CN114517083A - 一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系及其制作方法，属于油田开采领域。所述调剖体系包括以下组分：质量百分比为5％～20％的稻壳，质量百分比为5％～15％的活化剂，质量百分比为0.5％～1％的醚化剂，质量百分比为0.4％～1.6％的交联剂，其余为水包括。本公开通过稻壳形成一种既含有机凝胶、又含无机凝胶的复合凝胶调剖剂，提高调剖效果。

Description

一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系及其制作方法

技术领域

本公开属于油田开采领域，特别涉及一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系及其制作方法。

背景技术

注水开发是一种常见的油田开采方式，由于其开采成本低，在国内外油田中得到了广泛的应用。但是，由于油藏本身具有非均质性，且长期注水冲刷，所以使得注水井与油井之间存在高渗条带或形成优势通道。在注水时，水会沿着高渗条带或优势通道窜流至油井，这样就不能起到有效驱油作用，同时还会使得油井含水上升、产油量下降。为了避免上述情况发生，一般通过在注水井中注入调剖剂，以封堵高渗条带或优势通道，使后续注入的水发生绕流，驱替出注水未波及到的剩余油，达到控水稳油的目的。

相关技术中，部分调剖剂采用稻壳作为原材料。使用时，将稻壳作为无机颗粒与聚丙烯酰胺水溶液混合注入地层中，通过稻壳粉的颗粒机械堵塞作用来进行调剖治理。为达到良好的封堵作用，要求稻壳颗粒粒径与地层孔隙尺寸之间具有良好的匹配性。

然而，由于地层孔隙尺寸难以准确获取，所以在进行调剖时，稻壳的颗粒粒径与地层孔隙尺寸之间往往难以做到最佳匹配，导致调剖效果不好。

发明内容

本公开实施例提供了一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系及其制作方法，可以通过稻壳粉形成一种既含有机凝胶、又含无机凝胶的复合凝胶调剖剂，提高调剖效果。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系，所述调剖体系包括以下组分：

质量百分比为5％～20％的稻壳粉，质量百分比为5％～15％的活化剂，质量百分比为0.5％～1％的醚化剂，质量百分比为0.4％～1.6％的交联剂，其余为水。

在本公开的又一种实现方式中，所述稻壳粉的粒径平均值小于2μm。

在本公开的又一种实现方式中，所述醚化剂为卤代烷烃，所述卤代烷烃为一氯乙酸、环氧乙烷、环氧丙烷中中的至少一种。

在本公开的又一种实现方式中，所述交联剂为低聚多酚类化合物。

在本公开的又一种实现方式中，所述活化剂为氢氧化钠。

在本公开的又一种实现方式中，所述水为蒸馏水、纯净水、自来水、清水或矿化度不超过100000mg/L的油田回注水中的至少一种。

在本公开的又一种实现方式中，所述制作方法用于上述所述的调剖体系，所述制作方法包括：

提供稻壳，并将所述稻壳粉粹，以得到稻壳粉；

将所述稻壳粉加入水中，并搅拌均匀，以得到稻壳水混合液；

分别在所述稻壳水混合液中加入活化剂、醚化剂和交联剂，并搅拌均匀，得到所述调剖体系。

在本公开的又一种实现方式中，所述提供稻壳，并将所述稻壳粉粹，以得到稻壳粉，包括：

烘干所述稻壳；

对烘干后的所述稻壳进行机械粉粹和研磨；

筛分机械粉粹和研磨后的所述稻壳，以得到粒径的平均值小于2μm的所述稻壳粉。

在本公开的又一种实现方式中，所述在所述稻壳水混合液中加入所述交联剂之前，所述制作方法还包括：

确定油藏温度；

根据不同的所述油藏温度，确定所述交联剂的类型，所述交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类化合物、Ⅱ型低聚多酚类化合物和Ⅲ型低聚多酚类化合物中的一种。

在本公开的又一种实现方式中，所述根据不同的所述油藏温度，确定所述交联剂的类型，包括：

若所述油藏温度为40℃～90℃，则所述交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类化合物；

若所述油藏温度为90℃～120℃时，则所述交联剂的类型为Ⅱ型低聚多酚类化合物；

若所述油藏温度为120℃～150℃时，则所述交联剂的类型为Ⅲ型低聚多酚类化合物。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本公开实施例提供的稻壳粉复合凝胶的调剖体系在对注水井进行调剖时，由于该调剖体系中包括稻壳粉，而稻壳粉的主要成分是纤维素、木质素和二氧化硅等，所以能够利用稻壳粉中的主要成分，作为形成高强度的凝胶的反应物。

又因为该调剖体系中包括醚化剂、交联剂、活化剂，所以稻壳粉中的纤维素能够在醚化剂的醚化作用下生成纤维素衍生物。与此同时，稻壳粉中的木质素和经过醚化后形成的纤维素衍生物又可以通过交联剂的交联作用形成有机凝胶。而稻壳粉中的二氧化硅能够通过活化剂的活化作用形成无机硅酸凝胶，最终通过有机凝胶与无机硅酸凝胶的混合得到一种无机-有机二维网络复合凝胶体系，使得该凝胶体系的凝胶强度可以达到十万毫帕秒以上，从而保证以稻壳粉为主要原料的调剖体系在进行调剖时，能够有效的堵塞高渗条带或优势通道，无需受限于稻壳粉的颗粒与地层孔隙之间的匹配度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法的流程图；

图2是本公开实施例提供的另一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

本公开实施例提供了一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系，调剖体系包括以下组分：

质量百分比为5％～20％的稻壳粉，质量百分比为5％～15％的活化剂，质量百分比为0.5％～1％的醚化剂，质量百分比为0.4％～1.6％的交联剂，其余为水。

通过本公开实施例提供的一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系在对注水井进行调剖时，由于该调剖体系中包括稻壳粉，而稻壳粉的主要成分是纤维素、木质素和二氧化硅等，所以能够利用稻壳粉中的主要成分，作为形成高强度的凝胶的反应物。

又因为该调剖体系中包括醚化剂、交联剂、活化剂，所以稻壳粉中的纤维素能够在醚化剂的醚化作用下生成纤维素衍生物。与此同时，稻壳粉中的木质素和经过醚化后形成的纤维素衍生物又可以通过交联剂的交联作用形成有机凝胶。而稻壳粉中的二氧化硅能够通过活化剂的活化作用形成无机硅酸凝胶，最终通过有机凝胶与无机硅酸凝胶的混合得到一种无机-有机二维网络复合凝胶体系，使得该凝胶体系的凝胶强度可以达到十万毫帕秒以上，从而保证以稻壳粉为主要原料的调剖体系在进行调剖时，能够有效的堵塞高渗条带或优势通道，无需受限于稻壳粉的颗粒与地层孔隙之间的匹配度。

本实施例中，所选的稻壳粉中，纤维素的含量为35.5％～45％，木质素的含量为21％～26％、灰分的含量为13％～22％(其中85％～90％为二氧化硅)、水分的含量为7.5％～15％、乙醚浸出物的含量为0.7％～1.3％、粗蛋白的含量为2.5％～3％。

示例性地，稻壳粉的粒径平均值小于2μm。

在上述实现方式中，稻壳粉作为调剖体系的主要原材料，具有成本低，环保、无污染的特性。而选用稻壳粉的粒径小于2μm，能够使得稻壳粉的粒径级别在微米或者纳米级，进而增大稻壳粉的比表面积，使得稻壳粉中的不同成分与活化剂、醚化剂、交联剂的接触面积增大，进而提高成胶效率。

示例性地，醚化剂为卤代烷烃，卤代烷烃为一氯乙酸、环氧乙烷、环氧丙烷中的至少一种。

在上述实现方式中，卤代烷烃主要用于对稻壳粉中的纤维素进行醚化处理，生成纤维素衍生物，再交联反应生成有机凝胶。

示例性地，交联剂为低聚多酚类化合物。

在上述实现方式中，低聚多酚类化合物主要用于对稻壳粉中的木质素、纤维素进行交联，反应生成有机凝胶。

当然，低聚多酚类化合物的交联剂也可用其他类似性能的交联剂取代，比如聚乙烯亚胺等。

本实施例中，交联剂选用天津大港油田滨港集团博弘石油化工有限公司生产。

为了进一步提高交联剂的成胶效果，若油藏温度为40℃～90℃时，则交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类。

若油藏温度为90℃～120℃时，则交联剂的类型为Ⅱ型低聚多酚类。

若油藏温度为120℃～150℃时，则交联剂的类型为Ⅲ型低聚多酚类。

由于油藏温度不同，所以制备的稻壳粉复合凝胶的调剖体系对应的成胶温度也就不同，为了使得该调剖体系的成胶效果更好，所以需要根据不同的油藏温度来决定具体的交联剂的类型。

示例性地，活化剂为氢氧化钠。

在上述实现方式中，活化剂主要用于对稻壳粉中的二氧化硅、纤维素进行活化处理，并生成无机硅酸凝胶

示例性地，水为蒸馏水、纯净水、自来水、清水或矿化度不超过100000mg/L的油田回注水中的至少一种。

在上述实现方式中，水作为调剖剂的基本溶剂，成本低，环保。

图1是本公开实施例提供的一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法的流程图，本公开还提供一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法，结合图1，制作方法包括：

S101：提供稻壳，并将稻壳粉粹，以得到稻壳粉。

S102：将稻壳粉加入水中，并搅拌均匀，以得到稻壳水混合液。

S103：分别在稻壳水混合液中加入活化剂、醚化剂和交联剂，并搅拌均匀，得到调剖体系。

通过上述方法制备稻壳粉复合凝胶的调剖体系时，能够使得稻壳的主要成分在活化剂、醚化剂和交联剂的作用下形成一种无机-有机二维网络复合凝胶体系，该凝胶强度可以达到十万毫帕秒以上，从而提高其在高渗储层和优势通道、大孔道中的调剖适应性，避免因为无法获取地层孔隙尺寸而使得稻壳粉调剖剂的调剖效果不好。

图2是本公开实施例提供的另一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法的流程图，结合图2，制作方法包括：

S201：提供稻壳，并将稻壳粉粹，以得到稻壳粉。

示例性地，步骤201可以通过以下方式实施：

首先，烘干稻壳。

在上述实现方式中，对稻壳进行烘干可以进一步将稻壳中的水分得以消除，以方便后续能够高效率的将其粉碎。

接着，对烘干后的稻壳进行机械粉粹和研磨。

在上述实现方式中，首先对稻壳进行粉碎，可以初步将稻壳的粉末，接着，通过研磨，能够使得稻壳粉的粒径更小。

其次，筛分机械粉粹和研磨后的稻壳，以得到粒径的平均值小于2μm的稻壳粉。

在上述实现方式中，通过筛分，能够快速得到需要粒径的稻壳粉。

本实施例中，为了保证稻壳粉的颗粒属于纳米级，所以要求稻壳粉的粒径平均值小于2μm。

S202：将稻壳粉加入水中，并搅拌均匀，以得到稻壳水混合液。

示例性地，以上步骤可以通过电动搅拌机进行搅拌使得稻壳粉均匀的分散在水中。

其中，搅拌速度也可以为400RPM。

当然，在具体操作时，也可以采用其他混合方式，比如晃动、超声等等，只要能够将稻壳粉均匀分散在水中即可。

S203：确定油藏温度。

在上述实现方式中，温度对于调剖剂的成胶具有直接影响，所以需要优先确定出油藏温度。

油藏温度可以根据油藏深度确定，一般来说，油藏深度每低于100米，对应的油藏温度升高5-10℃。

S204：根据不同的油藏温度，确定交联剂的类型，交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类化合物、Ⅱ型低聚多酚类化合物和Ⅲ型低聚多酚类化合物中的一种。

示例性地，步骤S204可以通过以下方式进行实现：

若油藏温度为40℃～90℃，则交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类化合物；

若油藏温度为90℃～120℃时，则交联剂的类型为Ⅱ型低聚多酚类化合物；

若油藏温度为120℃～150℃时，则交联剂的类型为Ⅲ型低聚多酚类化合物。

在上述实现方式中，可以根据不同的交联剂，使得调剖剂具有不同的凝胶性能。

S205：分别在稻壳水混合液中加入活化剂、醚化剂和交联剂，并搅拌均匀，得到调剖体系。

示例性地，待稻壳粉在水中分散均匀后，在不断搅拌的条件下依次加入氢氧化钠活化剂、一氯乙酸醚化剂、低聚多酚类交联剂等，便可得到稻壳粉复合凝胶的调剖体系。

上述方法制备的稻壳粉复合凝胶的调剖体系，以稻壳粉为主要原材料，成本低，环保无污染，而且，形成的凝胶为含有无机凝胶与有机凝胶的复合凝胶，通过配方调节可形成不同组合、不同强度的凝胶，以适应不同油藏需求。形成的凝胶强度可调范围宽为20000MPa.s～120000MPa.s，成胶时间24h～72h可调，耐温性好(30℃～120℃)，长期热稳定性好，该体系能充分利用油田回注水中的高价阳离子参与反应生成凝胶，对油田地层水及回注水适应性强，适应地层水矿化度达100000mg/L。

下面结合具体实例进一步说明以上的稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法。

实例1：

首先，将稻壳粉进行机械粉碎，研磨并筛分，使得所有稻壳粉的粒径的平均值小于2μm。

然后，在五个烧杯中分别加入等量的自来水，并用电动搅拌机搅拌，搅拌速度为400RPM。

接着，边搅拌边向各个烧杯中缓慢加入等量的已经机械粉碎研磨并筛分、的稻壳粉，使得各个烧杯中的稻壳粉与自来水混合均匀。

然后，待稻壳粉在自来水都分散均匀后，在不断搅拌的条件下依次加入等量的氢氧化钠活化剂、等量的一氯乙酸醚化剂、不同量的低聚多酚类Ⅱ型交联剂。

以上五个烧杯便是用自来水配制的五个不同的稻壳粉复合凝胶调剖体系。

为了更为方便的监测五个体系中成胶情况，将所配的5个体系分别倒入5个密封试剂瓶中，置于90℃恒温箱中，每隔一段时间取出观察成胶情况并测试体系的粘度(即凝胶强度)。

五个体系各组分加量见表1。

表1五个体系的配方表

分别对以上五个体系的成胶过程进行监测，得到以上五个不同体系的成胶时间，参见表2。

表2五个体系的成胶时间对照表

根据表2的结果表明，以上五个调剖体系的成胶时间均在24h～70h，具体成胶时间的不同可通过调整交联剂的加量，而达到不同的时间。

以上五个调剖体系中对应的凝胶强度与交联剂的浓度的变化关系见表3。

表3凝胶强度对比结果

以上结果表明，该五个体系中，凝胶强度最高可达十万以上，具体可以通过调整加入的交联剂的量的不同来得到不同强度的凝胶，这样便可以灵活适应不同发育程度优势通道的封堵。

另外，还考察了温度对体系成胶的影响，按上述配方编号4和5的体系的配方配制两个不同的体系，并将该两个体系分别置于30℃～120℃恒温箱中，恒温72h后取出测试体系粘度(即凝胶强度)。结果见表4。

表4不同温度下凝胶强度对比结果

根据以上数据可以得到，在30℃时，两个体系中均有凝胶产生，但凝胶粘度较低，随在温度的上升，两个体系中的凝胶粘度逐渐增大。而当达到一定温度后，凝胶强度基板不变。

这是由于低温时，体系的粘度主要由活化后的无机硅凝胶所贡献，随着温度增加，体系中的交联剂逐渐起主导作用，凝胶粘度增大，体系在实验温度范围内形成的凝胶体系，能满足调剖的需求。

实例2：

首先，将稻壳粉进行机械粉碎，研磨并筛分，使得所有稻壳粉的粒径的平均值小于2μm。

然后，在五个烧杯中分别加入232.2g的矿化度为100000mg/L的模拟地层水，并用电动搅拌机搅拌，搅拌速度为400RPM。

接着，边搅拌边向各个烧杯中缓慢加入30g的已经机械粉碎研磨并筛分、的稻壳粉，使得各个烧杯中的稻壳粉与模拟地层水混合均匀。

然后，待稻壳粉在模拟地层水都分散均匀后，在不断搅拌的条件下依次加入30g的氢氧化钠活化剂、3g的一氯乙酸醚化剂、4.8g的低聚多酚类Ⅱ型交联剂。

以上五个烧杯便是用用模拟地层水配制的五个不同的稻壳粉复合凝胶调剖体系。

为了更为方便的检测五个体系中成胶情况，将所配的5个体系分别倒入5个密封试剂瓶中，置于90℃恒温箱中，每隔一段时间取出观察成胶情况并测试体系的粘度(即凝胶强度)。

当然，也可以同样对以上五个体系中分别考察交联剂的加量的不同与凝胶强度的之间关系，具体方法参见实例1，这里不再赘述。

其中，本实例中选取以上五个体系中的一个，比如配方5，对该体系的凝胶强度与凝胶时间的之间关系进行监测。具体参见表5。

表5凝胶强度与时间之间的关系

90℃条件下，模拟地层水配调剖体系的凝胶粘度随着时间的延长，凝胶强度有一定下降，早期下降趋势大于后期，10天后凝胶强度下降趋缓，其强度保持在十万以上，28天强度保留率为84％，能满足调剖需要。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系，其特征在于，所述调剖体系包括以下组分：

质量百分比为5％～20％的稻壳粉，质量百分比为5％～15％的活化剂，质量百分比为0.5％～1％的醚化剂，质量百分比为0.4％～1.6％的交联剂，其余为水。

2.根据权利要求1所述的调剖体系，其特征在于，所述稻壳粉的粒径平均值小于2μm。

3.根据权利要求1所述的调剖体系，其特征在于，所述醚化剂为卤代烷烃，所述卤代烷烃为一氯乙酸、环氧乙烷、环氧丙烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的调剖体系，其特征在于，所述交联剂为低聚多酚类化合物。

5.根据权利要求1所述的调剖体系，其特征在于，所述活化剂为氢氧化钠。

6.根据权利要求1所述的调剖体系，其特征在于，所述水为蒸馏水、纯净水、自来水、清水或矿化度不超过100000mg/L的油田回注水中的至少一种。

7.一种稻壳粉复合凝胶的调剖体系的制作方法，其特征在于，所述制作方法用于制备权利要求1-5任一项所述的调剖体系，所述制作方法包括：

提供稻壳，并将所述稻壳粉粹，以得到稻壳粉；

将所述稻壳粉加入水中，并搅拌均匀，以得到稻壳水混合液；

分别在所述稻壳水混合液中加入活化剂、醚化剂和交联剂，并搅拌均匀，得到所述调剖体系。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述提供稻壳，并将所述稻壳粉粹，以得到稻壳粉，包括：

烘干所述稻壳；

对烘干后的所述稻壳进行机械粉粹和研磨；

筛分机械粉粹和研磨后的所述稻壳，以得到粒径的平均值小于2μm的所述稻壳粉。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述在所述稻壳水混合液中加入所述交联剂之前，所述制作方法还包括：

确定油藏温度；

根据不同的所述油藏温度，确定所述交联剂的类型，所述交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类化合物、Ⅱ型低聚多酚类化合物和Ⅲ型低聚多酚类化合物中的一种。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述根据不同的所述油藏温度，确定所述交联剂的类型，包括：

若所述油藏温度为40℃～90℃，则所述交联剂的类型为Ⅰ型低聚多酚类化合物；

若所述油藏温度为90℃～120℃时，则所述交联剂的类型为Ⅱ型低聚多酚类化合物；

若所述油藏温度为120℃～150℃时，则所述交联剂的类型为Ⅲ型低聚多酚类化合物。

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