一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和應(yīng)用。該微細(xì)凝膠顆粒的制備方法是先通過向反應(yīng)釜中加入一定比例的改性淀粉、單體A、單體B、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑，待這6種組分的聚合反應(yīng)完成形成整體水基凝膠后再經(jīng)烘干、粉碎、造粒、篩分等工藝過程而制得。本發(fā)明提供的應(yīng)用方法：將本發(fā)明中所制得的一定量的微細(xì)凝膠顆粒加入到Bingham流體中，在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下凝膠顆粒均能穩(wěn)定懸浮而不會(huì)發(fā)生沉降，利用泵壓再將整個(gè)流體注入地層。本發(fā)明所提供的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒及其應(yīng)用方法能極大的提高凝膠顆粒的施工成功率且能取得很好的深部調(diào)剖效果。
【專利說明】一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑，同時(shí)涉及該微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖 劑的制備方法，以及在封堵高溫高鹽油藏中強(qiáng)水竄通道方面的應(yīng)用新方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高溫高鹽油藏在我國(guó)普遍存在，典型的如中原油田，以及新疆、勝利、大港、冀東等 油田的部分油區(qū)。這些油田大都已進(jìn)入開發(fā)的中后期，油田含水率高、采出程度低，剩余油 挖潛大，但是由于高溫高鹽的特征使得常用的增油控水措施均失效。
[0003] 以中原油田采油四廠的文南油田為例，文南油田位于東濮凹陷中央隆起帶文留構(gòu) 造南部次級(jí)地塹內(nèi)，是一個(gè)異常高壓、高溫復(fù)雜斷塊油氣藏，油藏埋藏深度2210?3800m， 主力油層沙二下、沙三上、沙三中、沙三下的壓力系數(shù)1. 2?1. 8,地層溫度92?140°C， 儲(chǔ)層孔隙度11. 4%?21. 6%，水測(cè)滲透率（43. 5?2289. 5) X 10_3μ m2,滲透率變異系數(shù) 0. 7?0. 98,滲透率級(jí)差5. 06?64. 83。地層水礦化度（21?34) X 104mg/L，水型為CaCl2 型，屬典型的高溫高鹽非均質(zhì)油藏。該油田經(jīng)過多年的注水開發(fā)后動(dòng)用狀況較好的一類主 力層目前已大面積水淹，綜合含水超過80 %，局部井含水高達(dá)99 %，而儲(chǔ)層物性較差的二 類層水驅(qū)動(dòng)用困難。為了改善油田開發(fā)效果，迫切需要尋找適合該類油藏的調(diào)剖堵水技術(shù)。 常規(guī)的聚丙烯酰胺類調(diào)堵體系應(yīng)用的上限溫度是90°C，已完全不能滿足油田的作業(yè)要求。 對(duì)此，在調(diào)剖堵水方面，該廠經(jīng)過深入調(diào)研后引進(jìn)了凝膠顆粒調(diào)剖劑、無機(jī)凝膠調(diào)剖劑、橡 膠顆粒調(diào)剖劑等三種調(diào)剖劑，這三種類型的調(diào)剖劑在高溫高鹽環(huán)境下均能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。 但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，無機(jī)凝膠調(diào)剖劑在施工時(shí)注入壓力上升較快，后續(xù)調(diào)堵劑注入 困難，而橡膠顆粒調(diào)剖劑具有耐溫、抗剪切的優(yōu)點(diǎn)，是一種機(jī)械堵塞較強(qiáng)的體系，但在施工 過程中也表現(xiàn)為增壓快、壓力高、注入困難，均不能滿足油藏的注入要求。而凝膠顆粒調(diào)剖 劑能夠滿足文南油田的注入要求，調(diào)剖后水井吸水剖面有明顯改善，注入壓力上升，主力吸 水層得到有效控制，新層得以啟動(dòng)。且凝膠顆粒解決了地下交聯(lián)調(diào)剖劑進(jìn)入地層后因稀釋、 剪切、降解、吸咐等各種復(fù)雜原因造成的不成膠或成膠性能變差等問題，凝膠顆粒配制簡(jiǎn) 單、施工方便、安全無毒，在強(qiáng)水竄通道的封堵中具有很大的前景。但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中也 發(fā)現(xiàn)了許多不足：凝膠顆粒雖然有耐異常高溫的優(yōu)點(diǎn)，但懸浮性較差，進(jìn)入井筒后易堆積在 炮眼附近造成堵塞，影響正常施工，且施工結(jié)束后含水率在短時(shí)期內(nèi)又大幅度上升，使得施 工有效期短，而吸水剖面測(cè)試顯示又較均勻，這說明凝膠顆粒主要堵塞在近井地帶，低滲層 的剩余油未得到較好的動(dòng)用。
[0004] 因此，為了延長(zhǎng)凝膠顆粒調(diào)剖的有效期，提高調(diào)剖施工后的增產(chǎn)效果，研發(fā)出注入 性能好能進(jìn)入地層深部且封堵能力強(qiáng)的抗溫耐鹽顆粒調(diào)剖劑顯得非常重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑，該調(diào)剖劑不但具有 抗高溫高鹽的優(yōu)良性能，而且懸浮性、與地層配伍性能均比較好。同時(shí)，本發(fā)明還提供上述 抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的制備方法以及應(yīng)用新方法。利用本發(fā)明中所研發(fā)的抗高 溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑及本發(fā)明中所述的應(yīng)用方法在高溫高鹽油藏中可以獲得很高 的施工成功率和較好的深部調(diào)剖效果。
[0006] 本發(fā)明所采用的具體技術(shù)解決方案是：
[0007] -種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑，其是由以下原料制成的：改性淀粉、單體 A、單體B、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑和水；各原料用量如下：改性淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%? 5%，單體A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%?4%，單體B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %?2%，交聯(lián)劑的質(zhì)量分 數(shù)為0.04 %?0.06%，引發(fā)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05 %?0. 15%，促進(jìn)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.2% -0.4%，其它為水，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100% ;所述單體A為丙烯酰胺，單體B 為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
[0008] 優(yōu)選的，將5g所述的改性淀粉在95g水中溶解，完全溶解時(shí)間為45min，完全溶解 后的改性淀粉水溶液為均相體系；所述的改性淀粉來自于河北任丘鑫光化工廠；所述的交 聯(lián)劑為N，N'一亞甲基雙丙烯酰胺，所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀與亞硫酸氫鈉按質(zhì)量比2:1所 組成的混合物，所述的促進(jìn)劑為氫氧化鈉。
[0009] 該微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的粒徑可自主選擇，粒徑在> 10 μ m范圍內(nèi)均可，優(yōu)選的 粒徑范圍為10 μ m-53 μ m，密度為1. 21g/cm3。
[0010] 一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的制備方法，包括以下步驟：
[0011] (1)將改性淀粉均勻緩慢地添加至水中，邊攪拌邊緩慢添加，待改性淀粉添加完后 繼續(xù)攪拌直至充分溶解，得到淀粉溶液；
[0012] (2)向淀粉溶液中添加單體A、單體B、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑，攪拌至溶解，得到 反應(yīng)混合物；所述單體A為丙烯酰胺，單體B為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；
[0013] (3)將反應(yīng)混合物擱入大于40°C的恒溫箱中5-10小時(shí)使其聚合，得到整體凝膠， 呈半固態(tài)；
[0014] (4)將所制得的整體凝膠經(jīng)烘干、粉碎、造粒、篩分工藝過程后可生產(chǎn)出粒徑 > 10 μ m的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑。
[0015] 優(yōu)選步驟（1)中，所述的改性淀粉來自于河北任丘鑫光化工廠，5g改性淀粉在95g 水中的完全溶解時(shí)間為45min，改性淀粉水溶液為均相體系。
[0016] 優(yōu)選步驟⑵中，所述的交聯(lián)劑為N，N' 一亞甲基雙丙烯酰胺，所述的引發(fā)劑為過 硫酸鉀與亞硫酸氫鈉按質(zhì)量比2:1所組成的混合物，所述的促進(jìn)劑為氫氧化鈉。
[0017] 一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用方法，具體為將抗高溫高鹽微細(xì)凝膠 顆粒調(diào)剖劑與Bingham流體配合使用以封堵高溫高鹽油藏中強(qiáng)水竄通道。
[0018] 優(yōu)選的，上述Bingham流體通過以下步驟制備：
[0019] (1)將質(zhì)量為1. 5g的鈉基膨潤(rùn)土添加到48. 5g水中，充分?jǐn)嚢韬蠓胖?4小時(shí)，得 到鈉基膨潤(rùn)土水溶液；
[0020] (2)將質(zhì)量為0. 6g的穩(wěn)定劑添加至49. 4g水中，攪拌均勻，得到穩(wěn)定劑水溶液；所 述穩(wěn)定劑是由羥丙基甲基纖維素和正電膠按質(zhì)量比2:1混合而成；
[0021] ⑶將步驟⑴制得的鈉基膨潤(rùn)土水溶液與步驟⑵制得的穩(wěn)定劑水溶液混合后 攪拌均勻，得到Bingham流體。
[0022] 優(yōu)選的，上述應(yīng)用方法具體包括如下工序：
[0023] (1)注前置段塞：向地層中注入所述的Bingham流體；
[0024] (2)注主段塞：向地層中注入所述的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑與所述 的Bingham流體的混合物，其中所述的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5% -10%,余量為所述的Bingham流體；當(dāng)注入壓力高于原始地層壓力的1. 5倍時(shí)停止注 入；
[0025] (3)注后置段塞：向地層中注入所述的Bingham流體；
[0026] (4)注地層水。
[0027] 上述方法可用于溫度為150°C、礦化度為300000mg/L的所有含強(qiáng)水竄通道的地 層。
[0028] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0029] (1)本發(fā)明所提供的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒具有極佳的粘彈性，在地層中 的運(yùn)移能力強(qiáng)，易進(jìn)入地層深部，且在高溫高鹽環(huán)境下的性能穩(wěn)定持久，從而使深部調(diào)剖的 效果能保持較長(zhǎng)時(shí)間。
[0030] (2)現(xiàn)有凝膠顆粒懸浮性差及顆粒尺寸難與地層配伍是凝膠顆粒在應(yīng)用方面最大 的缺陷，懸浮性差導(dǎo)致配液濃度不能過高，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)凝膠顆粒濃度均低于0. 5 %，導(dǎo)致施 工周期長(zhǎng)，顆粒尺寸過大會(huì)使得顆粒易堆積堵塞在近井地帶，尺寸過小又會(huì)使凝膠顆粒的 性能變差。本發(fā)明所提供的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒不但具有抗高溫高鹽的優(yōu)良性能，而 且懸浮性、與地層配伍性能均較好，可以獲得很高的施工成功率和較好的深部調(diào)剖效果，可 提高采收率。
[0031] (3)本發(fā)明制備方法具有選料及用量合理，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn) 出具有不同吸水倍數(shù)、吸水速度、微粒半徑和強(qiáng)度的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑系列 產(chǎn)品。
[0032] (4)本發(fā)明所提供的應(yīng)用方法中，微細(xì)凝膠顆粒不論是處于靜態(tài)條件還是動(dòng)態(tài)條 件下在Bingham流體中均能穩(wěn)定懸浮。
[0033] (5)本發(fā)明所提供的應(yīng)用方法中，可以通過地層的滲透率確定相應(yīng)的微細(xì)凝膠顆 粒尺寸范圍，通過選定的微細(xì)凝膠顆粒尺寸可以確定Bingham流體的性能，實(shí)施過程靈活。
[0034] (6)本發(fā)明所提供的應(yīng)用方法中，可以將微細(xì)凝膠顆粒的質(zhì)量濃度提高至5%以 上，可以極大的縮短施工時(shí)間且能提高施工成功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1示出不同粒徑微細(xì)凝膠顆粒的彈性模量；
[0036] 圖2示出不同粒徑微細(xì)凝膠顆粒的耗損模量；
[0037] 圖3示出Bingham流體的流變曲線；
[0038] 圖4為動(dòng)態(tài)物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；
[0039] 圖5示出270目（53 μ m)的微細(xì)凝膠顆粒在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的注入壓力；
[0040] 圖6示出325目（44 μ m)的微細(xì)凝膠顆粒在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的注入壓力；
[0041] 圖7示出400目（37 μ m)的微細(xì)凝膠顆粒在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的注入壓力；
[0042] 圖8示出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%粒徑為325目（44μπι)的微細(xì)凝膠顆粒在地層中的運(yùn)移 曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于下列的實(shí)施 例。
[0044] -、抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的制備
[0045] 將50g的改性淀粉加入898g的水中，待充分溶解后再加入15g的2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸（AMPS)、35g的丙烯酰胺（AM)、0. 5g的N，N' 一亞甲基雙丙烯酰胺、3g的 氫氧化鈉、〇. 6g的過二硫酸鉀和0. 3g的亞硫酸氫鈉，待溶液攪拌充分后密封、擱入40°C恒 溫箱10小時(shí)后取出，溶液此時(shí)已變成整體的塊狀凝膠。取出塊狀的整體凝膠進(jìn)行烘干、粉 碎、造粒等工藝制成粒徑為270目（53 μ m)、325目（44 μ m)、400目（37 μ m)、550目（25 μ m)、 800目（15 μ m)和1250目（ΙΟμπι)的微細(xì)凝膠顆粒。
[0046] 二、抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的靜態(tài)性能測(cè)試
[0047] 將上述步驟中所制備的不同粒徑的凝膠顆粒放入自制的礦化度為30Χ 104mg/L的 鹽水中后擱置于150°C的恒溫箱中考察其穩(wěn)定性能。微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的靜態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 結(jié)果見表1，由表1可知本發(fā)明所提供的微細(xì)凝膠顆粒具有極佳的抗溫耐鹽性能。
[0048] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑，其特征在于是由以下原料制成的：改性淀 粉、單體A、單體B、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑和水；各原料用量如下：改性淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4%?5%，單體A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%?4%，單體B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %?2%，交聯(lián)劑的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為0. 04 %?0. 06%，引發(fā)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 05 %?0. 15%，促進(jìn)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.2% -0.4%，其它為水，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100% ;所述單體A為丙烯酰胺，單體B 為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑，其特征在于：將5g所 述的改性淀粉在95g水中溶解，完全溶解時(shí)間為45min，完全溶解后的改性淀粉水溶液為均 相體系；所述的交聯(lián)劑為N，N' 一亞甲基雙丙烯酰胺，所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀與亞硫酸氫 鈉按質(zhì)量比2:1所組成的混合物，所述的促進(jìn)劑為氫氧化鈉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑，其特征在于：該微細(xì) 凝膠顆粒調(diào)剖劑的粒徑范圍為10 μ m-53 μ m，密度為1. 21g/cm3。
4. 一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1)將改性淀粉均勻緩慢地添加至水中，邊攪拌邊緩慢添加，待改性淀粉添加完后繼續(xù) 攪拌直至充分溶解，得到淀粉溶液； ⑵向淀粉溶液中添加單體A、單體B、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑，攪拌至溶解，得到反應(yīng) 混合物；所述單體A為丙烯酰胺，單體B為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸； (3) 將反應(yīng)混合物擱入大于40°C的恒溫箱中5-10小時(shí)使其聚合，得到整體凝膠，呈半 固態(tài)； (4) 將所制得的整體凝膠經(jīng)烘干、粉碎、造粒、篩分工藝過程后生產(chǎn)出抗高溫高鹽微細(xì) 凝膠顆粒調(diào)剖劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的制備方法，其特征在 于：步驟（1)中，所述的改性淀粉來自于河北任丘鑫光化工廠，5g改性淀粉在95g水中的完 全溶解時(shí)間為45min，改性淀粉水溶液為均相體系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的制備方法，其特征在 于：步驟（2)中，所述的交聯(lián)劑為Ν，Ν' 一亞甲基雙丙烯酰胺，所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀與 亞硫酸氫鈉按質(zhì)量比2:1所組成的混合物，所述的促進(jìn)劑為氫氧化鈉。
7. -種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用方法，其特征在于：將抗高溫高鹽微細(xì) 凝膠顆粒調(diào)剖劑與Bingham流體配合使用以封堵高溫高鹽油藏中強(qiáng)水竄通道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用方法，其特征在 于所述Bingham流體通過以下步驟制備： (1) 將質(zhì)量為1. 5g的鈉基膨潤(rùn)土添加到48. 5g水中，充分?jǐn)嚢韬蠓胖?4小時(shí)，得到鈉 基膨潤(rùn)土水溶液； (2) 將質(zhì)量為0. 6g的穩(wěn)定劑添加至49. 4g水中，攪拌均勻，得到穩(wěn)定劑水溶液；所述穩(wěn) 定劑是由羥丙基甲基纖維素和正電膠按質(zhì)量比2:1混合而成； (3) 將步驟（1)制得的鈉基膨潤(rùn)土水溶液與步驟（2)制得的穩(wěn)定劑水溶液混合后攪拌 均勻，得到Bingham流體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用方法，其特征在 于具體包括如下工序： (1) 注前置段塞：向地層中注入所述的Bingham流體； (2) 注主段塞：向地層中注入所述的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑與所述的 Bingham流體的混合物，其中所述的抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5% -10%,余量為所述的Bingham流體；當(dāng)注入壓力高于原始地層壓力的1. 5倍時(shí)停止注 入； (3) 注后置段塞：向地層中注入所述的Bingham流體； (4) 注地層水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抗高溫高鹽微細(xì)凝膠顆粒調(diào)剖劑的應(yīng)用方法，其特征 在于：該方法可用于溫度為150°C、礦化度為300000mg/L的所有含強(qiáng)水竄通道的地層。
【文檔編號(hào)】C08F220/58GK104087275SQ201410331932
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】蒲春生, 張磊, 吳飛鵬, 桑海波, 陳慶棟, 任楊, 宋俊強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)