CN113174242B - 一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法，所述封堵剂由以下原料制备而成：所述原料按重量份数比为：溶胶15‑25份、聚丙烯酰胺6‑8份、纳米二氧化硅1.6‑3.6份、乳化剂0.42‑0.68份、氯化钠3‑4份、NS‑6：0.35‑0.55份和增粘剂0.6‑3.4份；本发明封堵剂，首先通过溶胶搭配聚丙烯酰胺，以溶胶作前缘，凝胶段塞能提高井筒附近的封堵能力，对早期堵水或生产段少且厚度小的井更适宜，起到调整油水流度比的作用，以限制水的指进，通过搭配纳米二氧化硅，用高强度凝胶体封堵，控制水的窜流和溶胶反排，获得较好的堵水效果。
Description
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法。
背景技术
油气井出水是油田开发过程中普遍存在的问题，特别是采用注水开发方式，随着水边缘的推进，由于地层非均质性严重，油水流度比的不同及开发方案和措施不当等原因，均能导致油田含水上升速度加快，致使油层过早水淹，油田采收率降低。目前，世界上许多油田都相继进入中高含水期，而地下可采储量依然较大，我国主要油田也已进入中高含水期，现仅采出注水开采储量的62％。原注水条件下广泛应用的增产增注措施效率越来越低，技术难度越来越大，产量递减，产水量大幅度增加，经济效益差。
非选择性堵水剂目前主要是使用在封堵一些比较单一的水层或者是含水量非常高的水层中。因为所选择使用的堵水剂对油和水并不具备可选择性，堵水和堵油都能够进行。
在施工阶段，首先要做的工作就是准确的确定出水层段，然后再应用合理的处理措施将油层和水层进行分离，使用机械设备将堵水剂注入到水层中完成堵塞施工。
粒径一般都比较大，所以在使用的过程中不能进入到低渗透层的地层中，这种方法存在缺陷较多，挤注压力高，易堵塞油井，成功率低且作用时间比较短，风险大。
选择性堵水剂可应用在不能够使用封隔器将油层和待封堵水层分开的施工方式中，其主要的工作原理就是应用油和水、出油层以及出水层等位置的压差实现最终目标的。针对特高含水油井的出水层位未知，且油层薄，井况差，堵水难度大、卡段困难，为此，我们提出一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种油井堵水用纳米封堵剂，所述封堵剂由以下原料制备而成：
所述原料按重量份数比为：溶胶15-25份、聚丙烯酰胺6-8份、纳米二氧化硅1.6-3.6份、乳化剂0.42-0.68份、氯化钠3-4份、NS-6：0.35-0.55份和增粘剂0.6-3.4份。
本发明作为进一步优选的：所述乳化剂为脂肪酸皂、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐和磷酸盐中的任意一种或多种混合。
本发明作为进一步优选的：所述溶胶由以下重量份原料制备而成：金属醇盐7-9份、水4-8份、溶剂2-6份、催化剂0.8-1.5份。
本发明作为进一步优选的：所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、环氧乙烷中的任意一种，所述催化剂为盐酸、P-甲苯磺酸、乙酸、琥珀酸马来酸、硼酸中的任意一种。
一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将溶胶、聚丙烯酰胺加入搅拌容器中，在60-80℃的环境下搅拌15-20min，得到一次混合物；
步骤二、将乳化剂、NS-6加入步骤一所得的一次混合物中，搅拌6-8min，得到二次混合物；
步骤三、将纳米二氧化硅和氯化钠加入到步骤二所得的二次混合物中，搅拌25-45min，得到三次混合物；
步骤四、将增粘剂加入步骤三所得的三次混合物中，搅拌36-48min，得到纳米封堵剂。
本发明作为进一步优选的：所述封堵剂使用时，测量油层钻开厚度，裂缝段、渗透性差异；
当油层钻开厚度大，裂缝段多、渗透性差异小时，采用封隔器下入油井储层，同时，以低压小排量形式推送封堵剂。
本发明作为进一步优选的：所述油层钻开厚度大于1.5m时，称之为油层钻开厚度大；
所述裂缝段大于或等于4个/m2时，属于裂缝段多；
所述渗透性差异小于1md时，判定为渗透性差异小。
本发明作为进一步优选的：所述低压小排量的压力判定范围为小于地层破裂压力的80％，且不低于地层破裂压力的30％。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种油井堵水用纳米封堵剂及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明封堵剂，首先通过溶胶搭配聚丙烯酰胺，以溶胶作前缘，凝胶段塞能提高井筒附近的封堵能力，对早期堵水或生产段少且厚度小的井更适宜，起到调整油水流度比的作用，以限制水的指进，通过搭配纳米二氧化硅，用高强度凝胶体封堵，控制水的窜流和溶胶反排，获得较好的堵水效果，聚丙烯酰胺溶液能均勻穿透，热稳定性良好，能以任意比例溶于水，水溶液为均匀透明的液体，从而保证了对出水缝洞的波及效率和封堵效率；
2、本发明通过在封堵剂内添加NS-6，NS-6为白色及灰色粉状结构，融点在120℃以上，对流变性影响小,且有降滤失作用,抗温可达160℃，同时，添加氯化钠，氯化钠对成胶时间的影响很小,但增大了凝胶强度,增加了封堵剂的耐盐性能，本封堵剂为效果更好的耐高温高盐堵剂体系；
3、本申请通过添加乳化剂，改变了钻井液的油水比，对油基钻井液稳定性的影响不大,热滚后破乳电压上升，乳化剂的加入能显著减小钻井液的API及高温高压滤失量。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例一
本发明提供了如图1所示的一种油井堵水用纳米封堵剂，封堵剂由以下原料制备而成：
原料按重量份数比为：溶胶15份、聚丙烯酰胺6份、纳米二氧化硅1.6份、乳化剂0.42份、氯化钠3份、NS-6：0.35份和增粘剂0.6份。
本发明具体的：乳化剂为脂肪酸皂，通过加入乳化剂，能显著减小钻井液的API及高温高压滤失量。
本发明具体的：溶胶由以下重量份原料制备而成：金属醇盐7份、水4份、溶剂2份、催化剂0.8份，金属醇盐为溶胶-凝胶法最合适的原料,提供金属元素，提高溶胶的强度，水为水解反应的必须原料，溶剂用于溶解金属化合物，调制均匀溶胶，催化剂用于金属化合物的水解催化和螯合作用，同时，在制备溶胶时，可以向溶胶内部加入水解控制剂，如乙酰丙酮，控制水解速度，还可加入类似聚乙烯醇的分散剂，提高溶胶分散速度，尤其是要加入干燥开裂控制剂，防止溶胶凝胶后开裂。
本发明具体的：溶剂为甲醇，催化剂为盐酸。
一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将溶胶、聚丙烯酰胺加入搅拌容器中，在60℃的环境下搅拌15min，得到一次混合物；
步骤二、将乳化剂、NS-6加入步骤一所得的一次混合物中，搅拌6min，得到二次混合物；
步骤三、将纳米二氧化硅和氯化钠加入到步骤二所得的二次混合物中，搅拌25min，得到三次混合物；
步骤四、将增粘剂加入步骤三所得的三次混合物中，搅拌36min，得到纳米封堵剂。
本发明具体的：封堵剂使用时，测量油层钻开厚度，裂缝段、渗透性差异；
当油层钻开厚度大，裂缝段多、渗透性差异小时，采用封隔器下入油井储层，同时，以低压小排量形式推送封堵剂；全井笼统挤堵碳酸盐岩油藏储层纵向裂缝发育程度的差异，为全井笼统挤堵创造了条件。
油井见水主要是由于底水沿高渗透缝洞上锥所引起，主要产液段在井筒下部，当油井见水后，主要产液段通常就是主要出水段，出水段的渗透率和含水饱和度高于出油段，这就为全井笼统挤堵中，堵剂能优先进入出水缝洞的可能性提供了地质条件。
下封隔器倘若储层纵向渗透性差异小，油水有明显分层，为使堵剂有效地进入主要出水层段，就必须下封隔器。这种方式适合于油层钻开厚度大，裂缝段多而渗透性差异小的油井堵水。由于是大层段分隔，挤堵时仍应在低压小排量下进行，使堵剂能有效地封堵出水缝洞。
裂缝性碳酸盐岩油藏采用聚丙烯酰胺堵剂堵水，通常采取锥形段塞挤堵方式，它比连续段塞挤堵成功率高，本方法以溶胶作前缘，凝胶段塞能提高井筒附近的封堵能力，对早期堵水或生产段少且厚度小的井更适宜。这是因为溶胶具有较好的选择性，在地层深部又能起到调整油水流度比的作用，以限制水的指进。当油井生产时，在井筒附近有较大的压力降，堵剂易被突破，必须用高强度凝胶体封堵，方能控制水的窜流和溶胶反排，获得较好的堵水效果。但对于缝洞发育，多层段生产的油井，要注意提高整个段塞的封堵强度，应采用不同浓度或不同种类的凝胶锥形封堵。锥形堵塞挤堵方式由于粘性指进较小，聚丙烯酰胺溶液能均勻穿透，聚丙烯酰胺是一种线型高分子聚合物，热稳定性良好。能以任意比例溶于水，水溶液为均匀透明的液体，从而保证了对出水缝洞的波及效率和封堵效率。
本发明具体的：油层钻开厚度大于1.5m时，称之为油层钻开厚度大；
裂缝段大于或等于4个/m2时，属于裂缝段多；
渗透性差异小于1md时，判定为渗透性差异小。
本发明具体的：低压小排量的压力判定范围为小于地层破裂压力的80％，且不低于地层破裂压力的30％；
挤注压力挤注压力的选择原则一方面是不能超过地层破裂压力的80％，另一方面要保持适当的挤注压力，太低满足不了排量要求，太高会污染渗透层，在一定的驱动压力下，渗透率越高，流动阻力系数越小，流体越容易通过。同样，在挤堵过程中，堵剂进入不同渗透率的裂缝孔道要求的启动压力不同。由此认为，只要控制挤堵压力，在相对小的挤入压差下堵剂即能有效地进入高渗透(出水)缝洞。
实施例二
一种油井堵水用纳米封堵剂，封堵剂由以下原料制备而成：
原料按重量份数比为：溶胶20份、聚丙烯酰胺7份、纳米二氧化硅2.6份、乳化剂0.56份、氯化钠3.5份、NS-6：0.45份和增粘剂1.3份。
本发明具体的：乳化剂为脂肪酸皂、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐和磷酸盐中的任意一种或多种混合。
本发明具体的：溶胶由以下重量份原料制备而成：金属醇盐8份、水6份、溶剂4份、催化剂0.9份。
本发明具体的：溶剂为丁醇，催化剂为琥珀酸、马来酸。
一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将溶胶、聚丙烯酰胺加入搅拌容器中，在70℃的环境下搅拌18min，得到一次混合物；
步骤二、将乳化剂、NS-6加入步骤一所得的一次混合物中，搅拌7min，得到二次混合物；
步骤三、将纳米二氧化硅和氯化钠加入到步骤二所得的二次混合物中，搅拌35min，得到三次混合物；
步骤四、将增粘剂加入步骤三所得的三次混合物中，搅拌40min，得到纳米封堵剂。
本发明具体的：封堵剂使用时，测量油层钻开厚度，裂缝段、渗透性差异；
当油层钻开厚度大，裂缝段多、渗透性差异小时，采用封隔器下入油井储层，同时，以低压小排量形式推送封堵剂。
本发明具体的：油层钻开厚度大于1.5m时，称之为油层钻开厚度大；
裂缝段大于或等于4个/m2时，属于裂缝段多；
渗透性差异小于1md时，判定为渗透性差异小。
本发明具体的：低压小排量的压力判定范围为小于地层破裂压力的80％，且不低于地层破裂压力的30％。
实施例三
一种油井堵水用纳米封堵剂，封堵剂由以下原料制备而成：
原料按重量份数比为：溶胶25份、聚丙烯酰胺8份、纳米二氧化硅3.6份、乳化剂0.68份、氯化钠4份、NS-6：0.55份和增粘剂3.4份。
本发明具体的：乳化剂为脂肪酸皂、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐和磷酸盐中的任意一种或多种混合。
本发明具体的：溶胶由以下重量份原料制备而成：金属醇盐9份、水8份、溶剂6份、催化剂1.5份。
本发明具体的：溶剂为环氧乙烷，催化剂为盐酸。
一种油井堵水用纳米封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将溶胶、聚丙烯酰胺加入搅拌容器中，在80℃的环境下搅拌20min，得到一次混合物；
步骤二、将乳化剂、NS-6加入步骤一所得的一次混合物中，搅拌8min，得到二次混合物；
步骤三、将纳米二氧化硅和氯化钠加入到步骤二所得的二次混合物中，搅拌45min，得到三次混合物；
步骤四、将增粘剂加入步骤三所得的三次混合物中，搅拌48min，得到纳米封堵剂。
本发明具体的：封堵剂使用时，测量油层钻开厚度，裂缝段、渗透性差异；
当油层钻开厚度大，裂缝段多、渗透性差异小时，采用封隔器下入油井储层，同时，以低压小排量形式推送封堵剂。
本发明具体的：油层钻开厚度大于1.5m时，称之为油层钻开厚度大；
裂缝段大于或等于4个/m2时，属于裂缝段多；
渗透性差异小于1md时，判定为渗透性差异小。
本发明具体的：低压小排量的压力判定范围为小于地层破裂压力的80％，且不低于地层破裂压力的30％。
对比例一
采用现有封堵剂对油井进行堵水工作，其原料为丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、基液、聚合铝、分散剂和引发剂。
油层钻开厚度1.6m，裂缝段平均5.24个/平方米，渗透性差异0.674md。
封堵方法采用封隔器下储层；
地层破裂压力为1540MPA。
挤堵压力为650MPa。
实验例一
采用实施例一、二和三所制封堵剂对油井进行堵水工作。
油层钻开厚度1.6m，裂缝段平均5.24个/平方米，渗透性差异0.674md。
封堵方法采用封隔器下储层；
地层破裂压力为1540MPA。
挤堵压力为650MPa。
实验结果与对比例一进行对比，对比结果如表1所示：
表1油井堵水实验数据
对比上述数据可知，采用本发明方法制备的油井堵水封堵剂，封堵率高达98.8％以上，本发明封堵剂，首先通过溶胶搭配聚丙烯酰胺，以溶胶作前缘，凝胶段塞能提高井筒附近的封堵能力，对早期堵水或生产段少且厚度小的井更适宜。溶胶具有较好的选择性，在地层深部起到调整油水流度比的作用，以限制水的指进，通过搭配纳米二氧化硅，用高强度凝胶体封堵，控制水的窜流和溶胶反排，获得较好的堵水效果，对于缝洞发育，多层段生产的油井，要注意提高整个段塞的封堵强度，应采用不同浓度或不同种类的凝胶锥形封堵，本发明使用聚丙烯酰胺溶液能均勻穿透，热稳定性良好，能以任意比例溶于水，水溶液为均匀透明的液体，从而保证了对出水缝洞的波及效率和封堵效率；
同时，本发明通过在封堵剂内添加NS-6，NS-6为白色及灰色粉状结构，融点在120℃以上，对流变性影响小,且有降滤失作用,抗温可达160℃，同时，添加氯化钠，氯化钠对成胶时问的影响很小,但增大了凝胶强度,增加了封堵剂的耐盐性能，本封堵剂为效果更好的耐高温高盐堵剂体系；
本申请通过添加乳化剂，改变了钻井液的油水比，对油基钻井液稳定性的影响不大,热滚后破乳电压上升，乳化剂的加入能显著减小钻井液的API及高温高压滤失量。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (1)
1.一种油井堵水用纳米封堵剂在油井堵水中的应用，其特征在于，所述封堵剂的封堵率不低于98.8%；所述封堵剂使用时，测量油层钻开厚度、裂缝段、渗透性差异；当油层钻开厚度大，裂缝段多、渗透性差异小时，采用封隔器下入油井储层，同时，以低压小排量形式推送封堵剂；所述油层钻开厚度大于1.5m时，称之为油层钻开厚度大；所述裂缝段大于或等于4个/m2时，属于裂缝段多；所述渗透性差异小于1md时，判定为渗透性差异小；所述低压小排量的压力判定范围为小于地层破裂压力的80%，且不低于地层破裂压力的30%；
所述封堵剂由以下原料制备而成：
所述原料按重量份数比为：溶胶15-25份、聚丙烯酰胺6-8份、纳米二氧化硅1.6-3.6份、乳化剂0.42-0.68份、氯化钠3-4份、NS-6：0.35-0.55份和增粘剂0.6-3.4份；所述NS-6用于降滤失；
其中，所述乳化剂为脂肪酸皂、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐中的任意一种或多种混合；
所述溶胶由以下重量份原料制备而成：金属醇盐7-9份、水4-8份、溶剂2-6份、催化剂0.8-1.5份；
所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、环氧乙烷中的任意一种，所述催化剂为盐酸、P-甲苯磺酸、乙酸、琥珀酸、马来酸、硼酸中的任意一种；
所述封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将溶胶、聚丙烯酰胺加入搅拌容器中，在60-80℃的环境下搅拌15-20min，得到一次混合物；
步骤二、将乳化剂、NS-6加入步骤一所得的一次混合物中，搅拌6-8min，得到二次混合物；
步骤三、将纳米二氧化硅和氯化钠加入到步骤二所得的二次混合物中，搅拌25-45min，得到三次混合物；
步骤四、将增粘剂加入步骤三所得的三次混合物中，搅拌36-48min，得到纳米封堵剂。
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