專利名稱：一種用于高溫油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高溫油藏油井堵水、注水井近井調(diào)剖提高注水壓力用的堵水凝膠，屬于三次采油技術(shù)中的油田化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過(guò)油井堵水或注水井調(diào)剖，在一定程度上都可實(shí)現(xiàn)“控水增油”。化學(xué)調(diào)剖堵水技術(shù)是一項(xiàng)行之有效的措施，在國(guó)內(nèi)外許多油田得到了廣泛應(yīng)用，也帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。以聚丙烯酰胺或丙烯酰胺共聚物加上交聯(lián)劑，及其他添加劑形成的聚合物本體凝膠在化學(xué)調(diào)剖堵水技術(shù)中得到了較為普遍應(yīng)用。對(duì)于高溫油藏(> 90°C )，對(duì)聚合物凝膠的性能提出了更高要求，相關(guān)背景技術(shù)中應(yīng)用過(guò)的聚合物凝膠主要有以下幾種1)耐溫耐鹽改性栲膠堵水凝膠高溫下許多聚合物本體凝膠的成膠時(shí)間將大為縮短，120°C下只有數(shù)小時(shí)，如朱懷江等人O007)研制的耐溫耐鹽堵水凝膠(中國(guó)專利CN 1888374A)，主劑為改性栲膠，濃度3 12%，交聯(lián)劑為醛類，濃度范圍0. 5 4% ；或酚類，濃度范圍0. 2 1%，以及堿或鹽等助劑組成來(lái)調(diào)整成膠時(shí)間，濃度范圍0. 2 1.2%，成膠實(shí)驗(yàn)表明，該體系在下成膠時(shí)間約2 池。2)有機(jī)凝膠(OCP)Halliburton 公司和 PEMEX 公司的 Julio Vasquez，Carlos Deolarte 等研究人員在國(guó)際石油工程師協(xié)會(huì)(SPE)會(huì)議論文上(SPE 104134，SPE112411，SPE 121809)多次報(bào)道了耐溫耐鹽有機(jī)凝膠(OCP)，在過(guò)去的十年中堵水作業(yè)中顯示了較好的應(yīng)用效果，已經(jīng)有超過(guò)100項(xiàng)作業(yè)在墨西哥南部碳酸鹽巖縫洞型高溫油藏堵水作用中得到成功應(yīng)用，該體系基本配方為7% PAtBA+0. 3% PEI，其中PAtBA為丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯的共聚物，分子量在250 500kg/mol之間，水解度約4. 7%,PEI為交聯(lián)劑聚乙烯亞胺，該體系在120°C下成膠時(shí)間可控制在5 他左右，后開(kāi)發(fā)出了聚氨基酸延緩劑和碳酸鹽延緩劑，在更高溫度下可起到一定的延緩交聯(lián)作用。3)就地聚合凝膠各種體膨顆粒，如耐溫耐鹽型吸水樹(shù)脂顆粒(中國(guó)專利CN 1464007A)；柔性聚合物凝膠顆粒(中國(guó)專利CN 101200513A)，是大孔道或者裂縫性油藏調(diào)剖堵水作業(yè)首選體系，但對(duì)于中低滲油藏，此類顆粒并不能順利的注入地層，造成爬坡壓力迅速高漲；而一般的聚合物凝膠堵劑在中低滲油藏注入過(guò)程中存在一定剪切破壞，另外，聚合物分子和交聯(lián)劑小分子會(huì)出現(xiàn)分離等諸多不利于后續(xù)成膠的影響因素。TP系列堵劑溶液(唐孝芬等，TP系列聚丙烯酰胺凝膠堵底水技術(shù)，1996年，油田化學(xué)，第13卷第3期第219-22 為含有過(guò)硫酸鹽或偶氮化合物類引發(fā)劑、無(wú)機(jī)或有機(jī)類聚合速率控制劑的丙烯酰胺及少量N，N-甲叉雙丙烯酰胺的水溶液。其粘度很小，25°C時(shí)為1. 04mPa · s，流動(dòng)性能近似水，泵注性能良好，所開(kāi)發(fā)的TP-915系列堵劑，適用的溫度范圍為60 120°C，但120°C成膠時(shí)間只有1 池；隨著就地聚合凝膠堵水技術(shù)(蒲萬(wàn)芬等， XN-PP調(diào)剖堵水體系的研究及性能評(píng)價(jià)，鉆井液與完井液，1997年，第14卷第5期第3-7 頁(yè))的發(fā)展，其研制的XN-PP體系可適合更高溫度(130°C)的油藏，主劑仍然是丙烯酰胺單體，通過(guò)改變引發(fā)劑、交聯(lián)劑、阻聚劑的濃度來(lái)調(diào)整成膠時(shí)間，但在高溫120 130°C下，成膠時(shí)間只有數(shù)小時(shí)。另外，這兩種就地聚合凝膠由于未加入抗溫抗鹽單體，成膠后酰胺基團(tuán)會(huì)在高溫下加速水解，而促使凝膠發(fā)生脫水收縮，很難保證其穩(wěn)定性。在上述各種凝膠體系中，普遍存在高溫下成膠時(shí)間短和熱穩(wěn)定性相對(duì)較差的問(wèn)題，加入延緩成膠的各種添加劑并不能從根本上解決成膠時(shí)間短的問(wèn)題，相反還會(huì)對(duì)熱穩(wěn)定性造成一定影響，勢(shì)必會(huì)造成調(diào)堵劑注入量大為降低，處理深度不夠會(huì)嚴(yán)重影響堵水效果；另外，成膠時(shí)間過(guò)短，在施工中也存在很大的事故隱患，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)停泵或其他人為事故都會(huì)造成體系會(huì)部分滯留在井筒中，若措施不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)“灌腸”的嚴(yán)重后果。因此，存在的風(fēng)險(xiǎn)是明顯的。對(duì)于堵水凝膠，要想保證高成膠強(qiáng)度的同時(shí)，又要保證較充足的泵注時(shí)間(成膠時(shí)間)，現(xiàn)有的技術(shù)并不能同時(shí)滿足高溫油藏對(duì)聚合物凝膠體系提出的性能要求，即足夠的泵注時(shí)間，高強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性好。這也成為了高溫油藏后期開(kāi)發(fā)挖潛采收率的一大“瓶頸”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于高溫油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠，該堵水凝膠在高溫120°C下成膠時(shí)間可控制在20 72h，終凝強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，能克服現(xiàn)有堵水凝膠在高溫下成膠過(guò)快或熱穩(wěn)定性差的問(wèn)題，在高溫下可獲得相對(duì)較長(zhǎng)的泵注時(shí)間，能顯著提高在高溫油藏施工的注入量，可廣泛用于各種類型的高溫油藏堵水作業(yè)。為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。對(duì)于孔隙型油藏，一種用于高溫油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠，主劑為丙烯酰胺和酯類單體(抗溫抗鹽單體)，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 7%，其中丙烯酰胺與酯的質(zhì)量比范圍為3 1 5 1;增溶劑質(zhì)量濃度為1 2%;交聯(lián)劑質(zhì)量濃度為1 2%;引發(fā)劑質(zhì)量濃度為0. 1 0. 8% ；將單體、增溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑按比例依次加入到清水中，攪拌均勻， 將配置好的體系用密封瓶密封后放入烘箱中定期觀察成膠情況。本發(fā)明中，由于抗溫抗鹽的酯類單體不溶于水，優(yōu)選出合適的增溶劑醇類物質(zhì)，通過(guò)調(diào)整增溶劑的濃度來(lái)使得酯類單體在溶液中成均相；丙烯酰胺和酯類單體溶于水后會(huì)產(chǎn)生大量的自由基，一定溫度下在引發(fā)劑的作用下先聚合成小分子聚合物，因增溶劑的存在其聚合速率會(huì)得到明顯延緩，同時(shí)小分子聚合物與有機(jī)交聯(lián)劑發(fā)生共價(jià)鍵交聯(lián)反應(yīng)，最終形成高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性良好的凝膠。一種用于高溫油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠，由主劑、增溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水組成，所述主劑由單體A、單體B組成，其質(zhì)量百分比為主劑5 7%，增溶劑1 2%，交聯(lián)劑1 2%，引發(fā)劑0.1 0.8%，其余為水，單體A與單體B的質(zhì)量比為3 1 5 I0所述單體A為丙烯酰胺，所述單體B為酯類物質(zhì)，可以是醋酸丁酯、乙酸異丙烯酯、 乙酸烯丙酯、乙酰乙酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙酯、己酸烯丙酯、庚酸烯丙酯、苯氧乙酸烯丙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、丙烯酸羥丙酯、磷酸三丁酯、 甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、氯代丙二酸二甲酯、氯代丙二酸二乙酯、季戊四醇油酸酯其中一種或兩種以上混合物。所述增溶劑為醇類物質(zhì)，可以是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、叔戊醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、正辛醇、異辛醇、異戊烯醇其中一種或兩種以上混合物。所述交聯(lián)劑可以是甲醛、酚醛樹(shù)脂、對(duì)苯二酚、間苯二酚、鄰苯二酚、六亞甲基四胺、聚乙烯亞胺其中一種或兩種以上混合物。所述引發(fā)劑可以是過(guò)硫酸鹽(過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨)、偶氮二異丁腈(AIBN)、2， 2-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽等熱分解引發(fā)劑，或過(guò)硫酸鉀與亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀與叔胺單體N，N- 二甲基甲基丙烯酸乙酯等氧化還原體系。成膠時(shí)間和強(qiáng)度的判定方法依據(jù)Sydansk等人(1988)的凝膠強(qiáng)度(Gel Strength Codes簡(jiǎn)稱GSC)目測(cè)代碼表。通過(guò)觀測(cè)凝膠成膠狀態(tài)確定成膠時(shí)間，初凝時(shí)間一般指體系由A級(jí)原液變成束狀B級(jí)流動(dòng)凝膠(目測(cè)代碼法，見(jiàn)表1)所經(jīng)歷的時(shí)間，終凝時(shí)間一般指體系由原液達(dá)到最終強(qiáng)度時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。一般情況下，成膠時(shí)間定義為體系成為流動(dòng)性凝膠C級(jí)所經(jīng)歷的時(shí)間。表1凝膠強(qiáng)度目測(cè)代碼標(biāo)準(zhǔn)
強(qiáng)度代碼凝膠名稱對(duì)應(yīng)強(qiáng)度描述A非探測(cè)性凝膠體系粘度與聚合物粘度相當(dāng)，肉眼觀察不到凝膠的形成B高流動(dòng)性凝膠凝膠體系的粘度略高于聚合物溶液粘度C流動(dòng)性凝膠翻轉(zhuǎn)玻璃瓶時(shí)絕大部分凝膠可流到瓶的另一端D中等流動(dòng)凝膠翻轉(zhuǎn)玻璃瓶時(shí)，少部分凝膠(<15%) 不能流到另一端，常以舌型存在E幾乎不流動(dòng)凝膠翻轉(zhuǎn)時(shí)少量凝膠能緩慢流到另一端， 大部分(>15%)不具流動(dòng)性F高形變不流動(dòng)凝膠凝膠在翻轉(zhuǎn)玻璃瓶時(shí)不能流到瓶口G中等形變不流動(dòng)凝膠翻轉(zhuǎn)時(shí)，只能流動(dòng)玻璃瓶的中部H輕微形變不流動(dòng)凝膠翻轉(zhuǎn)時(shí)，只有凝膠表面發(fā)生形變I剛性凝膠翻轉(zhuǎn)時(shí)，凝膠表面不發(fā)生形變J振鈴凝膠搖動(dòng)玻璃瓶時(shí)，能感覺(jué)到音叉般的機(jī)械震動(dòng)將本發(fā)明配置好的體系密封放入90 140°C烘箱中，根據(jù)Sydansk等人(1988)的凝膠成膠性能目測(cè)代碼表，成膠時(shí)間可通過(guò)調(diào)節(jié)各組分濃度，控制在20 72h，終凝強(qiáng)度為剛性凝膠I級(jí)。且該體系配置方便，初始粘度低、泵注性好，地層溫度下在引發(fā)劑和交聯(lián)劑的作用下就地發(fā)生聚合而形成高強(qiáng)度凝膠。對(duì)于裂縫性油藏，可在前述配方中加入低濃度的抗溫抗鹽聚合物，可有效避免體系濾失。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(1)凝膠體系中各種組分速溶性好，配液方便；(2)施工工藝簡(jiǎn)單，泵送性好，體系初始粘度接近水相粘度，在各種孔隙型油藏中都具有良好的注入性；(3) 120°C下成膠時(shí)間可控制在20-7 ，終凝強(qiáng)度達(dá)目測(cè)代碼I級(jí)(剛性凝膠)；(4)熱穩(wěn)定性好，凝膠在3個(gè)月內(nèi)未發(fā)生脫水收縮和強(qiáng)度降低現(xiàn)象。(5)用低濃度的抗溫抗鹽聚合物攜帶該就地聚合凝膠，對(duì)成膠性能影響不大，可起到較好防濾失作業(yè)，可用于裂縫性油藏堵水作業(yè)。綜上所述，本發(fā)明克服了高溫下一般聚合物凝膠成膠過(guò)快的難題，在高溫下可獲得相對(duì)較長(zhǎng)的泵注時(shí)間，120°C下成膠時(shí)間可控制在20 72h，終凝強(qiáng)度可達(dá)目測(cè)代碼I級(jí)， 90天未發(fā)生脫水收縮，可用于90 140°C高溫油藏堵水作業(yè)。該堵水劑初始粘度低(接近水相粘度)具有泵注性好、封堵強(qiáng)度高、有效期長(zhǎng)、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在油田化學(xué)調(diào)剖堵水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明用于高溫高鹽油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠，是根據(jù)油氣井儲(chǔ)層地質(zhì)特征、地層壓力梯度、井溫、用量設(shè)計(jì)制定調(diào)剖或堵水的配方設(shè)計(jì)；下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不限制本發(fā)明。各實(shí)施案例中的百分比均為質(zhì)量百分比，其中引發(fā)劑質(zhì)量濃度按單體總質(zhì)量濃度計(jì)算，所用化學(xué)制品均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。按比例將組成凝膠體系的各種組分加入到清水中，攪拌均勻，在120°C下做瓶?jī)?nèi)實(shí)驗(yàn)，依據(jù)目測(cè)代碼法來(lái)判定成膠時(shí)間和成膠強(qiáng)度。實(shí)施例1單體A(丙烯酰胺)和單體B(醋酸丁酯)總質(zhì)量濃度為6%，其中A和B的質(zhì)量比為3 1，交聯(lián)劑(酚醛樹(shù)脂)濃度為1%，增溶劑(甲醇)濃度為1.5%，引發(fā)劑(過(guò)硫酸銨)濃度變化范圍為0.4 0.8%，其余為水。成膠情況見(jiàn)表2，其成膠時(shí)間在30 40h之間，終凝強(qiáng)度為I級(jí)，90天未發(fā)生脫水收縮。表2堵水凝膠實(shí)施例1成膠情況
引發(fā)劑(％)IOh20h25h30h40h2D6DIOD15D2 OD25D90D0.4AAABHIIIIIII0.6AAABHIIIIIII0.8ABBCHIIIIIII實(shí)施例2單體A (丙烯酰胺)和單體B (乙酸烯丙酯+丙烯酸丁酯，質(zhì)量比1 1)總質(zhì)量濃度為6%，其中A和B的質(zhì)量比為4 1，交聯(lián)劑(甲醛)濃度為1%，增溶劑(乙醇+丙三醇，質(zhì)量比1 1)濃度為1.5%，引發(fā)劑(偶氮二異丁腈(AIBN))濃度變化范圍為0.2 0. 8%，其余為水。成膠情況見(jiàn)表3，其成膠時(shí)間在40 7 之間，終凝強(qiáng)度為I級(jí)，90天未發(fā)生脫水收縮。表3堵水凝膠實(shí)施例2成膠情況
權(quán)利要求
1.一種用于高溫油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠，由主劑、增溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水組成，其特征在于，所述主劑由單體A、單體B組成，其質(zhì)量百分比為主劑5 7%，增溶劑1 2 %，交聯(lián)劑1 2 %，引發(fā)劑0. 1 0. 8 %，其余為水，單體A與單體B的質(zhì)量比為 3 1 5 1 ；所述單體A為丙烯酰胺，所述單體B為酯類物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的堵水凝膠，其特征在于，所述酯類物質(zhì)為醋酸丁酯、乙酸異丙烯酯、乙酸烯丙酯、乙酰乙酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙酯、 己酸烯丙酯、庚酸烯丙酯、苯氧乙酸烯丙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、丙烯酸羥丙酯、磷酸三丁酯、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、氯代丙二酸二甲酯、氯代丙二酸二乙酯、季戊四醇油酸酯其中一種或兩種以上混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的堵水凝膠，其特征在于，所述增溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、叔戊醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、正辛醇、異辛醇、異戊烯醇其中一種或兩種以上混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的堵水凝膠，其特征在于，所述交聯(lián)劑為甲醛、酚醛樹(shù)脂、對(duì)苯二酚、間苯二酚、鄰苯二酚、六亞甲基四胺、聚乙烯亞胺其中一種或兩種以上混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的堵水凝膠，其特征在于，所述引發(fā)劑可以是過(guò)硫酸鹽、偶氮二異丁腈或2，2_偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽等熱分解引發(fā)劑，也可以是過(guò)硫酸鉀與亞硫酸氫鈉或過(guò)硫酸鉀與叔胺單體N，N-二甲基甲基丙烯酸乙酯等氧化還原體系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高溫油藏延緩成膠的就地聚合堵水凝膠，由主劑、增溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑及水組成，所述主劑由單體A、單體B組成，其質(zhì)量百分比為主劑5～7％，增溶劑1～2％，交聯(lián)劑1～2％，引發(fā)劑0.1～0.8％，其余為水，單體A與單體B的質(zhì)量比為3∶1～5∶1；所述單體A為丙烯酰胺，所述單體B為酯類物質(zhì)。本發(fā)明在高溫下可獲得相對(duì)較長(zhǎng)的泵注時(shí)間，120℃下成膠時(shí)間可控制在20～72h，終凝強(qiáng)度可達(dá)目測(cè)代碼I級(jí)，90天未發(fā)生脫水收縮，可用于90～140℃高溫油藏堵水作業(yè)。由于本發(fā)明具有泵注性好、封堵強(qiáng)度高、有效期長(zhǎng)、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在油田化學(xué)調(diào)剖堵水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C09K8/42GK102382244SQ20111023559
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者孫琳, 蒲萬(wàn)芬, 賈虎 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)