体系，树脂调剖堵水体系，泡沫调剖堵水体系，微生物调剖堵水材料、微球、超支化等其他调剖堵水体系。但这些调剖堵水材料除泡沫调剖堵水体系外普遍存在注入困难，难以运移到地层深部，施工风险大。而泡沫类调剖堵水体系的封堵强度小，有效期短。同时，在地层深部地层温度高，需要的调剖堵水材料的耐温性要求高，目前常用的聚合物类调剖堵水材料耐温性能有限，限制其发挥长期调剖堵水的作用。因此，需要开发一种耐高温深部调剖堵水剂满足油田调剖堵水需求。

发明内容

本发明提供一种耐高温深部调剖堵水剂，该耐高温深部调剖堵水剂具有耐高温、延时成胶深部调剖堵水的作用。

本发明还提供上述耐高温深部调剖堵水剂的制备方法。

本发明还提供一种深部调剖堵水的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐高温深部调剖堵水剂，包括微乳液活化体系和无机硅聚合体系两部分，其中，所述微乳液活化体系包括表面活性剂、液体有机酸酯和水；所述无机硅聚合体系包括水玻璃溶液。

所述表面活性剂可以是阴离子、阳离子或阴非离子类表面活性剂，例如十二烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、十二烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯醚磺酸盐等等，优选阴非离子型或阴离子表面活性剂，如聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。

所述液体有机酸酯是指常温下为液态的有机酸酯，可以是C8～C14有机酸低碳醇酯，如脂肪酸、羟基酸或芳香酸的甲酯、乙酯、丙酯或丁酯中的一种或多种，优选C10～C14脂肪酸乙酯，例如肉桂酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯中的一种或多种。

所述微乳液活化体系以该体系总质量为100％计，包括：表面活性剂2％～20％，优选5～10％，有机酸酯类15％～40％，优选20％～35％，助表面活性剂0～2％，优选0.5％～1％，水含量为45～83％，优选55～75％。

所述微乳液活化体系中还可以加入极性有机物作为助表面活性剂，来进一步提高微乳液的稳定性，优选C2-C6脂肪醇，例如丁醇、戊醇、己醇等。以微乳液活化体系总质量为100％计，助表面活性剂含量为0～2％，优选0.5％～1％。

所述水玻璃溶液的质量浓度为10～50％，优选20-30％。水玻璃模数可以是2.8～3.5，优选3.1～3.4。

本发明所述耐高温深度调剖堵水剂的制备方法，包括：

1)微乳液活化体系的配制：在水中加入表面活性剂、助表面活性剂和有机酸酯类，搅拌分散至形成透明的O/W型微乳液；

2)水玻璃溶液的配制：将水玻璃加入水中进行搅拌混合，形成水玻璃溶液；

3)在使用前，将水玻璃溶液加入到微乳液中，形成调剖堵水剂。

所述微乳液活化体系以该体系总质量为100％计，包括：表面活性剂2％～20％，优选5～15％，有机酸酯类15％～40％，优选20％～35％，助表面活性剂0～2％，优选0.5％～1％，水含量为45～83％，优选55～75％。

所述水玻璃溶液的质量浓度为10～50％，优选20～30％。水玻璃模数可以是2.8～3.5，优选3.1～3.4。

本发明还提供一种深部调剖堵水的方法，其中包括分别配制本发明所述微乳液活化体系和水玻璃溶液，再将二者按比例混合注入目标地层。混合时，优选将水玻璃溶液加入到微乳液中。

所述微乳液活化体系和水玻璃溶液的质量分数为：微乳液活化体系30％～70％，水玻璃溶液70％～30％。

本发明提供的耐高温深部调剖堵水剂，由微乳液活化体系和无机硅聚合体系(水玻璃溶液)两部分组成。在酸性条件下有机酸酯的水解是可逆反应，而在碱性条件下为不可逆反应，本发明无机硅聚合的活化组份提供了碱性条件，利用有机酸酯在碱性条件下水解释放出的有机酸来活化无机硅的聚合，通过选取特定的机酸酯来控制水解生成有机酸的速度。该堵水剂在注入前为低粘度流体，注入地层后缓慢延时释放出有机酸，使整个调剖堵水体系容易进入地层深部后形成封堵体，达到深部封堵效果。且采用无机硅材料，形成的封堵体强度高，耐温性能好。

该耐高温深部调剖堵水剂，在24h以后逐渐浑浊并于40h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于90％。管式模型实验表明：注入该耐高温深部调剖堵水剂，反应完全后封堵率大于95％。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

成胶时间评价按照以下方法进行：

将调剖堵水剂置于试管中，根据反应时间观测其变化情况，并倾斜试管观察其成胶情况，等试管完全倒置，体系不再流动为最终成胶时间。

体积保持率评价按照以下方法进行：

将调剖堵水剂置于试管中，最终成胶后将试管置于温度为地层温度的烘箱中，观察胶体剩余体积，按剩余体积除以起始体积来计算其体积保持率。

实施例1

微乳液的配制：

选用表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，有机酸酯类为月桂酸乙酯。在占总质量59％的水中，边搅拌边加入10％十二烷基苯磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入30％的月桂酸乙酯，再边搅拌边加入1％助表面活性剂正丁醇，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

固含量为40％水玻璃用水稀释至固含量为20％，然后边搅拌便加入到占总质量50％的微乳液体系，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在18h以后逐渐浑浊并于30h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于93％。

实施例2

微乳液的配制：

选用表面活性剂为聚氧乙烯醚磺酸钠，有机酸酯类为棕榈酸乙酯。在占总质量59％的水中，边搅拌边加入10％聚氧乙烯醚磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入30％的棕榈酸乙酯，再边搅拌边加入1％助表面活性剂正丁醇，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

固含量为40％水玻璃用水稀释至固含量为20％，然后边搅拌便加入到占总质量50％的微乳液体系，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在24h以后逐渐浑浊并于40h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于93％。

但该体系只能在温度大于25℃的条件下配置使用，如温度低于25℃，棕榈酸乙酯为固体，不能形成微乳液体系。

实施例3

微乳液的配制：

选用表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，有机酸酯类为肉豆蔻酸乙酯。在占总质量59％的水中，边搅拌边加入10％十二烷基苯磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入30％的肉豆蔻酸乙酯，再边搅拌边加入1％助表面活性剂戊醇，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

固含量为40％水玻璃用水稀释至固含量为20％，然后边搅拌便加入到占总质量50％的微乳液体系，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在22h以后逐渐浑浊并于36h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于93％。

实施例4

微乳液的配制：

选用表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，有机酸酯类为月桂酸乙酯。在占总质量75％的水中，边搅拌边加入5％十二烷基苯磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入20％的月桂酸乙酯，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

固含量为40％水玻璃用水稀释至固含量为10％，然后边搅拌便加入到占总质量40％的微乳液体系，余量补充水，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在20h以后逐渐浑浊并于30h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于90％。

实施例5

选用表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，有机酸酯类为肉桂酸乙酯。在占总质量54％的水中，边搅拌边加入10％十二烷基苯磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入35％的肉桂酸乙酯，再边搅拌边加入1％助表面活性剂己醇，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

配制固含量为40％硅酸钠，然后边搅拌便加入到等质量的微乳液体系，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在24h以后逐渐浑浊并于36h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于95％。

实施例6

选用表面活性剂为聚氧乙烯醚磺酸钠，有机酸酯类为月桂酸乙酯。在占总质量64％的水中，边搅拌边加入10％聚氧乙烯醚磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入25％的月桂酸乙酯，再边搅拌边加入1％助表面活性剂正丁醇，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

配制固含量为40％硅酸钠，然后边搅拌便加入到等质量的微乳液体系，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在24h以后逐渐浑浊并于40h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于98％。

实施例7

选用表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，有机酸酯类为肉豆蔻酸乙酯。在占总质量65％的水中，边搅拌边加入10％十二烷基苯磺酸钠，溶解完全后，边搅拌边加入25％的肉豆蔻酸乙酯，至形成透明的O/W型微乳液。

调剖堵水剂的配制：

配制固含量为40％硅酸钠，然后边搅拌便加入到等质量的微乳液体系，形成调剖堵水剂。

成胶性能评价试验表明：该耐高温深部调剖堵水剂，在24h以后逐渐浑浊并于40h后反应完全，形成高强度的封堵体。该封堵体在150℃条件下老化180d，体积保持率大于95％。

对比例1

按照现有技术的双液沉淀法配置12％～15％水玻璃和4％～5％CaCl₂溶液，两种液体混合后马上生成沉淀，且沉淀容易被后续水驱带走。

对比例2

按照常规方法在12％～15％水玻璃溶液中加入3％～6％的硫酸铵溶液后，反应初期形成单硅酸，然后发生缩聚反应生成具有空间网状结构的多硅酸凝胶。但反应时间短，二者混合后即时成胶。

实施例8

室内管式模型性能评价：

将规格为Φ25mm×30mm的填砂管用石英砂填充完毕，称取干重；然后用真空泵抽真空，饱和地层水120min后，称取岩心湿重，计算岩心孔隙度；将饱和好的填砂岩心模型接入驱替装置，测量封堵前水相渗透率，然后将其放置到恒温箱内，地层温度下恒温120min；以1ml/min速度注入实施例1～6的调剖堵水剂1PV，保温静置反应48h；转后续水驱，注入速度为1ml/min；测量其封堵后水相渗透率。

实施例1～7在室内管式模型中封堵性能评价结果见表1。

表1

从表1中可以看出，本发明的调剖堵水剂在使用范围内完全成胶时间大于30h，高温条件下体积保持率大于90％，封堵率大于95％。能够实现低粘度注入、延时成胶、耐高温和高强度封堵的目的。

从对比例可以看出，传统的利用水玻璃溶液进行双液沉淀法和凝胶法成胶，成胶时间短，难以满足深部调剖堵水的要求。

Claims (11)

1.一种耐高温深部调剖堵水剂，包括微乳液活化体系和无机硅聚合体系两部分，其中，所述微乳液活化体系以该体系总质量为100％计，包括：表面活性剂2％～20％，液体有机酸酯类15％～40％，助表面活性剂0～2％，水含量为45～83％，所述液体有机酸酯选自C8～C14有机酸低碳醇酯；所述无机硅聚合体系包括水玻璃溶液。

2.根据权利要求1所述的堵水剂，其中所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐。

3.根据权利要求1所述的堵水剂，其中所述助表面活性剂选自C2-C6脂肪醇。

4.根据权利要求1所述的堵水剂，其中所述液体有机酸酯选自肉桂酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的堵水剂，其中所述水玻璃溶液的质量浓度为10～50％，水玻璃模数是2.8～3.5。

6.根据权利要求1所述的堵水剂，其中所述微乳液活化体系和水玻璃溶液的质量分数为：微乳液活化体系30％～70％，水玻璃溶液70％～30％。

7.权利要求1-6之一所述耐高温深度调剖堵水剂的制备方法，包括：

1)在水中加入表面活性剂、助表面活性剂和有机酸酯类，搅拌分散至形成透明的O/W型微乳液；

2)将水玻璃加入水中进行搅拌混合，形成水玻璃溶液；

3)在使用前，将水玻璃溶液加入到微乳液中，形成调剖堵水剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中所述微乳液活化体系以该体系总质量为100％计，包括：表面活性剂2％～20％，有机酸酯类15％～40％，助表面活性剂0～2％，水含量为45～83％。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中所述水玻璃溶液的质量浓度为10～50％，和/或，水玻璃模数是2.8～3.5。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中所述微乳液活化体系和水玻璃溶液的质量分数为：微乳液活化体系30％～70％，水玻璃溶液70％～30％。

11.一种深部调剖堵水的方法，其中包括：分别配制权利要求1所述微乳液活化体系和水玻璃溶液，再将二者混合注入目标地层。