CN115746808A - 调堵剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种调堵剂及其应用。以该调堵剂总重为100％计，所述调堵剂包括0.01％‑0.02％氧化剂、0.14％‑0.2％聚合物，0.12％‑0.16％有机铬交联剂，1％‑3％沥青，0.8％‑1.2％磺甲基酚醛树脂，余量为水。本发明还提供了上述调堵剂在驱油施工中的应用。本发明提供的调堵剂能够在地层中形成弱凝胶、具有一定的耐热性和支撑强度，应用于驱油施工中可明显提高油田采收率。

Description

调堵剂及其应用

技术领域

本发明涉及石油化学品技术领域，尤其涉及一种调堵剂及其应用。

背景技术

我国陆上油田的水驱采收率总体水平较低，一般低于50％，其重要原因之一是水驱的波及效率较低。影响水驱波及效率的一个重要因素是油藏的非均质性。对于注水开发的油田，由于孔隙结构的复杂性和岩石表面性质，油藏都存在非均质性，使得水的推进不能均匀地活塞式前进，造成注入水沿高渗层段突进，出现局部水窜现象，从而大大降低了注入水的波及效率，制约了采收率的提高。针对油藏的非均质性而采取的各种措施，其基本思想是有效地封堵高渗透层，改变后续注入流体的流向，提高驱替剂的波及体积，从而提高驱油效率。调剖堵水技术就由此产生。

弱凝胶调驱技术正是在油藏调剖堵水和聚合物驱的基础上产生的、结合油藏深部调剖和聚合物驱的优点而提出的新型提高波及效率的三次采油技术。它能实现的主要效果表现为以下几个方面：增加产油层厚度，减少高含水层厚度，改善油井的产液剖面；改善注水井的吸水剖面，提高低渗透层吸水能力，提高注入水的波及效率，改善水驱效果；提高产油量，降低采油成本及地面原油和污水的处理费用；从整体上改善注水开发效果，区块含水上升速度减缓，产量递减速度下降，区块水驱特征曲线斜率变缓。

调剖堵水国内外早期采用的是非选择性的水基水泥浆，后来发展为应用原油、粘性油、憎水的油水乳化液、固态烃溶液和油基水泥等作为选择性堵剂。1974年Needham等人指出，利用聚丙烯酰胺在多孔介质中的吸附和机械捕集效应可有效地封堵高含水层，从而使化学堵水调剖技术的发展进入了新的阶段。70年代末到80年代初，油田化学堵水技术得到了较好的应用和发展，后来发展成为注水井调剖技术和深部调剖技术。

影响注入水的波及效率的另一个重要因素是油水的流度比。在水驱替原油过程中，不利的油水流度比易引起注入水粘性指进，从而降低了水驱波及体积和驱油效率。为了调整驱替液与油的粘度差异，改善流度比，提高驱替液的波及体积，聚合物驱油技术应运而生。三次采油技术在国内外发展很快，并且受到各油田的普遍重视。特别是经过对我国注水开发油田提高采收率的潜力分析后，确定把聚合物驱提高波及效率作为我国近期三次采油的主攻方向。目前，聚合物驱已经形成了较为完善的配套工艺技术，矿场先导性试验已普遍获得成功，大庆、胜利等油田工业性试验也取得了明显效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种调堵剂及其应用。该调堵剂能够在地层中形成弱凝胶、具有一定的耐热性和支撑强度，应用于驱油施工中可明显提高油田采收率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种调堵剂，以调堵剂总重为100％计，所述调堵剂包括0.01％-0.02％氧化剂、0.14％-0.2％聚合物，0.12％-0.16％有机铬交联剂，1％-3％沥青，1％磺甲基酚醛树脂，余量为水。

本发明提供的调堵剂在地层中形成弱凝胶，在运移过程中，受到地层的剪切作用，弱凝胶破碎形成较小体积的凝胶团，这些凝胶团在向地层深部运移过程中，会重新分布、聚集，从而改变多孔介质中的微应力分布，在后注驱替液的粘滞力作用下，可以对地层中剩余油产生驱替作用。上述调堵剂可在近井地带附近形成一定厚度的封堵待，实现屏蔽暂堵，同时具有耐高温、封堵率高的特点。

在上述调堵剂中，所述氧化剂具有一定的解堵作用，能够推动调堵剂形成的凝胶向地层深层运移。所述氧化剂可以包括硫脲等。

在上述调堵剂中，所述聚合物包括聚丙烯酰胺和/或酚醛树脂等，例如重均分子量为1200×10⁴-2000×10⁴g/mol的聚丙烯酰胺。

在上述调堵剂中，所述有机铬交联剂用于交联聚合物形成弱凝胶。所述有机铬交联剂中的铬离子可以铬盐、络合铬、铬离子等，例如，所述有机铬交联剂可以包括：

其中，m＝5-12、n＝3-6。

在上述调堵剂中，所述沥青与磺甲基酚醛树脂可以协同提高调堵剂形成的弱凝胶体系的支撑性和强度。所述沥青还能够提高所述弱凝胶体系的耐热性、使弱凝胶体系能够在地层温度条件具有一定的稳定性。在一些具体实施方案中，所述沥青包括植物沥青等。

在本发明的具体实施方案中，以调堵剂总重为100％计，所述调堵剂可以包括0.01％氧化剂，0.18％聚合物，0.14％-0.15％有机铬交联剂，1.2％-2％沥青，1％磺甲基酚醛树脂，余量为水。

在本发明的具体实施方案中，上述调堵剂注入地层后形成凝胶(一般为弱凝胶)，该凝胶的初始粘度一般为200mPa·s-500mPa·s。

在本发明的具体实施方案中，上述调堵剂的制备方法可以包括：将聚合物、有机铬交联剂加入水中，搅拌，然后加入氧化剂、沥青、磺甲基酚醛树脂，搅拌均匀，得到所述调堵剂。

本发明进一步提供了上述调堵剂在驱油施工中的应用，例如应用于地层油水流动比大和储层动用不均的油田(普通稠油油藏、稀油油藏等)的驱油施工中。本发明的调堵剂在注入地层后会形成弱凝胶体系，可以利用弱凝胶驱油技术解决油层垂直和平面矛盾。具体来说，当高渗透通道形成后，一般在注入调堵剂形成弱凝胶一段时间后再注入水，一方面后续注入水迫使弱凝胶向地层深部运移，另一方面注入水进一步向周围中低渗透层波及，从而最大程度地提高注入水的垂向和平面波及程度。在弱凝胶向地层深部运移的过程中，还具一定的驱油作用，使所经过区域的剩余油被驱出。相比于常规驱油技术，本发明提供的调堵剂形成的弱凝胶在地层深部所起的作用更加显著，采用较少量的弱凝胶在地层中通过运移即可起到大剂量处理的效果。在一些具体实施方案中，所述调堵剂形成的调堵体系封堵率高达95％以上。

在本发明的具体实施方案中，所述调堵剂在驱油施工过程中的调驱半径可以根据以下公式计算：

其中，R为调驱半径，m；f_g为调驱层段处理前后注入能力之比；r_w为井筒半径，m；r_e为注入井注水影响半径，m；RRF为残余阻力系数。在一些具体实施方案中，f_g可以是通过预先进行室内实验测得的在注入压力相同的情况下调驱前后的日注量之比。

在本发明的具体实施方案中，所述调堵剂在驱油施工过程中的注入量可以根据以下公式计算：

其中，Q为注入量，方；K为渗透率，md(毫达西)；h为油层厚度，m；μ为原油粘度，mPa.s(毫帕秒)；p_w为调剖井井底压力，p_e为油层平均压力，r_w为井筒半径，m；r_e为注入井注水影响半径，m。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的调堵剂能够在地层中形成弱凝胶，在地层中具有耐温性和较高的强度，可以有效深入地层深部、改变地层中多孔介质的微重力分布，与后续驱替液配合、对地层剩余油产生驱替作用。

附图说明

图1为测试例2的热稳定性测试结果。

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

本实施例提供了一种调堵剂，其制备方法包括：

1、称量原料：以原料总重为100％计，称量0.01％硫脲(作为氧化剂)、0.18％聚丙烯酰胺(作为聚合物)，0.15％有机铬交联剂，1.2％沥青，1％磺甲基酚醛树脂，余量为水。

其中，聚丙烯酰胺的重均分子量为1800×10⁴g/mol，有机铬交联剂为：

其中，m＝5-12，n＝3-6，该有机铬交联剂的生产厂家为海澜化工。

2、在现场的配置池中，将以上称量的聚丙烯酰胺和有机铬交联剂加入水中，搅拌均匀，然后加入沥青、磺甲基酚醛树脂和硫脲，搅拌均匀，得到调堵剂。

测试例1

本测试例提供了本发明的调堵剂在油田施工中的应用效果。待施工油田属注水开发的普通稠油油藏。该油藏含油面积5.9km²，平均油层有效厚度为11.6m，原油地质储量为1227×10⁴t。平均孔隙度29.1％，平均渗透率633×10^-3μm²，原始地层压力17.5MPa，饱和压力16.4MPa，油层埋藏深度为1650m-2100m，含油井段200m-300m。油藏类型属于层状边水油藏及构造岩性油藏。地层条件下脱气原油粘度为82.5mPa·s。该油藏动用程度高，在利用本发明的调堵剂措施前，该油藏的地质储量采出程度35.49％，已进入高含水开发阶段，剩余油分布零散。

将实施例1制备的调堵剂用于上述油藏的施工，施工过程中调堵剂注入量为180万吨、注入速度为275m³/d、注入压力设计为9-12MPa，注入设备选择额定工作压力25MPa、排量3-10m³，配有调频电机的调剖泵。转移泵采用排量50m³/h，扬程为10m的螺杆泵。

上述调堵剂的注入量是根据以下公式计算得到：

其中，Q为注入量，方；K为渗透率，md；h为油层厚度，m；μ为原油粘度，mPa.s；p_w为调剖井井底压力，p_e为油层平均压力，r_w为井筒半径，m；r_e为注入井注水影响半径，m。

调堵剂在驱油施工过程中的调驱半径是根据以下公式计算的：

其中，R为调驱半径，m；f_g为调驱层段处理前后注入能力之比；r_w为井筒半径，m；r_e为注入井注水影响半径，m；RRF为残余阻力系数。在一些具体实施方案中，本测试例中的f_g是通过预先进行室内实验测得的注入压力相同的情况下调驱前后的日注量之比。

最终计算得到调驱剂的调驱半径为60-110m，调驱井距1/3-2/3处。

施工后累产油76.2万吨，累增油9.9万吨，措施效果明显。措施有效期达到4年。

将实施例1制备的调堵剂在某采油厂累计实施38口井，施工成功率88.9％。

以上结果说明，本发明提供的调堵剂能够提高注入水的平面和垂直向波及程度、有效驱替油田中的剩余原油，提高地层油水流动比大和储层动用不均的油田的采收率。

对比例1

本对比例提供了一种调堵剂，以调堵剂总重为100％计，该调堵剂包括0.01％氧化剂、0.18％聚合物，0.14％有机铬交联剂，余量为水。本对比例采用的氧化剂、聚合物和有机铬交联剂的种类与实施例1相同，且调堵剂制备方法也与实施例1相同。

实施例2

本实施例提供了一种调堵剂，以调堵剂总重为100％计，该调堵剂包括0.01％氧化剂、0.18％聚合物，0.14％有机铬交联剂，2％沥青，1％磺甲基酚醛树脂，余量为水。本实施例采用的氧化剂、聚合物和有机铬交联剂的种类与实施例1相同，且调堵剂制备方法也与实施例1相同。

测试例2

对实施例2与对比例1制备的调堵剂的热稳定性进行测试，测试温度为20-200℃、测试方法为将调堵剂样品放入恒温箱中，每隔一段时间取出测得调堵剂的温度和粘度。

图1为上述热稳定性测试结果。从图1中可以看出，通过加入磺甲基酚醛树脂和沥青，可以有效提高调堵剂的热稳定性。

测试例3

本测试例对实施例1的调堵剂的封堵性能进行测试。

测试采用某油田注入水、某油藏原油(100℃下原油粘度为4.13mPa.s)、裂缝性人造砂岩柱状岩芯。实验温度为100℃。

测试方法为：将岩心抽真空饱和模拟注入水，以1mI/min的流量水驱至压力稳定，测试岩心的水相渗透率，油驱至束缚水，24h后水驱至残余油状态，注入2PV凝胶调驱剂，100℃恒温72h，用模拟注入水继续驱替，测试封堵后的水相渗透率。封堵率是多孔介质被封堵前后水测渗透率之差与封堵前水测渗透率的比值，实验结果如表1所示。

表1调堵体系的封堵性能

由表1可以看出，对于渗透率为(119-306)×10^-3μm²的岩心，本发明提供的调驱体系的封堵率均在95％以上，说明此体系具有一定的封堵高渗透大孔道的能力，但堵而不死，可动性也较强，具有驱替基质中原油的潜力。

Claims (12)

1.一种调堵剂，其中，以调堵剂总重为100％计，所述调堵剂包括0.01％-0.02％氧化剂、0.14％-0.2％聚合物，0.12％-0.16％有机铬交联剂，1％-3％沥青，0.8％-1.2％磺甲基酚醛树脂，余量为水。

2.根据权利要求1所述的调堵剂，其中，所述氧化剂包括硫脲。

3.根据权利要求1所述的调堵剂，其中，所述聚合物包括聚丙烯酰胺和/或酚醛树脂。

4.根据权利要求3所述的调堵剂，其中，所述聚丙烯酰胺的重均分子量为1200×10⁴-2000×10⁴g/mol。

5.根据权利要求1所述的调堵剂，其中，所述有机铬交联剂包括：

其中，m＝5-12，n＝3-6。

6.根据权利要求1所述的调堵剂，其中，所述沥青包括植物沥青。

7.根据权利要求1所述的调堵剂，其中，以调堵剂总重为100％计，所述调堵剂包括0.01％氧化剂、0.18％聚合物，0.14％-0.15％有机铬交联剂，1.2％-2％沥青，1％磺甲基酚醛树脂，余量为水。

8.根据权利要求1所述的调堵剂，其中，所述调堵剂注入地层后形成凝胶，该凝胶的初始粘度为200mPa·s-500mPa·s。

9.权利要求1-8任一项所述的调堵剂在驱油施工中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其中，进行所述驱油施工的油藏包括稠油油藏和/或稀油油藏。

11.根据权利要求9或10所述的应用，其中，所述调堵剂在驱油施工过程中的调驱半径根据以下公式计算：

其中，R为调驱半径，m；f_g为调驱层段处理前后注入能力之比；r_w为井筒半径，m；r_e为注入井注水影响半径，m；RRF为残余阻力系数。

12.根据权利要求9-11任一项所述的应用，其中，所述调堵剂在驱油施工过程中的注入量根据以下公式计算：

其中，Q为注入量，方；K为渗透率，md，h为油层厚度，m；μ为原油粘度，mPa.s；p_w为调剖井井底压力，MPa；p_e为油层平均压力，MPa；r_w为井筒半径，m；r_e为注入井注水影响半径，m。

Images