CN1944571A

CN1944571A - 液膜型微胶囊深部堵水剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1944571A
Application number: CN 200610069910
Authority: CN
Inventors: 吴佑实; 石元昌; 吕酉珍; 吴莉莉; 肖建洪; 陈辉; 李萍
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-04-11

Abstract

本发明公开了一种单组液膜型微胶囊深部堵水剂，由下述质量百分比的成分制成：5～30％水玻璃(含量40％，模数3.3)，1～10％活化剂甲醛(工业品)，0.1～2.0％包覆剂(阳离子表面活性剂，比如：十六烷基三甲基溴化胺CTAB或阴离子表面活性剂，比如：十二烷基磺酸钠SDS)，0.3～5.0％螯合剂柠檬酸铝，0.01～0.14％助凝剂黄柠，水余量。本发明的液膜型微胶囊深部堵水剂以水玻璃为主剂，甲醛为活化剂，以及其他添加剂制备而得，既保持一般堵水剂的优点，又可改进其缺点，凝结时间长，凝结强度高，凝胶温度可控，施工工艺简单。

Description

液膜型微胶囊深部堵水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种堵水剂及其制备方法，尤其涉及一种用于油井深部堵水的液膜型微胶囊深部堵水剂及其制备方法。

背景技术

注水开发的油田，开采一个阶段之后，由于地层是多层且为非均质的，随着注入油层水量的增加，使得注入剖面很不均匀。有的区块含水量很高，而有的区块则注水效果不明显，甚至有的区块注入水很快沿高渗透层突破，水对高渗透层的冲刷提高了它的渗透率，使地层的非均质性进一步扩大，致使油井大量出水，产能降低。为了使注入水均匀推进，减少油井出水，可以从注入井封堵高渗透层，调整注入地层的吸水剖面，即所谓注入井调剖；或是封堵出水层，降低油井出水量，称为油井堵水。

油井出水是油田开发过程中不可避免要遇到的问题。油井采出液所含的水来自注入的驱替水、储油区的边水、储油圈闭中油层以下的底水。驱替水和边水的窜流最好用深部调剖技术，但该技术还不够成熟，因此从生产井封堵高渗透层的堵水技术仍是不可缺少的方法。对于底水推进的问题，最好用推进处建立水油隔板的方法解决。

油井出水会造成很多危害：消耗地层能量，减少油层最终采收率；降低抽油井的泵率；使管线和设备的腐蚀与结垢严重；增加脱水站的负荷；若不将脱出的水回注，还会增加环境污染。因而降低采出液的出水率有其重要的意义。油井产水，对经济效益影响很大。某些高产井可能变为无工业价值的井。对于出水井，如不及时采取措施，地层中可能会出现水圈闭的死油区，注入水绕道而过，从而降低采收率，造成极大的浪费。同时，由于产水增加，必然会使地面的脱水费用增加。因此，对于油井出水采取增大排液量，以水带油的方法是不合算的。

找水、堵水是油田开发中必须及时解决的问题，也是油田化学研究的重要课题，其中堵水剂的研发即是所述课题的一个重要部分。

发明内容

针对现有技术的不足和现实需要，本发明要解决的问题是提供一种用于油井深部堵水的液膜型微胶囊深部堵水剂及其制备方法。

本发明所述的液膜型微胶囊深部堵水剂，由下述重量百分比的组分制成：

含量40％，模数3.3的水玻璃 5～30％

甲醛 1～10％

阳离子表面活性剂或

阴离子表面活性剂 0.1～2.0％

柠檬酸铝 0.3～5.0％

黄柠 0.01～0.14％

水余量。

其中：上述的液膜型微胶囊深部堵水剂，优选由下述重量百分比的组分制成：

含量40％，模数3.3的水玻璃 10～15％

甲醛 2～4％

阳离子表面活性剂或

阴离子表面活性剂 0.5～1.2％

柠檬酸铝 0.6～1.7％

黄柠 0.02～0.03％

水余量。

其中：上述的液膜型微胶囊深部堵水剂，最优选由下述重量百分比的组分制成：

含量40％，模数3.3的水玻璃 12％

甲醛 3％

阳离子表面活性剂或

阴离子表面活性剂 1％

柠檬酸铝 0.7％

黄柠 0.03％

水余量。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂中：所述阳离子表面活性剂优选CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，所述阴离子表面活性剂优选SDS(十二烷基磺酸钠)。

本发明所述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别以组分所述重量百分比的量，以水做溶剂，在20℃～30℃、常压条件下，配制螯合剂柠檬酸铝溶液、包覆剂阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂溶液、助凝剂黄柠溶液、活化剂甲醛溶液、主剂水玻璃溶液；

(2)将上述溶液于20℃～30℃温度下，置容器中混合，同时补足余量的水，得到混合液；

(3)在20℃～30℃温度下，静置24小时，观察有无凝胶形成，开始凝胶温度为临界温度；

(4)如果不凝胶，无凝胶颗粒；加热，在60℃～70℃恒温条件下反应3～5d，即得凝胶强度较高的液膜型微胶囊深部堵水剂。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法中：所述阳离子表面活性剂优选CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，所述阴离子表面活性剂优选SDS(十二烷基磺酸钠)。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法中：临界温度以上，随着温度的升高，凝胶先绸化而后缓慢固化，凝胶强度也随着增强。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂中，常温下活化剂甲醛在水中能缓慢氧化、水解，电离出H⁺离子，H⁺离子与水玻璃反应成硅酸凝胶：

在生成单硅酸分子中的Si原子没有满足6配位，存在聚合趋势。特别当存在OH^-时，不同分子中的硅原子通过OH^-发生聚合，生成二聚物、三聚物。聚合链可以继续下去，形成多聚硅酸的胶球粒子。胶球粒子在稀溶液中可获进一步长大，但在浓溶液中，如当SiO₂含量超过1％时，形成的胶体粒子就相互连接在一起，即通过粒子之间失水生成的Si-O-Si键结合起来，形成了连续的三维网状结构。这种网状结构包住了全部液体，使胶体体系逐渐变得粘滞，失去了流动性，最终形成了半固体状的凝胶，即聚沉的特殊情况。

开始只是形成单硅酸，继而线性硅酸继续缩聚，但一定程度后通过硅酸分子间的相互作用和缠结，便形成结构，发生凝胶，硅酸溶胶转变成硅酸凝胶，缩合成多硅酸。

常温下，包覆剂通过吸附作用，控制氢离子的浓度。随着反应温度的升高，氢离子与硅酸根的成胶反应大于吸附作用，从而形成硅胶聚合物。

当有外加盐即螯合剂存在时，硅酸在自身聚合的同时，硅酸负离子还与阳离子发生如下反应：

从而影响硅酸聚合的速度，即凝胶速度。从而使体系的成胶时间延长，并且对凝胶强度影响不大。

助凝剂主要是增强凝胶强度，对于反应速度没有很大影响。

油井堵水、注水井调剖处理效果的评价。不应仅从单井注采状况考虑，最终应归结到产油井的利用程度、注水井的波及体积、注水开发油藏的阶段采出程度、注水开发效果和注水采收率等几个方面。各油田的实践表明，从油藏整体上看，堵水调剖处理的效果主要表现为以下几个方面。

(1)降低油水的含水比，提高产油量。

封堵或卡堵高含水层，减少了油井的层间干扰，发挥了原不能正常工作的低渗透层的作用，改变了水驱油的流线方向，提高了注入水的波及体积。因此堵水可有效地提高采油井的生产水平。化学堵剂的作用较大幅度地降低了堵水半径内的井底水相渗透率，减少了产水量和油井含水比。

(2)增加产油层段厚度，减少高含水层厚度，改善油井的产液剖面。

(3)提高注入水的利用效率，改善注水驱替效率。

(4)改善注水井的吸水剖面。

注水井调剖后改善了注入水的吸水剖面，纵向上控制了高渗透层过高的吸水能力，使低渗透层的吸水能力相应提高，某些不吸水层开始吸水，从而增加了注入水的波及体积，扩大了油井的见效层位和方向，改善了井组的注水开发效果。

(5)从整体上改善注水开发效果。

油田区块的整体处理效果表现为整个区块开发效果得到改善，区块含水上升速度减缓，产量递减速度降低，区块水驱特征曲线斜率变缓。

本发明的液膜型微胶囊深部堵水剂具有以下优点：

1、液膜型微胶囊深部堵水剂既保持一般堵水剂的优点，又可改进其缺点，凝结时间长，凝结强度高，凝胶温度可控，施工工艺简单。

2、本发明研制的螯合型凝胶堵水剂，合成一种价廉且活性适中的无机盐和其他助剂，使其在临界温度以下不与硅酸钠反应，临界温度以上与硅酸钠反应，先绸化，随着温度的升高而缓慢固化，使反应生成物进入岩层深部，起到深层调剖堵水作用，而且临界温度可以控制。开始凝胶温度称为临界温度。

3、研发一种价廉的螯合包覆剂，此包覆剂自身组织结构随着温度的变化而改变。临界温度以下控制反应条件，抑制反应正向进行；在一定温度以上自身组织改变，释放出活性适中的无机盐，使得反应能正向进行，随螯合包覆剂工艺配比不同可自控临界温度。

4、合成一种低价位的新型液体隔水剂，主要用于隔离油井中已有的水。防止配置的堵水剂注入井后浓度变稀，影响效果。

5、该项目以室内实验评判为前期研究，然后通过胜利油田油井现场实验来测定评判堵水调剖剂的效果。本发明如在全国范围内推广使用，将有显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1：液膜型微胶囊深部堵水剂的制备

以下述重量百分比的量配制组分：

水玻璃(含量40％，模数3.3) 12％

甲醛 3％

十六烷基三甲基溴化胺(CTAB) 1％

柠檬酸铝 0.7％

黄柠 0.03％

水余量。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别以组分所述重量百分比的量，以水做溶剂，在25℃、常压条件下，配制螯合剂柠檬酸铝溶液、包覆剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)溶液、助凝剂黄柠溶液、活化剂甲醛溶液、主剂水玻璃溶液；

(2)将上述溶液于25℃温度下，置容器中混合，同时补足余量的水，得到澄清混合液；

(3)在25℃温度下，静置24小时，观察有无凝胶形成，开始凝胶温度为临界温度；

(4)如果不凝胶，无凝胶颗粒；加热，在70℃恒温条件下反应5d，即得凝胶强度较高的液膜型微胶囊深部堵水剂。凝胶强度为5MPa。

实施例2：液膜型微胶囊深部堵水剂的制备

以下述重量百分比的量配制组分：

水玻璃(含量40％，模数3.3) 10％

甲醛 2％

十二烷基磺酸钠(SDS) 0.5％

柠檬酸铝 0.5％

黄柠 0.01％

水余量。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别以组分所述重量百分比的量，以水做溶剂，在20℃、常压条件下，配制螯合剂柠檬酸铝溶液、包覆剂十二烷基磺酸钠(SDS)溶液、助凝剂黄柠溶液、活化剂甲醛溶液、主剂水玻璃溶液；

(2)将上述溶液于20℃温度下，置容器中混合，同时补足余量的水，得到澄清混合液；

(3)在20℃温度下，静置24小时，观察有无凝胶形成，开始凝胶温度为临界温度；

(4)如果不凝胶，无凝胶颗粒；加热，在60℃恒温条件下反应5d，即得凝胶强度较高的液膜型微胶囊深部堵水剂。凝胶强度为3.5MPa。

实施例3：液膜型微胶囊深部堵水剂的制备

以下述重量百分比的量配制组分：

水玻璃(含量40％，模数3.3) 13％

甲醛 4％

十六烷基三甲基溴化胺(CTAB) 1.5％

柠檬酸铝 0.7％

黄柠 0.04％

水余量。

上述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别以组分所述重量百分比的量，以水做溶剂，在30℃、常压条件下，配制螯合剂柠檬酸铝溶液、包覆剂阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)溶液、助凝剂黄柠溶液、活化剂甲醛溶液、主剂水玻璃溶液；

(2)将上述溶液于30℃温度下，置容器中混合，同时补足余量的水，得到澄清混合液；

(3)在30℃温度下，静置24小时，观察有无凝胶形成，开始凝胶温度为临界温度；

(4)如果不凝胶，无凝胶颗粒；加热，在70℃恒温条件下反应5d，即得凝胶强度较高的液膜型微胶囊深部堵水剂。凝胶强度为4.5MPa。

Claims

1.一种液膜型微胶囊深部堵水剂，由下述质量百分比的组分制成：

含量40％，模数3.3的水玻璃 5～30％

甲醛 1～10％

阳离子表面活性剂或

阴离子表面活性剂 0.1～2.0％

柠檬酸铝 0.3～5.0％

黄柠 0.01～0.14％

水余量。

2.如权利要求1所述的液膜型微胶囊深部堵水剂，其特征是：由下述重量百分比的组分制成：

含量40％，模数3.3的水玻璃 10～15％

甲醛 2～4％

阳离子表面活性剂或

阴离子表面活性剂 0.5～1.2％

柠檬酸铝 0.6～1.7％

黄柠 0.02～0.03％

水余量。

3.如权利要求2所述的液膜型微胶囊深部堵水剂，其特征是：由下述重量百分比的组分制成：

含量40％，模数3.3的水玻璃 12％

甲醛 3％

阳离子表面活性剂或

阴离子表面活性剂 1％

柠檬酸铝 0.7％

黄柠 0.03％

水余量。

4.如权利要求1～3之一所述液膜型微胶囊深部堵水剂，其特征是：所述阳离子表面活性剂是CTAB，所述阴离子表面活性剂是SDS。

5.权利要求1～3之一所述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别以组分所述质量百分比的量，以水做溶剂，在20℃～30℃、常压条件下，配制螯合剂柠檬酸铝溶液、包覆剂阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂溶液、助凝剂黄柠溶液、活化剂甲醛溶液、主剂水玻璃溶液；

(2)将上述溶液于20℃～30℃温度下，置容器中混合，同时补足余量的水，得到澄清混合液；

6.如权利要求5所述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，其特征是：所述阳离子表面活性剂是CTAB，所述阴离子表面活性剂是SDS。

7.如权利要求5所述液膜型微胶囊深部堵水剂的制备方法，其特征是：临界温度以上，随着温度的升高，凝胶先绸化而后缓慢固化，凝胶强度也随着增强。