CN116333704B - 一种高温高盐条件下快速成胶的冻胶体系及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温高盐条件下快速成胶的冻胶体系及其配制方法，涉及油田化学技术领域，其中，冻胶体系由低分子量酚醛预聚体、聚乙二醇、聚合物和盐水体系组成。本发明快速成胶的冻胶体系能够在短时间内快速成胶，彻底解决了高温高盐缝洞油藏中冻胶被地层水稀释而可能造成的冻胶强度差或不成交的情况。产品适应地层温度为150℃以下，矿化度大于20×10⁴mg/L的油藏。

Description

一种高温高盐条件下快速成胶的冻胶体系及其配制方法

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及一种高温高盐条件下快速成胶的冻胶体系及其配制方法。

背景技术

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏是一个在大型古隆起上经过多期构造岩溶作用形成，以古地貌控制的风化壳岩溶、古水系控制的暗河岩溶和断裂控制的断控岩溶为主要的地质背景，以溶洞、裂缝为主要储集空间油藏，其裂缝为导流通道，基质基本无储渗能力。

由于缝洞体空间尺度变化大，连通关系复杂。注入水易沿单一主流道窜进，水驱波及系数低。针对改善注流道和次流道之间的流动状态，前期以改善近井吸水剖面的思路，开展了调剖技术探索，调剖工艺研发了“砂粒堆积调而不死”的稠化液携砂、成本低廉的改性废弃泥浆固化颗粒调剖体系。但调剖工艺封堵距离近，远井仍然窜流导致有效率低(实施5井次，仅1井次见效)。

冻胶体系具有强度高、封堵性能好的优点，是一种油田常用的堵水体系。与常规砂岩油藏堵水作业不同，缝洞型油藏堵水作业过程中注入的堵剂会与大量储层流体直接接触，若成胶时间较长，可能会导致冻胶强度较低甚至不成胶的情况出现。因此，亟需一种可以在高温(130℃)、高矿化度(22×10⁴mg/l)缝洞型油藏远距离封堵的药剂体系。

文献(任波，高温高盐高鈣镁高效堵水冻胶研究，内江科技，2019.5.25(31))针对塔河油田高温高盐高钙镁条件下常规冻胶体系稳定性差的问题，国内外研究发现，使用含有苯环结构的交联剂可大大提高冻胶的稳定性，形成的冻胶体系耐温110℃、抗盐20×10mg/l，成胶时间大于8h，满足安全注入、封堵率＞90％的施工要求。

文献(杨建清，李伟涛等.适用于高温高盐油藏控水的耐温耐盐堵剂，断块油气田，2017.11.6(24))针对常规堵剂耐温耐盐性能差，而难以满足高温高盐油藏控水进一步提高采收率的问题，研发了一种耐温耐盐(97℃，197.35g/L)的延缓冻胶体系。该体系由耐温耐盐非离子聚丙烯酰胺PAM、有机交联剂HD&AME组成，目标油藏条件下，优化的冻胶体系配方为(0.40％～0.50％)PAM+(0.12％～0.20％)HD+(0.12％～0.20％)AME，成胶时间在24～60h。

专利(CN107313758A)本发明涉及一种含膦酸结构的耐温耐盐冻胶泡沫及其制备方法与应用。所述耐温耐盐冻胶泡沫是向液体凝胶中通入二氧化碳气体制得；所述液相凝胶质量百分比组分为：耐温耐盐聚合物0.3％～0.9％，苯酚或苯二酚0.2％～0.9％，醛类化合物0.2％～0.9％，起泡剂0.2％～0.8％，含膦酸结构的有机物0.3％～0.6％，助剂0.3％～0.7％，余量为水；用于在高温高盐地层条件下选择性堵水。

专利(CN105461860A)公开了一种耐温耐盐生物聚合物凝胶调剖剂的制备方法，包括如下步骤：将大分子生物胶溶于蒸馏水配置成0.05～5％的溶液，向溶液中分别加入占反应体系质量分数为5～15％的单体丙烯酰胺、0.1～5％的单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.01～1％的交联剂，通入氮气隔绝空气，然后加入占反应体系质量分数为0.05～1％的引发剂，并在温度为40～100℃下恒温反应制得调剖剂。

专利(CN106749899A)公开了一种抗高温高盐调剖堵水用聚合物成胶剂的制备方法，在聚合物的合成过程中引入了多种耐温抗盐抗水解功能单体，加入了适量改性助剂，通过对分子主链进行设计适当调整功能单体与酰胺基团的摩尔百分比，从而使合成出的聚合物在极端油藏条件下(温度≥110℃，矿化度≥10万ppm)交联形成的冻胶强度较高、热稳定性较好，同时能保证足够的交联时间，在苛刻油藏条件下能有效的起到封堵效果；在造粒过程中引入了少量稳定剂，进一步提高了聚合物的溶解性与热稳定性。该聚合物粘均分子量较低(1000万以下)，溶解性较好，与有机交联剂交联形成的冻胶型调剖堵水剂抗高温高盐能力强、成胶时间自由可控、成胶强度高且热稳定性较好。

综上所述，现有报道的聚合物冻胶体系均存在成胶时间长，不耐稀释的问题，在缝洞型油藏控水中效果很差。因此，针对目前冻胶体系存在成交时间长不耐稀释的问题，需要寻找一种高温高盐条件下快速成胶的冻胶体系及其配制方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温高盐条件下快速成胶的冻胶体系及其配制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种冻胶体系，原料包括：酚醛预聚体、聚乙二醇、聚合物和盐水体系。

进一步地，所述酚醛预聚体为分子量低于260的酚醛预聚体。

进一步地，所述聚乙二醇包括分子量为200的聚乙二醇和/或分子量为400的聚乙二醇。

优选地，所述聚乙二醇为分子量为200和400的聚乙二醇的混合物。进一步优选为二者的重量比为1:1。

进一步地，所述聚合物为分子量800万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。

进一步地，所述盐水体系为矿化度不高于250000mg/L的氯化钠和氯化钙混合溶液。

进一步地，包括：2-4％酚醛预聚体、0.1-0.2％聚乙二醇、0.6-1％聚合物和余量盐水体系。

本发明还提供了上述的冻胶体系的制备方法，包括以下步骤：

(1)搅拌盐水体系；

(2)向盐水体系中加入聚乙二醇，并搅拌；

(3)向盐水体系中加入酚醛预聚体，并搅拌；

(4)向盐水体系中加入聚合物，并搅拌至聚合物完全溶解，得到体系A；

(5)将体系A加热成胶，即得冻胶体系。

进一步地，步骤(5)中所述加热成胶具体为：将上述冻胶体系放入安瓿瓶中，并置于油浴锅中观察其成胶时间和强度，在此过程中，加热温度为120-140℃。

进一步地，步骤(1)中搅拌速度不低于100r/min；步骤(2)和(3)中搅拌时间在3min以上。

进一步地，步骤(3)中所述酚醛预聚体的制备方法包括以下步骤：将苯酚加热溶解后加入氢氧化钠，混合均匀，缓慢滴加甲醇并反应。

在一些具体的实施方式中，步骤(3)中所述酚醛预聚体的制备方法包括以下步骤：先将苯酚在40℃下加热溶解，然后加入氢氧化钠，混合均匀，再缓慢滴加甲醛，并反应2h。

本发明所取得的技术效果是：

(1)本发明建立的冻胶体系能够在高盐条件下溶解，高温条件下可快速成胶；

(2)本发明的冻胶体系成胶后，可在高温高盐条件下长时间保持稳定。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。

实施例1

一种冻胶体系，原料包括：酚醛预聚体、聚乙二醇、聚合物和盐水体系。

上述冻胶体系的制备方法具体包括以下步骤：

(1)称量95.85g的盐水加入烧杯中，并使用搅拌器以150r/min的转速搅拌；

(2)称量0.15g的聚乙二醇，并加入盐水中搅拌5min；

(3)称量3.0g的低分子量酚醛预聚体，并加入盐水中搅拌5min；

(4)称量1.0g的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，并加入盐水中搅拌至聚合物完全溶解；

(5)将上述冻胶体系加入安瓿瓶中，并置于130℃的油浴锅中，直至成胶。

其中，聚乙二醇由分子量200和分子量400的聚乙二醇按照1:1的比例混合而成。低分子量酚醛预聚体的制备方法包括以下步骤：先将94g苯酚在50℃下加热溶解，然后加入4g氢氧化钠，混合均匀，然后将温度降至40℃，缓慢滴加质量分数为37％的甲醛溶液283.78g(30min滴加完)，然后再反应1.5h，即得。聚合物为分子量800万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。盐水体系为矿化度不高于250000mg/L的氯化钠和氯化钙混合溶液(其中氯化钙的质量浓度不高于二者总质量的5％)。

实施例2

一种冻胶体系，原料包括：酚醛预聚体、聚乙二醇、聚合物和盐水体系。

上述冻胶体系的制备方法具体包括以下步骤：

(1)称量96.9g的盐水加入烧杯中，并使用搅拌器以150r/min的转速搅拌；

(2)称量0.1g的聚乙二醇，并加入盐水中搅拌5min；

(3)称量2.0g的低分子量酚醛预聚体，并加入盐水中搅拌5min；

(4)称量1.0g的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，并加入盐水中搅拌至聚合物完全溶解；

(5)将上述冻胶体系加入安瓿瓶中，并置于130℃的油浴锅中，直至成胶。

其中，聚乙二醇由分子量200和分子量400的聚乙二醇按照1:1的比例混合而成。低分子量酚醛预聚体的制备方法包括以下步骤：先将94g苯酚在50℃下加热溶解，然后加入4g氢氧化钠，混合均匀，然后将温度降至40℃，缓慢滴加质量分数为37％的甲醛溶液283.78g(30min滴加完)，然后再反应1.5h，即得。聚合物为分子量800万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。盐水体系为矿化度不高于250000mg/L的氯化钠和氯化钙混合溶液(其中氯化钙的质量浓度不高于二者总质量的5％)。

实施例3

一种冻胶体系，原料包括：酚醛预聚体、聚乙二醇、聚合物和盐水体系。

上述冻胶体系的制备方法具体包括以下步骤：

(1)称量94.8g的盐水加入烧杯中，并使用搅拌器以150r/min的转速搅拌；

(2)称量0.2g的聚乙二醇，并加入盐水中搅拌5min；

(3)称量4.0g的低分子量酚醛预聚体，并加入盐水中搅拌5min；

(4)称量1.0g的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，并加入盐水中搅拌至聚合物完全溶解；

(5)将上述冻胶体系加入安瓿瓶中，并置于130℃的油浴锅中，直至成胶。

其中，聚乙二醇由分子量200和分子量400的聚乙二醇按照1:1的比例混合而成。低分子量酚醛预聚体的制备方法包括以下步骤：先将94g苯酚在50℃下加热溶解，然后加入4g氢氧化钠，混合均匀，然后将温度降至40℃，缓慢滴加质量分数为37％的甲醛溶液283.78g(30min滴加完)，然后再反应1.5h，即得。聚合物为分子量800万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。盐水体系为矿化度不高于250000mg/L的氯化钠和氯化钙混合溶液(其中氯化钙的质量浓度不高于二者总质量的5％)。

对比例1

与实施例2的区别仅在于，将低分子量酚醛预聚体的质量变为1g，盐水质量为97.9g。

试验方法：检测各实例中得到的成胶体系在加热1h后以及1.5h后的成胶强度，将结果统计至表2中。其中，成胶强度用冻胶强度代码(GSC法)进行评价：观察样品瓶倒置后内冻胶的流动情况，根据流动状态的不同将冻胶分为不同的强度级别，详见下表1：

表1

代码	动胶定义
		A级	非检测性动胶，完全未成胶
B级	高流动性冻胶，有轻微挂壁
		C级	流动性冻胶，挂壁能力增强
D级	中等流动性冻胶，挂壁能力增大，有黏附性
		E级	低流动性冻胶，挂壁明显，黏附性增大
F级	高变形非流动性冻胶，黏附性增大，舌长较长
		G级	递变性非流动性冻胶，黏附性好，舌长较短
H级	刚性冻胶，黏附性最大，无舌长

表2

由上表可知，本发明中各实施例的1h成胶强度达F级以上，1.5h成胶强度达G级以上，均优于对比例1中的B级以及D级。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种冻胶体系，其特征在于：按重量百分比计，原料包括：2-4％酚醛预聚体、0.1-0.2％聚乙二醇、0.6-1％聚合物和余量盐水体系；所述聚合物为分子量800万的丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。

2.根据权利要求1所述的冻胶体系，其特征在于：所述酚醛预聚体为分子量小于260。

3.根据权利要求1所述的冻胶体系，其特征在于：所述聚乙二醇包括分子量为200的聚乙二醇和/或分子量为400的聚乙二醇。

4.根据权利要求3所述的冻胶体系，其特征在于：所述聚乙二醇为分子量为200和400的聚乙二醇的混合物。

5.根据权利要求1所述的冻胶体系，其特征在于：所述盐水体系为矿化度不高于250000mg/L的氯化钠和氯化钙混合溶液。

6.如权利要求1-5任一项所述的冻胶体系的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)搅拌盐水体系；

(2)向盐水体系中加入聚乙二醇，并搅拌；

(3)向盐水体系中加入酚醛预聚体，并搅拌；

(4)向盐水体系中加入聚合物，并搅拌至聚合物完全溶解，得到体系A；

(5)将体系A加热成胶，即得冻胶体系。

7.根据权利要求6所述的冻胶体系，其特征在于：步骤(3)中所述酚醛预聚体的制备方法包括以下步骤：将苯酚加热溶解后加入氢氧化钠，混合均匀，缓慢滴加甲醛并反应。