CN114426832A - 一种边底水稠油油藏控水降粘剂的控水降粘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油藏降粘控水技术领域，具体公开了一种边底水稠油油藏控水降粘剂的控水降粘方法，其中降粘剂，包括低分子聚合物、表面活性剂以及溶剂；以各组分的百分含量之和为100%配制，各组分的百分含量为：低分子聚合物5%～30%、表面活性剂2%～5%以及余量的溶剂；低分子聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini两亲功能单体、以及甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵聚合而成，通过Gemini两亲功能单体、甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴化铵、丙烯酸以及丙烯酰胺合成了一种低分子量聚合物，然后利用聚合物与溶剂及表面活性剂复配制备了一种降粘剂，该降粘剂耐盐性能优良，对于矿化度≤20万的稠油油藏均能有效降低稠油粘度，改善油水流度比，提升原油的流动性。
Description
技术领域
本发明涉及油藏降粘控水方法技术领域，具体涉及一种边底水稠油油藏控水降粘剂的控水降粘方法。
背景技术
目前，边底水稠油是稠油开发中开发难度较大的油藏类型，在开发的过程中需要面临油稠、边底水突进的问题，该类油藏主要采用水平井开发，井深轨迹靠近油藏的顶部，初期含水较低，但随着油藏的开发，边底水突进，形成水相高导流通道，造成含水快速上升，开发效果变差。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种边底水稠油油藏控水降粘剂的控水降粘方法，利用Gemini两亲功能单体、甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴化铵、丙烯酸以及丙烯酰胺合成了一种低分子量聚合物，然后利用聚合物与溶剂及表面活性剂复配制备了一种降粘剂，并将此降粘剂与氮气、二氧化碳协同应用，形成了一套针对边底水稠油油藏的控水降粘方法。
本发明的技术方案是：
一种边底水稠油油藏控水降粘剂，包括低分子聚合物、表面活性剂以及溶剂；
以各组分的百分含量之和为100%配制，各组分的百分含量为：低分子聚合物5%～30%、表面活性剂2%～5%以及余量的溶剂；
所述低分子聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini两亲功能单体、以及甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵聚合而成，其结构式如下所示：
其中， R1为烷基，R1=C8-C18，R2为烷基，R2=C12-C18。
所述Gemini两亲功能单体具体结构如下：
其中，R1为烷基，R1=C8-C18。
所述甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵结构如下：
其中，R2为烷基，R2=C12-C18。
所述低分子聚合物通过采用氧化-还原引发体系，水溶液聚合反应而成，具体包括以下步骤：
（1）在反应器中加入5～10份丙烯酸和40～60份蒸馏水，然后在搅拌下用浓度为20%的氢氧化钠水溶液调节pH值至5～6；
（2）搅拌下加入15～25份丙烯酰胺，然后向反应器中通入氮气，待反应器中空气排尽后，加入2～7份Gemini两亲功能单体和3～8份甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵单体；
（3）继续搅拌至体系固体全部溶解后，保持通氮气下加入0.15份过硫酸胺和0.09份亚硫酸氢钠引发剂水溶液；
（4）物料添加完毕后，保持通氮气的条件下，在50-80℃温度下继续反应8h，生成胶块状低分子聚合物产品。
将胶块状低分子聚合物产品粉碎造粒，然后将胶粒置于50℃真空烘箱中干燥6～8h，取出后用粉碎机再次粉碎。
所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇丁醚中的一种或多种混合物。
所述表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基甜菜碱、硬脂酸酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种混合物。
一种边底水稠油油藏控水降粘剂的控水降粘方法，包括以下步骤：
1)选择油藏：按照以下条件进行筛选油藏，油藏为边底水稠油油藏，50℃下地面脱气原油粘度<10000mPa•s，油藏埋深1000-1200m，有效厚度>5m，初始含油饱和度>0.5，渗透率>200mD，水体体积与油层体积比<500；
2)选择油井：按照以下条件进行筛选油井，投产初期峰值产量达到5t/d以上，含水快速上升后不高于95%，水平井及侧平井生产井段>50m，直斜井射孔井段>2m；
3）控水降粘一体化：当边底水突进后，油井产量大幅下降，采取控水降粘的方法，具体操作如下：
a) 氮气用量：根据边底水突进产生的水脊体积，按照水脊体积2-2.5倍水脊体积的用量确定氮气用量；
b) 二氧化碳用量：根据边底水突进产生的水脊体积，计算二氧化碳降粘处理半径，然后计算需要降粘处理油藏的体积，按照需要降粘处理油藏的体积的1.2-1.5倍确定二氧化碳用量；
c) 降粘剂用量：按照需要降粘处理油藏的体积的1.1-1.3倍确定降粘剂用量；
d) 降粘剂使用浓度：根据原油粘度和地层水矿化度确定降粘剂使用浓度；当地层水矿化度≤20万，且原油粘度≤50000mpa.s时，降粘剂使用浓度为2%～5%；当地层水矿化度＞20万，或原油粘度＞50000mpa.s时降粘剂使用浓度为5%～8%。
e) 注入顺序：首先挤入氮气总量的50-60%进行氮气压水，再挤入降粘剂疏通油层通道，并对近井地带范围1-3m内地层原油实施降粘，再挤入二氧化碳对更大范围的地层原油实施降粘，再挤入剩下的氮气形成气顶，实现增能，最后，顶替油田采出液，将药剂和气体顶替进入地层。
f) 关井反应：通过焖井反应的方式，使油层内的油气水快速达到重新分布平衡状态，达到平衡状态后开井生产。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：
通过Gemini两亲功能单体、甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴化铵、丙烯酸以及丙烯酰胺合成了一种低分子量聚合物，然后利用聚合物与溶剂及表面活性剂复配制备了一种降粘剂，该降粘剂耐盐性能优良，对于矿化度≤20万的稠油油藏均能有效降低稠油粘度，改善油水流度比，提升原油的流动性。
在使用该降粘剂时与氮气、二氧化碳协同应用，形成了一套针对边底水稠油油藏的控水降粘方法。
具体实施方式
下面是结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本发明的一种边底水稠油油藏控水降粘剂由低分子量聚合物、溶剂和表面活性剂组成。
所述低分子量聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini两亲功能单体、以及甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵通过采用氧化-还原引发体系，水溶液聚合反应而成。
具体包括以下步骤：
在反应器中加入5份丙烯酸，52份蒸馏水，在冷却下用5%NaOH溶液搅拌中和至pH值为6；
加入20份丙烯酰胺，水浴升温至65℃，向反应器中通氮气；
（3）在烧杯中称取Gemini两亲单体6份，其中R1=12,甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵4份,其中R2=16，用20份蒸馏水溶解，待反应器中空气排尽后，将氮气导管拔至液面以上，加入到反应器中；
（4）称取0.15份过硫酸铵和0.09份亚硫酸氢钠引发剂，用适量蒸馏水溶解，然后依次加入到反应器中；
（5）物料添加完毕后，保持通氮气的条件下，在80℃下继续反应5h。
（6）反应完毕后取出胶块，粉碎造粒，将胶粒置于50℃真空烘箱中干燥6小时，取出用粉碎机粉碎，即可得到低分子量聚合物，测定分子量为50万。
表面活性剂为油酸酰胺丙基甜菜碱和芥酸酰胺丙基甜菜碱的混合物，其中油酸酰胺丙基甜菜碱占3份，芥酸酰胺丙基甜菜碱占1份。
溶剂为水、异丙醇、乙二醇丁醚的混合物，其中蒸馏水占90份、异丙醇占7份、乙二醇丁醚占3份。
降粘剂按照如下方法制备：
（1） 在反应器中加入90份蒸馏水、7份异丙醇和3份乙二醇丁醚，搅拌均匀。
（2） 加入25份低分子量聚合物，搅拌使其完全溶解。
（3） 加入3份油酸酰胺丙基甜菜碱和1份芥酸酰胺丙基甜菜碱，搅拌30min后即可制得稠油降粘剂。
将稠油在50℃的恒温水浴中恒温1h，搅拌去除其中的游离水和气泡，在20s内用粘度计测其50℃时的粘度μ0。称取280g脱水稠油于烧杯中，加入120g 1%稠油降粘剂样品原液，放入50℃恒温水浴中，恒温1h，将搅拌桨置于烧杯中心，并距底部（2~3）mm处、调节转速为250r/min,在恒温条件下搅拌2min。在20s内迅速用旋转粘度计测定50℃下稠油乳液粘度μ。稠油降粘率按下计算：
式中：
f--降粘率；
μ0--50℃时稠油油样的粘度，mPa•s；
μ--加入降粘剂后稠油粘度，mPa•s；
表1 降粘性能测试结果
实施例2
本发明的一种边底水稠油油藏控水降粘剂由低分子量聚合物、溶剂和表面活性剂组成。
低分子量聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini两亲功能单体、以及甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵通过采用氧化-还原引发体系，水溶液聚合反应而成。
具体包括以下步骤：
（1）在反应器中加入8份丙烯酸，50份蒸馏水，在冷却下用20%NaOH溶液搅拌中和至pH值为6；
（2）加入15份丙烯酰胺，水浴升温至70℃，向反应器中通氮气；
（3）在烧杯中称取Gemini两亲单体3份，其中R1=14 甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵6份，其中R2=18，用25份蒸馏水溶解，待反应器中空气排尽后，将氮气导管拔至液面以上，加入到反应器中；
（4）称取占总物料质量比为0.15份过硫酸胺和0.09份亚硫酸氢钠，用适量蒸馏水溶解，然后依次加入到反应器中；
（5）物料添加完毕后，保持通氮气的条件下，在80℃下继续反应5h。
（6）反应完毕后取出胶块，粉碎造粒，将胶粒置于50℃真空烘箱中干燥5小时，取出用粉碎机粉碎，即可得到低分子量聚合物，测定分子量为32万。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基甜菜碱和椰油酰胺丙基甜菜碱的混合物，其中油酸酰胺丙基甜菜碱占5份，椰油酰胺丙基甜菜碱占1份。
溶剂为水、乙醇、乙二醇丁醚的混合物，其中蒸馏水占85份、乙醇占10份、乙二醇丁醚占5份。
降粘剂按照如下方法制备：
（1）在反应器中加入85份蒸馏水、10份乙醇和5份乙二醇丁醚，搅拌均匀。
（2）加入25份低分子量聚合物，搅拌使其完全溶解。
（3）加入5份油酸酰胺丙基甜菜碱和1份椰油酰胺丙基甜菜碱，搅拌30min后即可制得稠油降粘剂。
将稠油在50℃的恒温水浴中恒温1h，搅拌去除其中的游离水和气泡，在20s内用粘度计测其50℃时的粘度μ0。称取280g脱水稠油于烧杯中，加入120g 1%稠油降粘剂样品原液，放入50℃恒温水浴中，恒温1h，将搅拌桨置于烧杯中心，并距底部（2~3）mm处、调节转速为250r/min,在恒温条件下搅拌2min。在20s内迅速用旋转粘度计测定50℃下稠油乳液粘度μ。稠油降粘率按下计算：
式中：
f--降粘率；
μ0--50℃时稠油油样的粘度，mPa•s；
μ--加入降粘剂后稠油粘度，mPa•s；
表2 降粘性能测试结果
实施例3
本发明的一种边底水稠油油藏控水降粘剂由低分子量聚合物、溶剂和表面活性剂组成。
所述低分子量聚合物由丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini两亲功能单体、以及甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵通过采用氧化-还原引发体系，水溶液聚合反应而成。
具体包括以下步骤：
在反应器中加入5份丙烯酸，55份蒸馏水，在冷却下用20%NaOH溶液搅拌中和至pH值为6；
加入20份丙烯酰胺，水浴升温至70℃，向反应器中通氮气；
（3）在烧杯中称取Gemini两亲单体5份，其中R1=18，甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵4份，其中R2=12，用20份蒸馏水溶解，待反应器中空气排尽后，将氮气导管拔至液面以上，加入到反应器中；
（4）称取占总物料质量比为0.15份过硫酸胺和0.09份亚硫酸氢钠，用适量蒸馏水溶解，然后依次加入到反应器中；
（5）物料添加完毕后，保持通氮气的条件下，在80℃下继续反应5h。
（6）反应完毕后取出胶块，粉碎造粒，将胶粒置于50℃真空烘箱中干燥5小时，取出用粉碎机粉碎，即可得到低分子量聚合物，测定分子量为40万。
表面活性剂为油酸酰胺丙基甜菜碱和椰油酰胺丙基甜菜碱的混合物，其中椰油酰胺丙基甜菜碱占5份，月桂酰胺丙基甜菜碱占3份。
溶剂为水、乙二醇丁醚的混合物，其中蒸馏水占94份、乙二醇丁醚占6份。
降粘剂按照如下方法制备：
（1）在反应器中加入94份蒸馏水和6份乙二醇丁醚，搅拌均匀。
（2）加入25份低分子量聚合物，搅拌使其完全溶解。
（3）加入5份椰油酰胺丙基甜菜碱和3份月桂酰胺丙基甜菜碱，搅拌30min后即可制得稠油降粘剂。
将稠油在50℃的恒温水浴中恒温1h，搅拌去除其中的游离水和气泡，在20s内用粘度计测其50℃时的粘度μ0。称取280g脱水稠油于烧杯中，加入120g 1%稠油降粘剂样品原液，放入50℃恒温水浴中，恒温1h，将搅拌桨置于烧杯中心，并距底部（2~3）mm处、调节转速为250r/min,在恒温条件下搅拌2min。在20s内迅速用旋转粘度计测定50℃下稠油乳液粘度μ。稠油降粘率按下计算：
式中：
f--降粘率；
μ0--50℃时稠油油样的粘度，mPa•s；
μ--加入降粘剂后稠油粘度，mPa•s；
| 稠油编号 | 初始粘度（μ<sub>0</sub>，mPa·s） | 降粘后的粘度（μ<sub>0</sub>，mPa·s） | 降粘率（%） |
| 1 | 48900 | 230 | 99.53 |
| 2 | 22300 | 140 | 99.37 |
实施例4
利用实施例1、实施例2、实施例3所制得的降粘剂，其控水降粘方法如下：
1)选择油藏：按照以下条件进行筛选油藏，油藏为边底水稠油油藏，50℃下地面脱气原油粘度<10000mPa•s，油藏埋深1000-1200m，有效厚度>5m，初始含油饱和度>0.5，渗透率>200mD，水体体积与油层体积比<500；
2)选择油井：按照以下条件进行筛选油井，投产初期峰值产量达到5t/d以上，含水快速上升后不高于95%，水平井及侧平井生产井段>50m，直斜井射孔井段>2m；
3）控水降粘一体化：当边底水突进后，油井产量大幅下降，采取控水降粘的方法，具体操作如下：
a) 氮气用量：根据边底水突进产生的水脊体积，按照水脊体积2-2.5倍水脊体积的用量确定氮气用量；
b) 二氧化碳用量：根据边底水突进产生的水脊体积，目前计算处理范围时，一般将处理范围按照圆形面积计算，然后计算出二氧化碳降粘处理半径，然后计算需要降粘处理油藏的体积，按照需要降粘处理油藏的体积的1.2-1.5倍确定二氧化碳用量；
c) 降粘剂用量：按照需要降粘处理油藏的体积的1.1-1.3倍确定降粘剂用量；
d) 降粘剂使用浓度：根据原油粘度和地层水矿化度确定降粘剂使用浓度；当地层水矿化度≤20万，且原油粘度≤50000mpa.s时，降粘剂使用浓度为2%～5%；当地层水矿化度＞20万，或原油粘度＞50000mpa.s时降粘剂使用浓度为5%～8%。
e) 注入顺序：首先挤入氮气总量的50-60%进行氮气压水，再挤入降粘剂疏通油层通道，并对近井地带范围1-3m内地层原油实施降粘，再挤入二氧化碳对更大范围的地层原油实施降粘，再挤入剩下的氮气形成气顶，实现增能，最后，顶替油田采出液，将药剂和气体顶替进入地层。
f) 关井反应：通过焖井反应的方式，使油层内的油气水快速达到重新分布平衡状态，达到平衡状态后开井生产。
实施例5
应用上述实施例1、实施例2、实施例3所制得的降粘剂，以及实施例4中控水降粘的方法，现场进行了两口井的应用：
应用例一：CDCCP69控水降粘
CDCCP69井2018年3月开采初期，含水在45%，从2018年12月底开始，由于受边底水影响，含水逐步上升，目前含水已达90%以上。原油粘度3028毫帕秒，凝固点18℃。为提高产量，采用边底水稠油油藏控水降粘提效技术，注油溶性降粘剂10t、二氧化碳200t和氮气5万标方恢复产能。实施后，产量峰值达到6t/d，较实施前增加4t/d，且持续时间较长。
应用例二：CDC45-CP11控水降粘
CDC45-CP11井2019年6月投产，截止到2020年6月，累产油1175.8吨，累水5453.2吨。初期含水较低，后期由于边底水影响，含水逐步上升达94%。为改善生产效果，采用边底水稠油油藏控水降粘提效技术，注油溶性降粘剂10t、二氧化碳150t和氮气4万标方。实施后，产量峰值达到8t/d，较实施前增加3.5t/d，且目前持续有效。
Claims (8)
1.一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于：包括低分子聚合物、表面活性剂以及溶剂；
以各组分的百分含量之和为100%配制，各组分的百分含量为：低分子聚合物5%～30%、表面活性剂2%～5%以及余量的溶剂；
所述低分子聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini两亲功能单体、以及甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵聚合而成，其结构式如下所示：
其中， R1为烷基，R1=C8-C18 ，R2为烷基，R2=C12-C18。
2.根据权利要求1所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于：所述Gemini两亲功能单体具体结构如下：
其中，R1 为烷基，R1=C8-C18。
3.根据权利要求1所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于，所述甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵结构如下：
其中，R2为烷基，R2=C12-C18。
4.根据权利要求1所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于：所述低分子聚合物通过采用氧化-还原引发体系，水溶液聚合反应而成，具体包括以下步骤：
（1）在反应器中加入5～10份丙烯酸和40～60份蒸馏水，然后在搅拌下用浓度为20%的氢氧化钠水溶液调节pH值至5～6；
（2）搅拌下加入15～25份丙烯酰胺，然后向反应器中通入氮气，待反应器中空气排尽后，加入2～7份Gemini两亲功能单体和3～8份甲基丙烯酰氧乙基二甲基烷基溴代铵单体；
（3）继续搅拌至体系固体全部溶解后，保持通氮气下加入0.15份过硫酸胺和0.09份亚硫酸氢钠引发剂水溶液；
（4）物料添加完毕后，保持通氮气的条件下，在50-80℃温度下继续反应8h，生成胶块状低分子聚合物产品。
5.根据权利要求4所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于：将胶块状低分子聚合物产品粉碎造粒，然后将胶粒置于50℃真空烘箱中干燥6～8h，取出后用粉碎机再次粉碎。
6.根据权利要求1所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于：所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇丁醚中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂，其特征在于：所述表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基甜菜碱、硬脂酸酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种混合物。
8.应用权利要求1-7中任一项所述的一种边底水稠油油藏控水降粘剂的控水降粘方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)选择油藏：按照以下条件进行筛选油藏，油藏为边底水稠油油藏，50℃下地面脱气原油粘度<10000mPa•s，油藏埋深1000-1200m，有效厚度>5m，初始含油饱和度>0.5，渗透率>200mD，水体体积与油层体积比<500；
2)选择油井：按照以下条件进行筛选油井，投产初期峰值产量达到5t/d以上，含水快速上升后不高于95%，水平井及侧平井生产井段>50m，直斜井射孔井段>2m；
3）控水降粘一体化：当边底水突进后，油井产量大幅下降，采取控水降粘的方法，具体操作如下：
a) 氮气用量：根据边底水突进产生的水脊体积，按照水脊体积2-2.5倍水脊体积的用量确定氮气用量；
b) 二氧化碳用量：根据边底水突进产生的水脊体积，计算二氧化碳降粘处理半径，然后计算需要降粘处理油藏的体积，按照需要降粘处理油藏的体积的1.2-1.5倍确定二氧化碳用量；
c) 降粘剂用量：按照需要降粘处理油藏的体积的1.1-1.3倍确定降粘剂用量；
d) 降粘剂使用浓度：根据原油粘度和地层水矿化度确定降粘剂使用浓度；当地层水矿化度≤20万，且原油粘度≤50000mpa.s时，降粘剂使用浓度为2%～5%；当地层水矿化度＞20万，或原油粘度＞50000mpa.s时降粘剂使用浓度为5%～8%。
e) 注入顺序：首先挤入氮气总量的50-60%进行氮气压水，再挤入降粘剂疏通油层通道，并对近井地带范围1-3m内地层原油实施降粘，再挤入二氧化碳对更大范围的地层原油实施降粘，再挤入剩下的氮气形成气顶，实现增能，最后，顶替油田采出液，将药剂和气体顶替进入地层。
f) 关井反应：通过焖井反应的方式，使油层内的油气水快速达到重新分布平衡状态，达到平衡状态后开井生产。
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