CN113336884A - 一种油水界面悬浮控水乳液、其制备方法和应用 - Google Patents

一种油水界面悬浮控水乳液、其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种油水界面悬浮控水乳液、其制备方法和应用。该油水界面悬浮控水乳液，由以下重量份的原料组成：醋酸乙烯酯单体0‑7.5份、苯乙烯单体17.5‑25份、交联剂0.25‑0.5份、引发剂0.25‑0.375份、缓聚剂0.02‑0.025份、乳化剂0.075‑0.375份，余量水组成，上述组分的重量份之和为100。本发明将堵剂溶液乳化成水包油乳液注入地层，使其破乳后再聚合，解决了水基堵剂易溶于底水、油基堵剂易溶于原油而无法形成堵水隔板的问题；本发明的乳液易于配制，生成树脂隔板堵水效果好，稳定性好，施工效率高；本发明的乳液的固化时间为3‑6小时可调，方便注入地层，从而抑制底水突进，满足现场要求。

Description

一种油水界面悬浮控水乳液、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油田化学技术领域，尤其涉及一种油水界面悬浮控水乳液、其制备方法和应用。
背景技术
塔河缝洞型油藏主要以直井模式开发，其中含水高于80％的油井占总井数的30％。由于油层薄，底水强，上提避水效果差，后期无接替产层，使得油井难以治理。底水油藏的底水与含油区域是全部接触的，油层与底部水层之间没有明显的隔夹层。因而在开发过程中，会出现底水锥进的现象，部分油田出现严重的水淹，使得开发形式日趋严峻。因此抑制底水锥进、扩大水驱范围是提高塔河缝洞型油藏整体开发效果、提高原油采收率的关键。
油水界面悬浮控水用树脂，是利用堵剂与油水之间密度的分异，使得堵剂在油水界面悬浮，形成一定强度的树脂隔板，实现对油藏底水的封堵，从而抑制底水锥进。由于塔河缝洞型油藏的原油密度一般为0.8-0.9g/cm3，地层水密度一般在1.14g/cm3左右，因此油水界面悬浮控水用树脂密度需介于0.9-1.14g/cm3之间。此外，在油井开发注入堵剂溶液时，部分水基堵剂易溶于底水、油基堵剂易溶于原油，因而生成的隔板堵水性能较差，不利于原油的最大限度开采。综上所述，塔河缝洞型油藏油水界面控制底水隔板材料应满足：密度介于0.9-1.14g/cm3之间、隔板用剂既不溶于油，也不溶于水，可完全进入油水界面形成隔板、耐温耐盐、在油水界面有一定自展布能力。然而，目前采用的水泥封堵工艺虽可耐温耐盐，但难以深部封堵出水通道，无法有效抑制底水锥进；现有聚合物冻胶虽可通过调节组分构成，使其具有油水密度选择性，达到控水稳油的效果，但冻胶易发生脱水，使得冻胶强度变小，无法满足长期堵水的要求。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种油水界面悬浮控水乳液、其制备方法和应用，用以解决现有技术中堵剂抑制底水锥进效果差、长期稳定性差的技术问题。
本发明的第一方面提供一种油水界面悬浮控水乳液，由以下重量份的原料组成：醋酸乙烯酯单体0-7.5份、苯乙烯单体17.5-25份、交联剂0.25-0.5份、引发剂0.25-0.375份、缓聚剂0.02-0.025份、乳化剂0.075-0.375份，余量水组成，上述组分的重量份之和为100。
本发明的第二方面提供一种油水界面悬浮控水乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乳化剂溶解至模拟地层水中，得到乳化剂溶液；
S2、将醋酸乙烯酯单体、苯乙烯单体、交联剂、引发剂、缓聚剂混合均匀，得到复配单体；
S3、通过乳化剂溶液对复配单体进行乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。
本发明的第三方面提供一种油水界面悬浮控水乳液的应用，该油水界面悬浮控水乳液应用于油田堵水。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明将堵剂溶液乳化成水包油乳液注入地层，使其破乳后再聚合，解决了水基堵剂易溶于底水、油基堵剂易溶于原油而无法形成堵水隔板的问题；本发明的乳液易于配制，生成树脂隔板堵水效果好，稳定性好，施工效率高；本发明的乳液的固化时间为3-6小时可调，方便注入地层，从而抑制底水突进，满足现场要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，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。
本发明的第一方面提供一种油水界面悬浮控水乳液，由以下重量份的原料组成：醋酸乙烯酯(VAC)单体0-7.5份、苯乙烯单体17.5-25份、交联剂0.25-0.5份、引发剂0.25-0.375份、缓聚剂0.02-0.025份、乳化剂0.075-0.375份，余量水组成，上述组分的重量份之和为100。优选地，该油水界面悬浮控水乳液，由以下重量份的原料组成：醋酸乙烯酯单体2.5-5.0份、苯乙烯单体20.0-22.5份、交联剂0.25-0.375份、引发剂0.25-0.375份、缓聚剂0.02-0.025份、乳化剂0.075-0.375份，余量水组成，上述组分的重量份之和为100。
本实施方式中，醋酸乙烯酯单体与苯乙烯单体质量比为2:8-1:9。本发明通过将醋酸乙烯酯单体与苯乙烯单体共聚，一方面能够通过降低苯乙烯的含量减少成本，另一方面能够使共聚形成的树脂隔板以后不影响在油水界面的展布。发明人进一步在实验过程中发现，当比例为2：8-1：9时，5h后都能成功聚合，且具有更好的强度。
本实施方式中，交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸酯、二乙烯苯中的一种或几种，优选二乙烯苯。本发明中，通过选择二乙烯苯作为交联剂，能够增加树脂的强度，生成体型结构的聚合树脂，使得树脂隔板在油层中具有良好的稳定性。进一步地，交联剂为单体质量分数的1％-2％，优选为1％-1.5％。
本实施方式中，引发剂为对叔丁基环己酯(TBCP)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二叔丁基(DTBP)中的一种或几种，优选DTBP。进一步地，引发剂为单体质量分数的1％-2％，优选为1％-1.5％。
本实施方式中，缓聚剂为氮氧自由基哌啶醇(TEMP)，对叔丁基邻苯二酚(TPC)、苯醌、二乙基羟胺中的一种或几种，优选TEMP。进一步地，缓聚剂为单体质量分数的0.08％-0.1％。
本实施方式中，乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)、十八烷基三甲基氯化铵(ODAC)中的一种或几种，优选TTAC。
本实施方式中，水的矿化度为0-250000mg/L，密度为1-1.14g/mL。
本发明中，所得乳化树脂的密度为0.9-1.14g/cm3，可稳定悬浮于油水界面，并具有一定的自展布能力，可有效抑制油藏底水锥进。
本发明的第二方面提供一种油水界面悬浮控水乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乳化剂溶解至模拟地层水中，得到乳化剂溶液；
S2、将醋酸乙烯酯单体、苯乙烯单体、交联剂、引发剂、缓聚剂混合均匀，得到复配单体；
S3、通过乳化剂溶液对复配单体进行乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。本发明对上述步骤S1和S2的顺序并无限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择。
本发明通过将堵剂溶液乳化成水包油乳液注入地层后，乳液既不溶于原油也不溶于底水。乳液达到目的层后，经破乳析出油相成胶液，再重聚固化后形成堵水隔板，从而有效抑制底水突进。
本实施方式中，步骤S1-S3在室温条件下进行。
本发明中，为避免原料挥发，上述步骤S2可在密闭容器中进行，如具塞量筒等。
本发明的第三方面提供一种油水界面悬浮控水乳液的应用，该油水界面悬浮控水乳液应用于油田堵水。
本实施方式中，具体应用过程为：将油水界面悬浮控水乳液注入油水界面层，固化后形成树脂隔板。进一步地，固化温度为120-150℃，优选为130℃；固化时间为3～6h。
为避免赘述，本发明以下各实施例中，所用的水均为模拟地层水，其矿化度为230640mg/L，密度为1.14g/mL。
实施例1
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将7.5g醋酸乙烯酯、17.5g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为32MPa，密度为1.02g/cm3，130℃老化180天质量保留率为91.6％。
实施例2
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将5g醋酸乙烯酯、20g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为41MPa，密度为1.09g/cm3，130℃老化180天质量保留率为95.1％。
实施例3
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.5g醋酸乙烯酯、22.5g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液(成胶液)。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为48MPa，密度为1.10g/cm3，130℃老化180天质量保留率为98.2％。
实施例4
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将25g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为38MPa，密度为0.98g/cm3，130℃老化180天质量保留率为93.7％。
实施例5
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.5g醋酸乙烯酯、22.5g苯乙烯加入量筒中，同时加入丙烯酸0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为33MPa，密度为0.96g/cm3，130℃老化180天质量保留率为91.1％。
实施例6
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.5g醋酸乙烯酯、22.5g苯乙烯加入量筒中，同时加入甲基丙烯酸羟丙酯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为37MPa，密度为1.02g/cm3，130℃老化180天质量保留率为94.2％。
实施例7
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将5g醋酸乙烯酯、20g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为39MPa，密度为1.08g/cm3，130℃老化180天质量保留率为94.8％。
实施例8
在74.15g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.5g醋酸乙烯酯、22.5g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.375g、过氧化二叔丁基0.375g、对叔丁基邻苯二酚0.025g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为43MPa，密度为1.05g/cm3，130℃老化180天质量保留率为97.4％。
实施例9
在74.105g模拟地层水中加入0.375g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.5g醋酸乙烯酯、22.5g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为44MPa，密度为1.07g/cm3，130℃老化180天质量保留率为96.2％。
实施例10
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.475g醋酸乙烯酯、22.275g苯乙烯加入量筒中，同时加入二乙烯苯0.5g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为35MPa，密度为1.04g/cm3，130℃老化180天质量保留率为97.8％。
对比例1
在74.405g模拟地层水中加入0.075g十四烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；再将2.525g醋酸乙烯酯、22.725g苯乙烯加入量筒中，同时加入过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到复配单体；用乳化剂溶液将复配单体乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。该乳液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为30MPa，密度为1.06g/cm3，130℃老化180天质量保留率为80.6％。
对比例2
在74.48g模拟地层水中加入2.5g醋酸乙烯酯、22.5g苯乙烯、二乙烯苯0.25g、过氧化二叔丁基0.25g、氮氧自由基哌啶醇0.02g，得到成胶液。
试验组1
将实施例3和对比例2制成的成胶液分别加入500mL烧杯中，再加入100g原油。实施例3的成胶液在130℃的温度下固化6小时，形成树脂的抗压强度为44MPa，密度为1.09g/cm3，130℃老化180天质量保留率为96.3％；对比例2的成胶液在130℃的温度下固化6小时，无法成胶。
试验组2
以实施例3配制的乳液为研究对象，考察形成的聚合树脂的封堵能力。实验方法如下：采用200ml容量的填砂管，用直径6mm玻璃珠子填充，孔隙体积50cm3。加入12.5ml模拟地层水，25ml乳状液，12.5ml柴油。树脂聚合后进行水驱实验，水驱实验表明，当注水量为0.3PV时，底水突破压力梯度为8MPa/m，可以看出树脂的抗压强度大，封堵性能好。
综合上述实验表明：本发明提供的油水界面悬浮控水乳液，具有良好油水密度选择性和封堵能力，是一种优选的堵水剂，可有效抑制底水油藏的底水锥进。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，由以下重量份的原料组成：醋酸乙烯酯单体0-7.5份、苯乙烯单体17.5-25份、交联剂0.25-0.5份、引发剂0.25-0.375份、缓聚剂0.02-0.025份、乳化剂0.075-0.375份，余量水组成，组分的重量份之和为100。
2.根据权利要求1所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述油水界面悬浮控水乳液，由以下重量份的原料组成：醋酸乙烯酯单体2.5-5.0份、苯乙烯单体20.0-22.5份、交联剂0.25-0.375份、引发剂0.25-0.375份、缓聚剂0.02-0.025份、乳化剂0.075-0.375份，余量水组成，组分的重量份之和为100。
3.根据权利要求2所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述醋酸乙烯酯单体与苯乙烯单体质量比为2:8-1:9。
4.根据权利要求2所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸酯、二乙烯苯中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述引发剂为对叔丁基环己酯、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述缓聚剂为氮氧自由基哌啶醇，对叔丁基邻苯二酚、苯醌、二乙基羟胺中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
8.根据权利要求2所述油水界面悬浮控水乳液，其特征在于，所述水的矿化度为0-250000mg/L，密度为1-1.14g/mL。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述油水界面悬浮控水乳液的制备方法，包括以下步骤：
将乳化剂溶解至模拟地层水中，得到乳化剂溶液；
将醋酸乙烯酯单体、苯乙烯单体、交联剂、引发剂、缓聚剂混合均匀，得到复配单体；
通过所述乳化剂溶液对所述复配单体进行乳化，得到油水界面悬浮控水乳液。
10.一种如权利要求1～8中任一项所述油水界面悬浮控水乳液的应用，所述油水界面悬浮控水乳液应用于油田堵水。
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