CN114479802B - 一种耐温凝胶调堵剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐温凝胶调堵剂及其制备方法与应用。以质量百分比计，耐温凝胶调堵剂的原料包括：0.2‑0.5％有机高分子材料、0.1‑0.3％交联剂A、0.006‑0.015％交联剂B、0.1‑0.5％分散剂、0.2‑0.8％表活剂、0.05‑0.2％热稳定剂、0.03‑0.06％除氧剂、0.5‑2％增强剂、0.01‑0.04％杀菌剂和余量的水；有机高分子材料包括部分水解聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种与羧甲基淀粉；交联剂A包括甲醛和/或糠醛；交联剂B包括间苯二酚、对苯二酚、苯酚和/或邻苯二酚。该凝胶调堵剂耐温达160℃，适用于深层高温油藏，且成本低廉具有较好的经济实用性。
Description
技术领域
本发明属于采油技术领域，具体涉及一种适合于深层高温油藏的耐温凝胶调堵剂及其制备方法与应用。
背景技术
在油田开发中后期，调剖调驱、堵水技术是提高油井产量的重要手段。随着措施工作量的不断增加，聚丙烯酰胺的使用越来越广泛，0.2％浓度的阴离子型聚丙烯酰胺溶液通过交联反应即能得到粘弹性的凝胶体，粘度达到5000mPa.s以上，为调堵措施提供性能优良而成本低廉的化学材料。由于常规的阴离子型聚丙烯酰胺在高温下不稳定，超过110℃就会造成分子链的断裂，从而使凝胶体的粘度大幅下降，很快失去作用。因此，目前常规的聚丙烯酰胺凝胶调堵剂只能用于井深在2000m以内、地层温度不超过110℃的油层。随着国内各油田对深层油藏的开发力度不断加大，出现井深在5000m以上、温度达到160℃的油藏也屡见不鲜。综上所述，需要研究用于上述深层高温油藏的调堵剂，实现控水增油的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于深层高温油藏的耐温凝胶调堵剂，该凝胶调堵剂能够耐温达到160℃，且成本相对低廉具有较好的经济实用性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐温凝胶调堵剂，其中，以质量百分比计，制备所述耐温凝胶调堵剂的原料包括：
0.2-0.5％有机高分子材料、0.1-0.3％交联剂A、0.006-0.015％交联剂B、0.1-0.5％分散剂、0.2-0.8％表活剂、0.05-0.2％热稳定剂、0.03-0.06％除氧剂、0.5-2％增强剂、0.01-0.04％杀菌剂和余量的水；
所述有机高分子材料包括有机高分子材料A和有机高分子材料B；所述有机高分子材料A包括部分水解聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或两种以上的组合；所述有机高分子材料B为羧甲基淀粉；以制备耐温凝胶调堵剂的原料的总质量为100％计，所述有机高分子材料A的质量占比为0.1-0.3％、所述有机高分子材料B的质量占比为0.1-0.2％；
所述分散剂包括氨基三乙酸、聚阴离子纤维素、黄原胶中的一种或两种以上的组合；
所述交联剂A包括甲醛和/或糠醛；
所述交联剂B包括间苯二酚、对苯二酚、苯酚和邻苯二酚中的一种或两种以上的组合。
在上述耐温凝胶调堵剂中，优选地，所述表活剂包括木质素磺酸盐、烷基磺酸盐、甘油聚氧乙烯醚和吐温80中的一种或两种以上的组合；更优选地，所述烷基磺酸盐包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上的组合。
在上述耐温凝胶调堵剂中，优选地，所述热稳定剂包括柠檬酸、葡萄糖酸和无机盐中的一种或两种以上的组合；更优选地，所述无机盐包括碳酸钠、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上的组合。
在上述耐温凝胶调堵剂中，优选地，所述除氧剂包括抗坏血酸钠和/或硫代硫酸钠。
在上述耐温凝胶调堵剂中，优选地，所述增强剂包括芦苇粉和/或秸秆粉。
在上述耐温凝胶调堵剂中，优选地，所述杀菌剂包括十二烷基二甲基氧化胺。
在上述耐温凝胶调堵剂中，优选地，所述水为油田回注污水。
本发明还提供了上述耐温凝胶调堵剂的制备方法，该方法包括：
将所述有机高分子材料、分散剂、表活剂与水混合得到混合溶液；
将所述混合溶液与所述交联剂A、所述交联剂B、热稳定剂、除氧剂、增强剂和杀菌剂混合得到所述耐温凝胶调堵剂。
在上述制备方法中，优选地，将所述有机高分子材料、分散剂、表活剂与水混合得到混合溶液通过下述方式实现：将所述有机高分子材料、分散剂、表活剂加入所述水中，常温下搅拌得到所述混合溶液。在一具体实施方式中，搅拌20-30min。
在上述制备方法中，优选地，将所述混合溶液与所述交联剂A、所述交联剂B、热稳定剂、除氧剂、增强剂和杀菌剂混合得到所述耐温凝胶调堵剂通过下述方式实现：将所述交联剂A、所述交联剂B、热稳定剂、除氧剂、增强剂和杀菌剂依次加入所述混合溶液中，常温下搅拌得到所述全液相高温调剖剂。在一具体实施方式中，搅拌10-20min。
本发明还提供一种上述耐温凝胶调堵剂在160℃以上地层调剖中的应用。
本发明提供的耐温凝胶调堵剂耐温达到160℃，满足更广泛的深层高温油藏应用需求，同时与常规耐温凝胶相比，具有性能更好、价格更低的优势，应用前景广阔。
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
本实施例提供了耐温凝胶调堵剂，以质量百分比计，制备该耐温凝胶调堵剂的原料包括：
羟乙基纤维素：0.1％；
羧甲基淀粉：0.15％；
甲醛：0.15％；
苯酚：0.008％；
氨基三乙酸：0.2％；
木质素磺酸盐：0.4％；
柠檬酸：0.08％；
抗坏血酸钠：0.04％；
芦苇粉：1％；
十二烷基二甲基氧化胺：0.015％；
余量为油田回注污水。
具体制备过程为：
(1)依次将羟乙基纤维素、羧甲基淀粉、氨基三乙酸、木质素磺酸盐组分加入到含有适量油田回注污水的配液罐中，常温下搅拌20min；
(2)然后向上述配液罐中继续依次加入甲醛、苯酚、柠檬酸、抗坏血酸钠、芦苇粉和十二烷基二甲基氧化胺组分，常温下搅拌15min得到所述耐温凝胶调堵剂。
性能测试1
分别从成胶时间、成胶强度和热稳定性能对实施例1提供的耐温凝胶调堵剂进行测试。
(1)耐温凝胶调堵剂的成胶时间和成胶强度
测试不同温度下，实施例1提供的耐温凝胶调堵剂的成胶时间和成胶强度，结果如表1所示。
表1
| 温度/℃ | 90 | 120 | 140 | 160 |
| 成胶时间/h | 76 | 69 | 62 | 56 |
| 成胶粘度/×104mPa.s | 3.7 | 3.3 | 2.6 | 2.3 |
从表1中可以看出，当温度从90℃升至160℃时，耐温凝胶调堵剂的成胶时间从76h下降至56h，无论是76h还是56h均能满足深部调剖要求。同时，随着温度的升高，成胶粘度从3.7×104mPa.s下降到2.3×104mPa.s，成胶强度逐渐减小，但无论是3.7×104mPa.s还是2.3×104mPa.s均可满足高温调剖性能要求。总之，温度对耐温凝胶调堵剂的影响不大，耐温凝胶调堵剂满足高温油藏条件下调堵需求。
(2)耐温凝胶调堵剂的热稳定性评价
测试实施例1提供的耐温凝胶调堵剂的热稳定性，具体方法为：将实施例1提供的耐温凝胶调堵剂的在160℃烘箱长时间保温，定期测试凝胶强度。其中，老化14天后凝胶的粘度为21600mPa.s，30天后凝胶的粘度仍可保持在19500mPa.s以上，60天后凝胶的粘度约为18600mPa.s，120天后凝胶的粘度约为16200mPa·s，180天后凝胶的粘度约为15100mPa·s，240天后凝胶的粘度约为14600mPa·s，366天后凝胶的粘度约为14100mPa·s，实验结果表明，在160℃恒温的条件下，随着时间延长，凝胶粘度呈逐渐减弱的总体趋势，但粘度降低的幅度逐渐减小并趋于稳定，趋于稳定后的凝胶粘度仍具有较强的封堵能力。
(3)对比分析实验
测试不同温度下，在实施例1提供的耐温凝胶调堵剂其他组分不变的前提下，0.1％羟乙基纤维素换成0.1％羧甲基淀粉，同时去掉抗坏血酸钠组分，得到耐温凝胶调堵剂Ⅱ，测试其成胶时间和成胶强度，结果如表2所示。
表2
| 温度/℃ | 90 | 120 | 140 | 160 |
| 成胶时间/h | 72 | 70 | 60 | 57 |
| 成胶粘度/×104mPa.s | 3.2 | 2.9 | 1.6 | 1.05 |
从表2中可以看出，对比表1实验结果，改变药剂组分对耐温凝胶调堵剂Ⅱ成胶时间影响较小，同时在120℃以下条件时，成胶粘度影响不大。超过120℃后，高温调剖剂Ⅱ成胶粘度下降明显，表明耐温凝胶调堵剂Ⅱ无法满足160℃高温油藏条件下调剖需求。
同时测试耐温凝胶调堵剂Ⅱ在160℃烘箱长时间保温，定期测试凝胶强度。其中，老化14天后凝胶的粘度为9720mPa.s，30天后凝胶的粘度为4650mPa.s，60天后凝胶的粘度约为1120mPa.s，120天后凝胶的粘度约为353mPa·s，实验结果表明，在160℃恒温的条件下，随着时间延长，耐温凝胶调堵剂Ⅱ凝胶粘度呈逐渐减弱的总体趋势，120天后基本失效，热稳定性较差。
实施例2
本实施例提供了耐温凝胶调堵剂，以质量百分比计，制备该耐温凝胶调堵剂的原料包括：
羟丙基甲基纤维素：0.25％；
羧甲基淀粉：0.2％；
糠醛：0.25％；
邻苯二酚：0.012％；
黄原胶：0.5％；
甘油聚氧乙烯醚：0.6％；
葡萄糖酸：0.1％；
硫代硫酸钠：0.06％；
秸秆粉：1.6％；
十二烷基二甲基氧化胺：0.02％；
余量为油田回注污水。
具体制备过程为：
(1)依次将羟丙基甲基纤维素、羧甲基淀粉、黄原胶、甘油聚氧乙烯醚组分加入到含有适量油田回注污水的配液罐中，常温下搅拌25min；
(2)然后向上述配液罐中继续依次加入糠醛、邻苯二酚、葡萄糖酸、硫代硫酸钠、秸秆粉和十二烷基二甲基氧化胺组分，常温下搅拌20min得到所述耐温凝胶调堵剂。
性能测试2
分别从成胶时间、成胶强度和热稳定性能对实施例2提供的耐温凝胶调堵剂进行测试。
(1)耐温凝胶调堵剂的成胶时间和成胶强度
测试不同温度下，实施例2提供的耐温凝胶调堵剂的成胶时间和成胶强度，结果如表3所示。
表3
| 温度/℃ | 90 | 120 | 140 | 160 |
| 成胶时间/h | 85 | 76 | 67 | 61 |
| 成胶粘度/×104mPa.s | 5.8 | 5.3 | 4.6 | 3.7 |
从表3中可以看出，当温度从90℃升至160℃时，耐温凝胶调堵剂的成胶时间从85h下降至61h，无论是85h还是61h均能满足深部调剖要求。同时，随着温度的升高，成胶粘度从5.8×104mPa.s下降到3.7×104mPa.s，成胶强度逐渐减小，但无论是5.8×104mPa.s还是3.7×104mPa.s均可满足高温调剖性能要求。总之，温度对耐温凝胶调堵剂的影响不大，耐温凝胶调堵剂满足高温油藏条件下调堵需求。
(2)耐温凝胶调堵剂的热稳定性评价
测试实施例2提供的耐温凝胶调堵剂的热稳定性，具体方法为：将实施例2提供的耐温凝胶调堵剂的在160℃烘箱长时间保温，定期测试凝胶强度。其中，老化14天后凝胶的粘度为34800mPa.s，30天后凝胶的粘度仍可保持在30600mPa.s以上，60天后凝胶的粘度约为27200mPa.s，120天后凝胶的粘度约为23700mPa·s，180天后凝胶的粘度约为21000mPa·s，240天后凝胶的粘度约为19800mPa·s，366天后凝胶的粘度约为18700mPa·s，实验结果表明，在160℃恒温的条件下，随着时间延长，凝胶粘度呈逐渐减弱的总体趋势，但粘度降低的幅度逐渐减小并趋于稳定，趋于稳定后的凝胶粘度仍具有较强的封堵能力。
(3)对比分析实验
测试不同温度下，在实施例2提供的耐温凝胶调堵剂其他组分不变的前提下，0.2％羧甲基淀粉换成0.2％羟丙基甲基纤维素，同时去掉葡萄糖酸组分，得到耐温凝胶调堵剂Ⅲ，测试其成胶时间和成胶强度，结果如表4所示。
表4
| 温度/℃ | 90 | 120 | 140 | 160 |
| 成胶时间/h | 83 | 77 | 65 | 58 |
| 成胶粘度/×104mPa.s | 5.3 | 4.9 | 1.9 | 1.3 |
从表4中可以看出，对比表3实验结果，改变药剂组分对耐温凝胶调堵剂Ⅲ成胶时间影响较小，同时在120℃以下条件时，成胶粘度影响不大。超过120℃后，高温调剖剂Ⅲ成胶粘度下降明显，表明耐温凝胶调堵剂Ⅲ无法满足160℃高温油藏条件下调剖需求。
同时测试耐温凝胶调堵剂Ⅲ在160℃烘箱长时间保温，定期测试凝胶强度。其中，老化14天后凝胶的粘度为11500mPa.s，30天后凝胶的粘度为5360mPa.s以上，60天后凝胶的粘度约为1865mPa.s，120天后凝胶的粘度约为558mPa·s，实验结果表明，在160℃恒温的条件下，随着时间延长，耐温凝胶调堵剂Ⅲ凝胶粘度呈逐渐减弱的总体趋势，120天后基本失效，热稳定性较差。
实施例3
本实施例提供了耐温凝胶调堵剂，以质量百分比计，制备该耐温凝胶调堵剂的原料包括：
羟丁基甲基纤维素：0.25％；
羧甲基淀粉：0.2％；
甲醛：0.23％；
对苯二酚：0.015％；
聚阴离子纤维素：0.48％；
吐温80：0.7％；
碳酸钠：0.16％；
抗坏血酸钠：0.05％；
秸秆粉：1.8％；
十二烷基二甲基氧化胺：0.03％；
余量为油田回注污水。
具体制备过程为：
(1)依次将羟丁基甲基纤维素、羧甲基淀粉、聚阴离子纤维素、吐温80组分加入到含有适量油田回注污水的配液罐中，常温下搅拌30min；
(2)然后向上述配液罐中继续依次加入甲醛、对苯二酚、碳酸钠、抗坏血酸钠、秸秆粉和十二烷基二甲基氧化胺组分，常温下搅拌20min得到所述耐温凝胶调堵剂。
性能测试3
分别从成胶时间、成胶强度和热稳定性能对实施例3提供的耐温凝胶调堵剂进行测试。
(1)耐温凝胶调堵剂的成胶时间和成胶强度
测试不同温度下，实施例3提供的耐温凝胶调堵剂的成胶时间和成胶强度，结果如表5所示。
表5
| 温度/℃ | 90 | 120 | 140 | 160 |
| 成胶时间/h | 82 | 72 | 65 | 57 |
| 成胶粘度/×104mPa.s | 6.5 | 6.1 | 5.4 | 4.4 |
从表5中可以看出，当温度从90℃升至160℃时，耐温凝胶调堵剂的成胶时间从82h下降至57h，无论是82h还是57h均能满足深部调剖要求。同时，随着温度的升高，成胶粘度从6.5×104mPa.s下降到4.4×104mPa.s，成胶强度逐渐减小，但无论是6.5×104mPa.s还是4.4×104mPa.s均可满足高温调剖性能要求。总之，温度对耐温凝胶调堵剂的影响不大，耐温凝胶调堵剂满足高温油藏条件下调堵需求。
(2)耐温凝胶调堵剂的热稳定性评价
测试实施例3提供的耐温凝胶调堵剂的热稳定性，具体方法为：将实施例3提供的耐温凝胶调堵剂的在160℃烘箱长时间保温，定期测试凝胶强度。其中，老化14天后凝胶的粘度为41500mPa.s，30天后凝胶的粘度仍可保持在35800mPa.s以上，60天后凝胶的粘度约为31900mPa.s，120天后凝胶的粘度约为27500mPa·s，180天后凝胶的粘度约为23200mPa·s，240天后凝胶的粘度约为21800mPa·s，366天后凝胶的粘度约为20030mPa·s，实验结果表明，在160℃恒温的条件下，随着时间延长，凝胶粘度呈逐渐减弱的总体趋势，但粘度降低的幅度逐渐减小并趋于稳定，趋于稳定后的凝胶粘度仍具有较强的封堵能力。
(3)对比分析实验
测试不同温度下，在实施例3提供的耐温凝胶调堵剂其他组分不变的前提下，0.25％羟丁基甲基纤维素换成0.25％羧甲基淀粉，同时去掉十二烷基二甲基氧化胺组分，得到耐温凝胶调堵剂Ⅳ，测试其成胶时间和成胶强度，结果如表6所示。
表6
| 温度/℃ | 90 | 120 | 140 | 160 |
| 成胶时间/h | 80 | 73 | 63 | 59 |
| 成胶粘度/×104mPa.s | 6.2 | 5.6 | 2.1 | 1.4 |
从表6中可以看出，对比表5实验结果，改变药剂组分对耐温凝胶调堵剂Ⅳ成胶时间影响较小，同时在120℃以下条件时，成胶粘度影响不大。超过120℃后，高温调剖剂Ⅳ成胶粘度下降明显，表明耐温凝胶调堵剂Ⅳ无法满足160℃高温油藏条件下调剖需求。
同时测试耐温凝胶调堵剂Ⅳ在160℃烘箱长时间保温，定期测试凝胶强度。其中，老化14天后凝胶的粘度为12900mPa.s，30天后凝胶的粘度为6870mPa.s以上，60天后凝胶的粘度约为2205mPa.s，120天后凝胶的粘度约为633mPa·s，实验结果表明，在160℃恒温的条件下，随着时间延长，耐温凝胶调堵剂Ⅳ凝胶粘度呈逐渐减弱的总体趋势，120天后基本失效，热稳定性较差。
实施例4
本实施例提供耐温凝胶调堵剂在深层高温油藏生产井调堵中应用的实例。
以辽河油齐40块齐K5井为例，该井吸汽不均、汽窜现象严重，地层存在高渗透通道，生产效果逐年变差。为了有效控制汽窜现象产生的不利影响，利用实施例2制得的耐温凝胶调堵剂对该井实施深部调剖措施，改善生产效果，提高动用程度。
具体施工过程包括：处理半径设计15m，调剖用量650m3，排量为15-25m3/h。开始注入施工压力为5.2MPa，整个过程中施工压力缓慢升高。措施后，该井注汽压力上升了2.9MPa，平均含水从95.8％下降到81.2％，平均日产油从2.3t上升到5.6t，累计增油895.6t，增油效果显著。
Claims (6)
1.一种耐温凝胶调堵剂，其中，以质量百分比计，制备所述耐温凝胶调堵剂的原料包括：
0.2-0.5%有机高分子材料、0.1-0.3%交联剂A、0.006-0.015%交联剂B、0.1-0.5%分散剂、0.2-0.8%表活剂、0.05-0.2%热稳定剂、0.03-0.06%除氧剂、0.5-2%增强剂、0.01-0.04%杀菌剂和余量的水；
所述有机高分子材料包括有机高分子材料A和有机高分子材料B；所述有机高分子材料A包括羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；所述有机高分子材料B为羧甲基淀粉；以制备耐温凝胶调堵剂的原料的总质量为100%计，所述有机高分子材料A的质量占比为0.1-0.3%、所述有机高分子材料B的质量占比为0.1-0.2%；
所述分散剂包括聚阴离子纤维素、黄原胶中的一种或两种的组合；
所述交联剂A包括甲醛和/或糠醛；
所述交联剂B包括间苯二酚、对苯二酚、苯酚和邻苯二酚中的一种或两种以上的组合；
其中，所述表活剂包括木质素磺酸盐、烷基磺酸盐、甘油聚氧乙烯醚和吐温80中的一种或两种以上的组合；
其中，所述热稳定剂包括柠檬酸、葡萄糖酸和无机盐中的一种或两种以上的组合；
其中，所述除氧剂包括抗坏血酸钠和/或硫代硫酸钠；
其中，所述增强剂包括芦苇粉和/或秸秆粉；
其中，所述杀菌剂包括十二烷基二甲基氧化胺。
2.根据权利要求1所述的耐温凝胶调堵剂，其中，所述烷基磺酸盐包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的耐温凝胶调堵剂，其中，所述无机盐包括碳酸钠、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的耐温凝胶调堵剂，其中，所述水为油田回注污水。
5.权利要求1-4任一项所述的耐温凝胶调堵剂的制备方法，该方法包括：
将所述有机高分子材料、分散剂、表活剂与水混合得到混合溶液；
将所述混合溶液与所述交联剂A、所述交联剂B、热稳定剂、除氧剂、增强剂和杀菌剂混合得到所述耐温凝胶调堵剂。
6.权利要求1-4任一项所述的耐温凝胶调堵剂在160℃以上地层调剖中的应用。
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| 超细纤维素与丙烯酰胺接枝共聚物在调剖堵水中的应用;张磊等;《油田化学》(第04期);全文 * |
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