CN113773822B

CN113773822B - 蒸汽驱调剖剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN113773822B
Application number: CN202010521054.8A
Authority: CN
Inventors: 陈小凯; 田志达; 王浩; 张俊; 李�瑞; 马昌明; 何建中; 杨婧; 张学智; 张津睿; 苗哲玮; 赵甲男; 曾双红; 贺梦琦; 刘宇; 管紫君
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2040-06-10
Also published as: CN113773822A

Abstract

本发明提供了一种蒸汽驱调剖剂及其制备方法与应用。该蒸汽驱调剖剂包括丙烯酰胺及其衍生物、醛类交联剂、酚类交联剂、脲、缓凝剂、磺酸盐型表面活性剂、无机填料和水。本发明还提供了上述蒸汽驱调剖剂的制备方法。本发明还进一步提供了上述蒸汽驱调剖剂在200℃以上的稠油油藏调堵封窜技术中的应用。本发明提供的蒸汽驱调剖剂的封堵率可达到90％以上，耐温温度达到300℃，在300℃的蒸汽条件中有效期可达到1个月以上，封堵强度可达15MPa/m；该蒸汽驱调剖剂具有良好的流动性、耐温性，制备简单、成本低廉，成胶时间可调，封堵能力强，能够进入地层深部，有效解决普通稠油井吸汽剖面不均、井间汽窜的问题。

Description

蒸汽驱调剖剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种蒸汽驱调剖剂及其制备方法与应用。

背景技术

齐40块蒸汽驱受油层非均质性、蒸汽超覆等因素影响，长期汽驱后注采井间大孔道明显，油藏动用不均问题日益突出，调剖剂需要进入地层深部封堵汽窜通道，以往凝胶类调剖剂地层深部抗剪切性能差，无法实现深部放置。齐40块蒸汽驱高温区域240-260℃，同时考虑汽窜严重，以往有机颗粒凝胶耐温性能不稳定，封堵强度不够，封堵半径小，有效期短，无机堵剂又污染地层。以往调剖措施在提压和稳压的效果上较好，但增油效果一般、有效期短，因此，单纯的封堵、提高注汽压力的调剖思路已经不满足齐40蒸汽驱调剖得需求。此外，在开采过程中蒸汽重力超覆，吸汽剖面不均，井间汽窜、地层原油重质组分增多，原油反相乳化，造成油流通道堵塞，加之地层能量低，返排性差等问题，严重降低了稠油热采效率，影响采收率的提高。

现有的高温调剖剂主要有高温有机冻胶、热固性树脂、凝胶颗粒堵剂、泡沫类堵水剂等类型。其中高温有机冻胶价格偏高；热固性树脂无选择性、固化速度对温度非常敏感，可控性差；泡沫类堵水剂封堵强度太低、地层适应性差。

因此，针对目前蒸汽驱油藏存在的问题，蒸汽驱调剖措施缺少一种能够有效封堵高渗通道或汽窜通道，同时注汽结束后快速降解，能够解决原油重质组分增多，反相乳化，返排性差的蒸汽驱调剖剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种蒸汽驱调剖剂及其制备方法与应用。在地层温度达到200℃以上时，该蒸汽驱调剖剂能够逐渐水化、释放高温表面活性剂，在地层中形成“贾敏效应”，起到二次调剖、扩大蒸汽波及体积的作用。

为了达到上述目的，本发明提供了一种蒸汽驱调剖剂，其中，以蒸汽驱调剖剂总质量为100％计，该蒸汽驱调剖剂包括：

丙烯酰胺及其衍生物0.2-0.5％，醛类交联剂0.02-0.1％，酚类交联剂0.01-0.03％，脲0.1-0.5％，缓凝剂0.2-0.8％，磺酸盐型表面活性剂0.2-1％、无机填料2-10％，余量为水。

在上述蒸汽驱调剖剂中，所述丙烯酰胺及其衍生物能够作为成胶骨架的分子结构、通过聚合反应形成成胶体系。在蒸汽作用下，聚合物分子链能够发生断裂，使蒸汽驱调剖剂中有机成分降解、水化。优选地，所述丙烯酰胺及其衍生物包括丙烯酰胺和/或N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

在上述蒸汽驱调剖剂中，所述脲作为热稳定剂使用，用于除掉水中的游离氧，防止蒸汽驱调剖剂中的聚合物在非蒸汽环境中的降解。

在上述蒸汽驱调剖剂中，所述醛类交联剂和酚类交联剂可以反应生成酚醛树脂交联体系，酚醛树脂交联体系能够与丙烯酰胺及其衍生物形成的聚丙烯酰胺进一步交联，形成最终的蒸汽驱调剖剂体系。该蒸汽驱调剖剂体系通过包覆无机填料，能够提高蒸汽驱调剖剂的耐温性能。

在本发明的具体实施方案中，所述醛类交联剂可以包括乌洛托品和/或甲醛，例如采用质量浓度为37％的甲醛溶液或乌洛托品作为醛类交联剂。

在本发明的具体实施方案中，所述酚类交联剂可以包括间二苯酚。

在上述蒸汽驱调剖剂中，所述缓凝剂用于降低酚醛树脂和聚丙烯酰胺的交联反应的速度。优选地，所述缓凝剂包括乙二胺四甲叉膦酸钙、乙二胺四甲叉膦酸钠和乙二胺五甲叉膦酸中的一种或两种以上的组合。

在上述蒸汽驱调剖剂中，磺酸盐型表面活性剂作为一种高温表面活性剂，能够有效剥离岩石表面油膜，改变地层润湿性，防止蒸汽冷凝水与稠油形成油包水乳状液；并且，磺酸盐型表面活性剂还能够与冷凝水、稠油能形成良好的水包油乳状液，大大地降低了稠油粘度，从而改善地层流体的流动性，起到降粘、助排的作用。优选地，所述磺酸盐型表面活性剂包括烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐和烷基甘油醚磺酸盐中的一种或两种以上的组合；更优选地，所述烷基苯磺酸盐的烷基和/或烷基磺酸盐的烷基的碳数为12-16。

在上述蒸汽驱调剖剂中，所述无机填料用于提高耐蒸汽冲刷性能。优选地，所述无机填料包括石棉、玻璃纤维和云母中的一种或两种以上的组合。

根据本发明的具体实施方案，所述水可以包括自来水、地面水、浅层水和油田回注污水中的一种或两种以上的组合。优选地，所述水为油田回注污水。在一些实施例中，油田回注污水的温度一般控制在20℃以上。

根据本发明的具体实施方案，所述蒸汽驱调剖剂的pH一般控制为7-8。在一些实施方案中，可以采用pH值调节剂调节所述蒸汽驱调剖剂的pH，pH值调节剂优选包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。

根据本发明的具体实施方案，上述蒸汽驱调剖剂可适用于多种油井，尤其是蒸汽驱稠油井。

本发明还提供了一种蒸汽调剖剂的制备方法，其包括：将丙烯酰胺及其衍生物、醛类交联剂、酚类交联剂、脲、缓凝剂、磺酸盐型表面活性剂和无机填料加入水中，混合得到所述蒸汽驱调剖剂。

根据本发明的具体实施方案，所述蒸汽驱调剖剂的制备方法优选包括：先将丙烯酰胺及其衍生物、缓凝剂、磺酸盐型表面活性剂和无机填料加入水中，搅拌一段时间后(如50-200r/min搅拌20-30min)加入醛类交联剂、酚类交联剂和脲，混合后得到所述蒸汽驱调剖剂。

本发明还进一步提供了上述蒸汽驱调剖剂在200℃以上的稠油油藏调堵封窜技术中的应用。例如：所述蒸汽驱调剖剂可以应用于200-300℃的稠油油藏调堵封窜技术中。

本发明的有益效果包括：

1、本发明提供的蒸汽驱调剖剂的封堵率可达到90％以上，耐温温度达到300℃，在300℃的蒸汽条件中有效期可达到1个月以上，封堵强度可达15MPa/m。

2、本发明提供的蒸汽驱调剖剂具有良好的流动性、耐温性，制备简单，成本低廉；该蒸汽调剖剂成胶时间可调，封堵能力强，适应油藏类型广，不易污染地层，能够进入地层深部，有效解决普通稠油井吸汽剖面不均、井间汽窜的问题。

3、在调堵施工中，随着注汽时间的延长，本发明的蒸汽驱调剖剂在地层温度达到300℃以上时，调剖剂体系逐渐水化，释放高温表面活性剂，该表面活性剂在蒸汽及蒸汽冷凝水的作用下能够形成良好的泡沫体系，从而在地层中形成“贾敏效应”起到二次调剖的作用，控制和改变蒸汽走向，扩大蒸汽波及体积。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种蒸汽调剖剂，其是由以下过程制备得到的：

1、以蒸汽驱调剖剂总质量为100％计，称量丙烯酰胺0.2％，甲醛0.02％，脲0.1％，乙二胺四叉膦酸钙0.2％，十二烷基苯磺酸钠0.2％，石棉2％，间苯二酚0.01％，余量为油田回注污水。

2、将称量后的丙烯酰胺、甲醛、脲、乙二胺四叉膦酸钙、十二烷基苯磺酸钠、石棉、间苯二酚加入油田回注污水中，再用氢氧化钠调节pH值为7，搅拌混合均匀，得到蒸汽驱调剖剂。

实施例2

1、以蒸汽驱调剖剂总质量为100％计，称量N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5％，乌洛托品0.1％，脲0.5％，乙二胺四叉膦酸钙0.8％，α-烯烃磺酸钠1％，玻璃纤维10％，间苯二酚0.03％，余量为油田回注污水。

2、将称量后的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、乌洛托品、脲、乙二胺四叉膦酸钙、α-烯烃磺酸钠、玻璃纤维、间苯二酚加入油田回注污水中，再用氢氧化钠调节pH值为8，搅拌混合均匀，得到蒸汽驱调剖剂。

实施例3

1、以蒸汽驱调剖剂总质量为100％计，称量N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.3％，甲醛0.05％，脲0.25％，乙二胺四叉膦酸钙0.5％，十六烷基苯磺酸钠0.5％，云母5％，间苯二酚0.02％，余量为油田回注污水。

2、将称量后的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、甲醛、脲、乙二胺四叉膦酸钙、十六烷基苯磺酸钠、云母、间苯二酚加入油田回注污水中，再用氢氧化钠调节pH值为7，搅拌混合均匀，得到蒸汽驱调剖剂。

实施例4

1、以蒸汽驱调剖剂总质量为100％计，称量丙烯酰胺0.4％，乌洛托品0.08％，脲0.4％，乙二胺四叉膦酸钙0.2％，琥珀酸酯磺酸钠0.2％，石棉5％，间苯二酚0.02％，余量为油田回注污水。

2、将称量后的丙烯酰胺、乌洛托品、脲、乙二胺四叉膦酸钙、琥珀酸酯磺酸钠、石棉、间苯二酚加入油田回注污水中，再用氢氧化钠调节pH值为7.5，搅拌混合均匀，得到蒸汽驱调剖剂。

实施例5

1、以蒸汽驱调剖剂总质量为100％计，称量N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.25％，甲醛0.06％，脲0.25％，乙二胺四叉膦酸钙0.5％，十二烷基磺酸钠0.8％，玻璃纤维6％，间苯二酚0.02％，余量为油田回注污水。

2、将称量后的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、甲醛、脲、乙二胺四叉膦酸钙、十二烷基磺酸钠、玻璃纤维、间苯二酚加入油田回注污水中，再用氢氧化钠调节pH值为7，搅拌混合均匀，得到蒸汽驱调剖剂。

测试例1

本测试例提供对实施例2的蒸汽驱调剖剂进行岩心单管模拟实验，用于考察岩心用蒸汽驱调剖剂处理前后的渗透率变化情况。具体的测试过程为：首先将岩心抽真空饱和水，然后在一定泵排量下测量岩心的堵前渗透率，再正向向岩心中注入一定量的蒸汽驱调剖至岩心饱和，将注入堵剂的岩心放入80℃的水浴中，一段时间后再反向测量岩心的堵后渗透率。

相关实验参数和该蒸汽驱调剖剂的封堵强度性能总结在表1中。

表1

从表1的实验结果可以看出，实施例1提供的蒸汽驱调剂具有很强的地层封堵能力，有效封堵率可以达到90％以上。

测试例2

本测试例提供了实施例2制备的蒸汽驱调剖剂的单管模型岩心实验，考察其耐蒸汽冲刷性能。实验参数为：岩心长度5.2cm，岩心渗透率872×10^-3μm²，岩心孔隙体积9.7cm³，注入蒸汽质量97g(10PV)，注入温度300℃，注入流量1g/min，注入蒸汽驱调剖剂至岩心饱和。表2总结了不同注汽时间内的封堵率。

表2

注汽时间min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
												封堵率％	93	91.5	86.54	82.4	78.5	72.6	65.4	60.8	54.2	49.1	41.2

从表2中可以看出，随着蒸汽冲刷时间延长，蒸汽驱调剖剂的封堵率下降，说明蒸汽驱调剖剂的成胶结构被破坏，最后形成水溶液被排出。当注入蒸汽的体积为10PV时，蒸汽驱调剖剂对岩心的封堵率保持在50％左右，说明该蒸汽驱调剖剂具有非常强的耐蒸汽冲刷能力，同时也说明该调剖剂在高温作用下能够被降解，从而恢复地层的渗透性。

测试例3

本测试例对实施例3的蒸汽驱调剖剂进行岩心单管模拟实验，测量蒸汽驱调剖剂的突破压力，用以评价蒸汽驱调剖剂对地层封堵强度。蒸汽驱调剖剂的封堵强度可以用突破压力来评价。

岩心单管模拟实验测试过程如下：

(1)岩心饱和水；

(2)以10ml/min的流量注入1PV的蒸汽驱调剖剂，并设定20MPa的外压、80℃恒温水浴的条件；

(3)把注入蒸汽驱调剖剂的岩心放在密闭封闭容器中，在80℃的水浴中放置24h；

(4)保持水浴温度和外压，以15ml/min的流量注入水，直至岩心夹持器出口端流下第一滴液体且之后不断有液体流出，记录此时进口端压力表的读数为蒸汽驱调剖剂的突破压力P_t。2019-19号岩心的渗透率为675×10^-3μm²、孔隙体积为9.2cm³；201-9-20号岩心的渗透率为735×10^-3μm²，孔隙体积为9.6cm³。表3总结了蒸汽驱调剖剂的封堵强度测试结果。

表3

岩心编号	长度(cm)	堵剂注入量(PV)	出液压力(MPa)	突破压力(MPa/m)
					2019-19	4.8	1	0.75	15.6
2019-20	5.3	1	0.97	18.3

从表3可以看出，实施例3提供的蒸汽驱调剂的封堵强度达到15MPa/m，满足蒸汽驱、吞吐井高温调堵的要求，具有很高的封堵能力，能够有效避免汽窜发生。

测试例4

本测试例提供了蒸汽驱调剖剂的高温老化实验，以考察蒸汽驱调剖剂的耐温性能。

测试过程如下：

将实施例4制备的蒸汽驱调剖剂静止24小时至完全凝结，然后放置于恒温箱中，每隔24小时调节恒温箱温度，测试不同温度条件下调剖剂的失重率，实验结果总结在表4中。

表4

温度(℃)	100	150	200	250	300	350
							状态	固体	固体	固体	固体	固体	液体
失重率(％)	0	0	2.2	7.6	11.9	0

从表4可以看出，随着温度升高，实施例4提供的蒸汽驱调剖剂失重率增加，当温度超过200℃时，蒸汽驱调剖剂结构发生变化，开始发生高温水化。由这一测试结果可以看出，蒸汽驱调剖剂能够耐受300℃的高温，蒸汽驱调剖剂具有良好的耐高温性能，能够适应国内蒸汽吞吐稠油开发油藏的适用条件。

测试例5

本测试例为对蒸汽驱调剖剂进行的高温长期稳定性实验，考察高温环境对蒸汽驱调剖剂长期稳定性的影响。实验温度为300℃，记录实施例5制备的蒸汽驱调剖剂的脱水率随时间的变化，实验结果总结在表5中。

表5

稳定时间，天	1	3	7	10	15	21	30	45
									脱水率，％	11.9	12.8	15.6	21.5	28.7	34.3	42.7	51.6

从表5可以看出，蒸汽驱调剖剂在300℃的条件下能够长期保持较强的封堵达1个月以上。

测试例6

本测试例提供了蒸汽驱调剖剂的单管模型岩心实验，该实验以测试例5高温稳定性实验后脱除的水化物(即300℃稳定45天的水化物)为样品，考察水化后的蒸汽驱调剖剂对地层岩石原油的剥离和润湿作用。实验过程如下：

(1)将岩心饱和原油，再向岩心通入饱和水，驱替至无原油流出；

(2)注入2PV蒸汽驱调剖剂的水化物；

(3)用量筒在出口端测量驱替出的原油体积，测试结果总结在表6中。

实验参数为：岩心长度4.7cm，岩心渗透率746×10^-3μm²，孔隙体积8.8cm³，注入水化物质量：17.6g(2PV)，注入流量：2g/min。

表6

注入体积，PV	0.2	0.5	1	1.5	2
						原油体积，ml	1.2	2.6	3.8	4.1	4.2

从表6可以看出，蒸汽驱调剖剂的凝胶体系逐渐水化释放的高温表面活性剂的溶液可以有效剥离岩石表面油膜，改变地层润湿性，改善地层流体的流动性，起到降粘和助排的作用。

Claims

1.一种蒸汽驱调剖剂，其中，以蒸汽驱调剖剂的总质量为100%计，该蒸汽驱调剖剂包括：

丙烯酰胺及其衍生物0.2-0.5%，乌洛托品和/或甲醛0.02-0.1%，酚类交联剂0.01-0.03%，脲0.1-0.5%，缓凝剂0.2-0.8%，磺酸盐型表面活性剂0.2-1%、无机填料2-10%，余量为水；

其中，所述无机填料包括石棉、玻璃纤维和云母中的一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述丙烯酰胺及其衍生物包括丙烯酰胺和/或N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

3.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述酚类交联剂包括间苯二酚。

4.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述磺酸盐型表面活性剂包括烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐和烷基甘油醚磺酸盐中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求4所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述烷基苯磺酸盐的烷基和/或烷基磺酸盐的烷基的碳数为12-16。

6.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述缓凝剂包括乙二胺四甲叉膦酸钙、乙二胺四甲叉膦酸钠和乙二胺五甲叉膦酸中的一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述水包括自来水、地面水、浅层水和油田回注污水中的一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述水为油田回注污水。

9.根据权利要求7或8所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述油田回注污水的温度大于等于20℃。

10.根据权利要求1所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述蒸汽驱调剖剂的pH为7-8。

11.根据权利要求1或10所述的蒸汽驱调剖剂，其中，采用pH值调节剂调节所述蒸汽驱调剖剂的pH。

12.根据权利要求11所述的蒸汽驱调剖剂，其中，所述pH值调节剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。

13.权利要求1-12任一项所述的蒸汽驱调剖剂的制备方法，其包括：

将丙烯酰胺及其衍生物、乌洛托品和/或甲醛、酚类交联剂、脲、缓凝剂、磺酸盐型表面活性剂和无机填料加入水中，混合，得到所述蒸汽驱调剖剂。

14.权利要求1-12任一项所述的蒸汽驱调剖剂在200℃以上的稠油油藏调堵封窜技术中的应用。

15.根据权利要求14所述的应用，其中，所述蒸汽驱调剖剂的应用温度为200-300℃。