CN115404060B - 一种裂缝性油藏堵水剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：非离子单体7‑15份，阳离子单体2‑5份，引发剂0.1‑0.3份，结构填充剂5‑8份，有机交联剂1‑3份，硅酸镁锂2‑5份，水64‑83份；其中，所述非离子单体为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、顺丁烯二酸酐中的至少一种。同时，本发明还公开所述堵水剂的制备方法与应用。本发明提供的堵水剂具有剪切触变性，易注入且不被水冲洗；具有延迟交联成胶特征，且成胶后强度高，适用于水平井高含水、甚至水淹等情况；适用于水平井高含水、甚至水淹等情况。
Description
技术领域
本发明属于油田高含水井开发技术领域，具体涉及一种裂缝性油藏堵水剂及其制备方法与应用。
背景技术
水平井技术是增加产层泄油面积、加快产能建设速度、提高采油效率、增加可采储量的重要技术手段，近几年我国油田水平井的数量不断增加，为石油资源高效开发提高重要基础。随着油田注水开发的推进，油井出水问题日渐突出，尤其是水平井的井身与油藏平行，使水平井很容易大量产水，水平井见水后会使产油量骤减，含水急剧上升，甚至导致整个油井“水淹”，如何进行有效的堵水便成了水平井生产中的一个非常关键的问题。对于裂缝性油藏，在其中钻水平井及储层压裂改造后可以提高天然裂缝的钻遇率和连通性，获得比常规直井高数倍的产能。裂缝突进的油藏在开采初期是油的通道，然而注入水或地层水沿裂缝锥进后裂缝变成水的通道，表现出见水快、产水快、水淹快的特点。
目前国内用于水平井堵水的堵剂主要采用聚合物凝胶，堵剂强度小于1MPa，无论是封堵出水层还是封堵管外环空，不能完全满足水平井生产压差的要求，且耐温性能较差，总体堵水效果差。针对鄂尔多斯盆地中生界地层水平井高含水、甚至水淹等情况，现用堵剂多以注水井调剖为主，适用于水平井堵水的堵剂强度低，难以承受出水层的长期冲刷。另外油田常用的水泥类堵剂虽然强度高，有效期长，但注入性差，凝固后体积收缩，不能完全封堵水平的环空，不能在水平井堵水中应用。专利CN103184039A以超细水泥、碳酸钙粉、纤维素、调节剂、水等为主要成分发明了一种水平井堵水用强触变膨胀型高强度化学堵剂，具有触变性强和凝固后强度高等特点，但由于含有较多固相颗粒，针对含裂缝网络的出水层注入性较差，有限的注入量降低了堵水效果。专利CN109021159A公布了一种油井堵水剂及其制备方法和应用，该专利以丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基二烯丙基氯化铵为制备单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为引发剂，以硫酸铵和/或过硫酸钾为引发剂，通过氢氧化钠和/或碳酸钠溶液调整溶液pH值至弱碱性，通过交联-还原-引发反应得到胶体化微粒，该方法所制备的堵水剂为凝胶颗粒，平均粒径为570微米，适用于高渗透砂砾岩孔道出水情况，针对裂缝性油藏出水情况堵水剂难以在裂缝中形成稳固封堵层，承压能力较低。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明针对天然裂缝性油藏及压裂形成的次生裂缝，注入水水窜造成水平井高含水情况，提供一种裂缝性油藏堵水剂及其制备方法与应用，该堵漏剂以剪切稀释的液态形式由地面泵注进入地层，随着温度增加和及时间延长，堵剂在地层中成胶固化，形成较高强度的结构体，实现由地层向井筒的反向承压作用。
一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：
非离子单体7-15份，阳离子单体2-5份，引发剂0.1-0.3份，结构填充剂5-8份，有机交联剂1-3份，硅酸镁锂2-5份，水64-83份；
其中，所述非离子单体为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、顺丁烯二酸酐中的至少一种。
优选地，所述阳离子单体为对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的任意一种。
优选地，所述结构填充剂为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、蒙脱土、皂土中的至少一种。
优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
优选地，所述有机交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种。
所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，如下：向水中依次加入非离子单体、阳离子单体、硅酸镁锂，搅拌15-25min，然后加入引发剂搅拌15-25min，之后加入结构填充剂和有机交联剂，搅拌8-12min。
所述裂缝性油藏堵水剂在水平井堵水中的应用，具体如下：首先将所述裂缝性油藏堵水剂由地面泵注入裂缝性油藏的地层，之后注入质量浓度为0.5%的HPAM凝胶液作为顶替液，静置2-4h。
优选地，所述地层为温度低于80℃的中低温的裂缝性油藏。
本发明的优点：
（1）具有剪切触变性，易注入且不被水冲洗。本发明提供的裂缝性油藏堵水剂，含有结构填充剂和硅酸锂镁，地面配制后为易流动剪切稀释性流体，能抵抗一定量的水冲稀从而保障成胶后的凝胶强度；
（2）具有延迟交联成胶特征，且成胶后强度高，适用于水平井高含水、甚至水淹等情况。本发明提供的裂缝性油藏堵水剂，进入地层裂缝一定深度后在地层温度作用下加快凝胶成胶状态、加速形成高强度固态凝胶，凝胶具有较高强度，阻止地层水向井筒中侵入并具有较强的抗冲刷能力。
（3）本发明提供的裂缝性油藏堵水剂，适用于水平井高含水、甚至水淹等情况。
附图说明
图1堵水剂堵水承压能力评价结果；
图2堵水剂成胶后拉伸形态特征；
图3不同堵水剂的应力随应变变化关系；
图4 堵水剂承压能力随注入时间变化关系。
具体实施方式
本发明实施例中采用的硅酸镁锂为层状纳米颗粒Laponite，购自江苏海明斯新材料科技有限公司。
实施例1
一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯10份，甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3份，过硫酸钾0.2份，蒙脱土7份，N-羟甲基丙烯酰胺2份，硅酸镁锂3份，水75份；
所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，具体如下：向水中依次加入甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、硅酸镁锂，搅拌20min，然后加入过硫酸钾搅拌20min，之后加入蒙脱土和N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌10min。
实施例2
一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯15份，甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2份，过硫酸钾0.1份，蒙脱土8份，N-羟甲基丙烯酰胺1份，硅酸镁锂2份，水65份；
所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，同实施例1。
实施例3
一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯7份，甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份，过硫酸钾0.3份，聚丙烯腈纤维5份，N-羟甲基丙烯酰胺1份，硅酸镁锂5份，水75份；
所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，具体如下：向水中依次加入甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、硅酸镁锂，搅拌15min，然后加入过硫酸钾搅拌15min，之后加入聚丙烯腈纤维和N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌8min。
实施例4
一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：顺丁烯二酸酐7份，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份，过硫酸铵0.3份，皂土5份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺1份，硅酸镁锂5份，水83份；
所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，具体如下：向水中依次加入顺丁烯二酸酐、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、硅酸镁锂，搅拌25min，然后加入过硫酸铵搅拌25min，之后加入皂土和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌12min。
实施例5
一种裂缝性油藏堵水剂，由以下重量份的原料组成：顺丁烯二酸酐10份，对-乙烯基苄基三甲基氯化铵3份，过硫酸钾0.2份，聚丙烯纤维7份，N-羟甲基丙烯酰胺2份，硅酸镁锂3份，水75份；
所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，具体如下：向水中依次加入顺丁烯二酸酐、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、硅酸镁锂，搅拌20min，然后加入过硫酸钾搅拌20min，之后加入聚丙烯纤维和N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌10min。
对比例1
在实施例1的基础上，不含有硅酸锂镁，其他同实施例1。
对比例2
在实施例1的基础上，用常规的非离子单体丙烯酰胺替代甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，其他同实施例1。
一. 平板裂缝堵水效果对比
使用高温高压平板裂缝堵漏驱替装置评价堵水剂堵水承压能力，裂缝尺寸为长×宽×高=25cm×0.3cm×15cm，堵水剂在裂缝中注入后在堵水承压能力对比结果如图1所示，采用的堵水剂分别为实施例1，实施例5，对比例1，对比例2中的堵水剂，经55℃下密闭养护4h后开始进行承压能力测试。
由图1可知，本发明实施例1提供的堵水剂体系成胶后承压堵水效果好，注入1PV时突破压力可达6.8MPa。
二. 堵水剂成胶后拉伸强度对比
将实施例1、实施例5、对比例1、对比例2提供的堵水剂，分别倒入直径1cm、高5cm的圆柱形模具中，于55℃环境中密闭养护4h，模拟注入地层后密闭养护环境，观察堵水剂成胶后的拉伸状态，同时使用万能材料拉伸仪（型号为HY-10080）测试堵水剂成胶后的拉伸强度，实验结果分别见图2和图3。
由图2-图3的测试结果可知，对比例1的堵水剂在密闭养护后虽然能成胶，但仍呈现为黏弹性凝胶流体，成型效果较差，拉伸至断裂时的应力仅为10.02kPa，抗拉伸强度一般；对比例2的堵水剂成胶后具有一定的成型效果，拉伸至断裂时的应力为27.62kPa，抗拉伸强度中等；实施例1成胶后堵水剂成型效果较好，拉伸至断裂时的应力为69.41kPa，抗拉伸强度较高，能达到更好的堵水效果。
三. 堵水剂耐冲刷性能测试
采用岩心驱替装置开展堵水剂耐冲刷性测试，选用40~60目石英砂作为填充介质，填砂管尺寸为：直径2.5cm、长30cm，首先测试填砂管的水驱压力，然后将填砂管饱和水后模拟高含水地层，分别注入实施例1、实施例5、对比例1、对比例2所制备的堵剂0.5 PV，于55℃环境中密闭养护4h来模拟注入地层密闭养护环境，分别测试成胶后连续驱替4天（96h）过程中驱动压力变化，实验结果如图4所示。
随着注入时间增加，堵水剂在孔隙介质中的驱动压力迅速升高，水驱的驱动压力最小，实施例1所形成的凝胶承压强度最大。随着注入冲刷时间的延长，驱动压力基本维持不变，表明本发明提供的堵水剂在饱和水的高含水孔隙地层中具有很好的耐冲刷性，适用于水平井高含水、甚至水淹等情况下的堵水。
Claims (6)
1.一种裂缝性油藏堵水剂，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
非离子单体7-15份，阳离子单体2-5份，引发剂0.1-0.3份，结构填充剂5-8份，有机交联剂1-3份，硅酸镁锂2-5份，水64-83份；
其中，所述非离子单体为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、顺丁烯二酸酐中的至少一种；
所述阳离子单体为对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的任意一种；
所述有机交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种。
2.根据权利要求1所述裂缝性油藏堵水剂，其特征在于：所述结构填充剂为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、蒙脱土、皂土中的至少一种。
3.根据权利要求2所述裂缝性油藏堵水剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
4.权利要求1所述裂缝性油藏堵水剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：向水中依次加入非离子单体、阳离子单体、硅酸镁锂，搅拌15-25min，然后加入引发剂搅拌15-25min，之后加入结构填充剂和有机交联剂，搅拌8-12min。
5.权利要求1所述裂缝性油藏堵水剂在水平井堵水中的应用，其特征在于：采用两段式注入方式，首先将所述裂缝性油藏堵水剂由地面泵注入裂缝性油藏的地层，之后注入质量浓度为0.5%的HPAM凝胶液作为顶替液，静置2-4h。
6.根据权利要求5所述裂缝性油藏堵水剂在水平井堵水中的应用，其特征在于：所述地层为温度低于80℃的中低温的裂缝性油藏。
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