CN114940891A

CN114940891A - 一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂

Info

Publication number: CN114940891A
Application number: CN202210620417.2A
Authority: CN
Inventors: 唐海军; 徐贵春; 郑昕
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Oilfield Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Oilfield Co
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-06-02
Publication date: 2022-08-26

Abstract

本发明公开了一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，由主剂、调节剂和去离子水组成；其中，主剂为三乙醇胺钛、硅酸镁的一种或两种，质量分数为1.0％‑5.0％；调节剂为磷酸二氢铵、十六烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺中的一种或几种，质量分数为0.05％‑0.25％；余量为去离子水。本发明的流变控制剂均匀加入丙烯酰胺类凝胶暂堵体系后，不影响原暂堵体系的固化时间、强度等性能，可使暂堵剂进入孔隙后，迅速形成立体网状结构，流变性能得到改善，使暂堵剂在孔隙前缘推进均匀，静止后不发生重力沉降，有效解决了常规丙烯酰胺类凝胶暂堵剂在应用中面临的技术难题。

Description

一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，涉及一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，更具体地，涉及一种可使常规丙烯酰胺类暂堵体系具有立体充填特性的流变控制剂。

背景技术

水平井在钻达油层后，钻具会沿着平行于油层的方向钻进，在油层中形成一个水平方向的井筒。因此，它具有泄油面积大、生产压差小的优点，可实现少井高产及提高采收率。特别适用于低渗油藏的开发，已成为油田实施低渗油藏新区开发和老区挖潜的重要手段。

但受水平井水平段的非均质性、油水界面位置及注水方向的影响，水平井会在相对高渗段发生局部水脊进，使含水快速上升导致水淹而影响开发效果。由于水平井生产层段大都位于同一油层中，没有连续的隔夹层，机械堵水虽然能实现井筒的有效封堵，但油层内的水仍会绕流至井筒内，造成机械堵水有效期短、效果差。

目前，针对水平井的有效堵水方法是采用化学堵剂实施控水，对出水位置明确的水平井，采用井下工具进行封隔，向出水位置处定向注入化学堵剂。对于出水位置不明确的水平井，则通过向井筒中笼统注入地层堵剂，使堵剂选择性地进入水平段的相对高渗(即出水段)。要实现这样的工艺目的，首先需要使用暂堵剂对相对低渗段(即富含油段)实施暂堵保护，这就在笼统注入地层堵剂时，堵剂只进入相对高渗段，而不进入相对低渗段。堵剂挤注结束后，暂堵剂降解，相对低渗段的孔隙通道打开，原油可由地层渗流至井筒。而相对高渗段由于被挤入了强度高、化学性质稳定的堵剂，渗流孔隙通道得到了有效封堵，脊进的地层水无法进入井筒，达到堵水的目的。

进行暂堵时，是通过大排量向井筒中笼统注入暂堵剂，由于排量大、压力高，暂堵剂既会进入水平段相对高渗段，也会进入相对低渗段。在注入堵剂时，则采用小排量、低压力，由于存在渗透性的差异，堵剂会突破暂堵剂保护的相对高渗段进入油层深度，而暂堵保护的相对低渗段由于堵剂注入压力小于其启动压力，堵剂无法进入，便实现了对相对低渗段的暂堵保护。

水平井笼统堵水使用的暂堵剂一般为丙烯酰胺类凝胶，该类体系具有强度高(承压强度高于10MP)、固化时间可调(固化时间3-10小时)、降解时间可控(降解时间1-10天)的优点。CN201910031987.6公开了一种无土相低伤害钻井液用暂堵剂，该钻井用暂堵剂由糊化淀粉和乙烯基接枝单体在活化剂溶液中进行聚合反应而得到，乙烯基接枝单体包括丙烯酸、丙烯酰胺及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，活化剂为十六烷基三甲基溴化铵、双子季铵盐表面活性剂、乙氧基改性三硅氧烷、辛烷基二羟乙基氧胺、双十四烷基磺基甜菜碱和硬脂酸钠中的至少一种。但受重力作用影响，丙烯酰胺类暂堵剂进入孔隙后易发生“沉降”，从而无法有效充填孔隙，封堵效果大幅降低。无法有效对孔隙实现立体全充填的主要原因在于丙烯酰胺类暂堵剂在重力作用下难以在孔隙内实现驻留。若使其具有触变特性则可有效克服重力导致的“沉降”现象，提高暂堵效果。

因此研究一种可用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，提高了丙烯酰胺类暂堵剂性能，对于高效暂堵孔隙、实现水淹水平井控水增油具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，该暂堵流变控制剂可使常规丙烯酰胺类暂堵剂转化为触变型非牛顿流体，解决暂堵剂在孔隙中由于重力沉降而无法对孔隙实现有效充填的难题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，由主剂、调节剂和去离子水组成；其中，主剂为三乙醇胺钛、硅酸镁的一种或两种，质量分数为1.0％-5.0％；调节剂为磷酸二氢铵、十六烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺中的一种或几种，质量分数为0.05％-0.25％；余量为去离子水。

作为一种优选的实施方式，主剂、调节剂质量分数比为(18-21)：1。

作为一种优选的实施方式，主剂、调节剂质量分数比为20：1。

作为一种优选的实施方式，主剂的添加量为1％、调节剂的添加量为0.05％。

作为一种优选的实施方式，主剂的添加量为5％、调节剂的添加量为0.25％。

作为本发明的另一项发明目的，本发明还提供了上述用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂的制备方法，包括如下步骤：按照配比将主剂、调节剂依次加入去离子水中，50℃-60℃下搅拌50-60分钟即可。

作为本发明的另一项发明目的，本发明还提供了包含上述流变控制剂的暂堵剂，所述流变控制剂占总质量的2-5％。

作为一种优选的实施方式，所述暂堵剂的基料为丙烯酰胺暂堵剂基料。

作为一种优选的实施方式，所述丙烯酰胺暂堵剂基料按照重量百分比由以下组分组成：丙烯酰胺8％、过硫酸铵0.05％、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯1.0％，余量为水。

作为一种优选的实施方式，所述流变控制剂占总质量的3％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明制备的流变控制剂均匀加入丙烯酰胺类凝胶暂堵体系后，不影响原暂堵体系的固化时间、强度等性能，可使暂堵剂进入孔隙后，迅速形成立体网状结构(宏观上表现为体系粘度迅速增加)，流变性能得到改善，使暂堵剂在孔隙前缘推进均匀，静止后不发生重力沉降，有效解决了常规丙烯酰胺类凝胶暂堵剂在应用中面临的技术难题。

附图说明

图1(a)为实施例1制备的流变控制剂在剪切时的微观形貌图；

图1(b)为实施例1制备的流变控制剂在剪切后的微观形貌图；

图2(a)为实施例2制备的流变控制剂在剪切时的微观形貌图；

图2(b)为实施例2制备的流变控制剂在剪切后的微观形貌图；

图3(a)为实施例3剪切时的粘度变化示意图；

图3(b)为实施例3静止后的结构恢复速度变化示意图；

图4(a)为实施例5中样品1对暂堵剂裂缝充填性能的影响变化图；

图4(b)为实施例5中样品3对暂堵剂裂缝充填性能的影响变化图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，按照下述比例(质量分数)配制：

主剂1.0％，调节剂0.05％，其余量为去离子水，其余量为去离子水。

室温下，100s^-1下剪切上述体系30s，然后立即移取部分样品于新鲜解理的云母片上，置入液氮中冷冻；剪切后的体系分别静止30s后，迅速移取部分样品于新鲜解理的云母片上，置入液氮中冷冻，镀膜观察上述样品的结构。

从图1(a)和图1(b)可以看出，剪切后，体系的片状结构尺寸小，呈无规律分散，缔合点较少(宏观表现为粘度低)。剪切静止30s后，体系中的片状结构尺寸变大，缔合点即开始变得明显。说明静止30s后，片状结构迅速形成网络结构(粘度增加)。

实施例2

一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，按照下述比例(质量分数)配制：主剂5.0％，调节剂0.25％，，其余量为去离子水。

室温下，100s-1下剪切上述体系30s，然后立即移取部分样品于新鲜解理的云母片上，置入液氮中冷冻；剪切后的体系分别静止30s后，迅速移取部分样品于新鲜解理的云母片上，置入液氮中冷冻，镀膜观察上述样品的结构。

从图2(a)和图2(b)可以看出，剪切后，体系的片状结构尺寸小，呈无规律分散，缔合点较少(宏观表现为粘度低)。剪切静止30s后，体系中的片状结构尺寸变大，缔合点即开始变得明显。说明静止30s后，片状结构迅速形成网络结构(粘度增加)。并且实施例2相比实施例1网络结构更为致密(宏观表现为粘度更高)。

实施例3

一种包含丙烯酰胺暂堵剂基料的暂堵剂，其中丙烯酰胺暂堵剂基料按照下述比例(质量分数)配制：丙烯酰胺8％、过硫酸铵0.05％、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯1.0％，其余量为自来水。

制备以下样品：

样品1：取暂堵剂基料100份，不加流变控制剂；

样品2：取暂堵剂基料98份，加入实施例1的流变控制剂2份；

样品3：取暂堵基料97份，加入实施例1的流变控制剂3份。

利用流变仪(RS600)分别测试上述3份溶液剪切时的粘度变化曲线(模拟裂缝内运移时的状态)，同时测试经剪切后静止时的强度变化曲线(模拟裂缝内静止后的状态)。

图3(a)可以看出，剪切条件下：常规丙烯酰胺暂堵剂粘度变化较小，加入流变控制剂后，体系高剪切下(相当于孔隙内流动时)粘度低、低剪切下(相当于孔隙内静止时)粘度高。

图3(b)可以看出，剪切后静止：常规丙烯酰胺暂堵剂粘度恢复很慢、且终粘低，加入流变控制剂后，体系粘度会迅速增加(15秒内可基本恢复，与微观实验结果吻合)、且终粘高，该特性使重力沉降作用大幅降低。

实施例4

利用流变仪(RS600)分别测试50℃实施例3中各样品的固化时间及强度。固化后的样品50℃下放置10天，对比其降解状态。检测结果如表1所示。

表1流变控制剂对暂堵剂性能的影响对比表

体系	固化时间/h	固化强度/MPa	降解后溶液粘度/(mPa·s)
				样品1	3.50	11.5	8.6
样品2	3.48	11.6	8.3
				样品3	3.52	11.3	8.2

从表1的检测结果可以看出，加入流变控制剂后，与未加流变控制剂相比，暂堵剂的固化时间及强度一致。50℃下放置10天后，固化后的体系均完全降解。可见，流变控制剂可以改善丙烯酰胺暂堵剂的流变性，但不影响其固化时间、强度及降解特性。

实施例5

将实施例1制备的样品1和样品3染色后注入孔隙模型内，对比其在孔隙内的运移前缘状态及垂向上的充填状态。

从图4(a)可以看出，样品1进入孔隙静止后，重力分异作用使其无法填充孔隙顶端。而样品3由于静止后体系的粘度可以迅速升高，因此，图4(b)可以看出重力分异现象得到消除，实现了对孔隙空间的立体充填。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，其特征在于，由主剂、调节剂和去离子水组成；其中，主剂为三乙醇胺钛、硅酸镁的一种或两种，质量分数为1.0％-5.0％；调节剂为磷酸二氢铵、十六烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺中的一种或几种，质量分数为0.05％-0.25％；余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，其特征在于，主剂、调节剂质量分数比为(18-21)：1。

3.根据权利要求2所述的一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，其特征在于，主剂、调节剂质量分数比为20：1。

4.根据权利要求1所述的一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，其特征在于，主剂的添加量为1％、调节剂的添加量为0.05％。

5.根据权利要求1所述的一种用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂，其特征在于，主剂的添加量为5％、调节剂的添加量为0.25％。

6.一种权利要求1-5任一项所述的用于低渗油藏水平井暂堵的流变控制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照配比将主剂、调节剂依次加入去离子水中，50℃-60℃下搅拌50-60分钟即可。

7.一种包含权利要求1-5任一项所述的流变控制剂的暂堵剂，其特征在于，所述流变控制剂占总质量的2-5％。

8.根据权利要求7所述的暂堵剂，其特征在于，所述暂堵剂的基料为丙烯酰胺暂堵剂基料。

9.根据权利要求8所述的暂堵剂，其特征在于，所述丙烯酰胺暂堵剂基料按照重量百分比由以下组分组成：丙烯酰胺8％、过硫酸铵0.05％、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯1.0％，余量为水。

10.根据权利要求7所述的暂堵剂，其特征在于，所述流变控制剂占总质量的3％。