專利名稱：基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法。
背景技術(shù)：
低滲透油藏，在我國(guó)是一般指滲透率介于10-50X10-3 μ m2之間的油層所構(gòu)成的油藏。隨著勘探和開(kāi)發(fā)程度的不斷加深，我國(guó)低滲透率油藏在總探明儲(chǔ)量和已動(dòng)用儲(chǔ)量中所占的比例越來(lái)越高，在保持和推動(dòng)石油工業(yè)發(fā)展中所發(fā)揮的作用越來(lái)越大。如以中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司為例，至2001年底，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量145X108t，其中低滲透儲(chǔ)量44X108t,占30%;動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量110X108t，其中低滲透儲(chǔ)量21X108t，占19%;剩余探明未動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量35X108t，其中低滲透儲(chǔ)量22X108t，占62%。近期當(dāng)年探明的儲(chǔ)量中，低滲透儲(chǔ)量所占的比例更大，高達(dá)65% 70%。如何動(dòng)用好和開(kāi)發(fā)好低滲透油田儲(chǔ)量，對(duì)我國(guó)石油工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和保證我國(guó)石油安全具有十分重要的意義。低滲透油藏由于儲(chǔ)層物性差，油井產(chǎn)量低，而且由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲流狀態(tài)異常，導(dǎo)致其油田開(kāi)發(fā)特征與中高滲透油藏有很大的不同，甚至發(fā)生質(zhì)的變化。低滲透油田開(kāi)發(fā)具有如下基本特征(I)油井自然產(chǎn)能低，壓裂改造后才具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值；(2)滲流規(guī)律不遵循達(dá)西定律，具有啟動(dòng)壓力梯度；(3)天然能量小，壓力、產(chǎn)量下降 快，一次采收率低；(4)注水井吸水能力低，啟動(dòng)壓力和注水壓力上升快；(5)油井見(jiàn)水后產(chǎn)液指數(shù)急劇下降，穩(wěn)產(chǎn)難度很大。水力壓裂技術(shù)作為油氣井增產(chǎn)、水井增注的主要措施已廣泛應(yīng)用在低滲透油氣田的開(kāi)發(fā)中，為油氣田的穩(wěn)產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。通過(guò)水力壓裂改善了井底附近的滲流條件，溝通油氣儲(chǔ)集區(qū)和改變油氣流動(dòng)方式，提高了油氣井產(chǎn)能。國(guó)內(nèi)低滲油氣田的產(chǎn)量和通過(guò)水力壓裂改造獲得的產(chǎn)量都在逐年迅速增加。經(jīng)過(guò)水力壓裂后的油、氣、水井，由于受當(dāng)時(shí)壓裂工藝、材料、設(shè)備工具的限制，規(guī)模欠小，材料選用不當(dāng)，設(shè)備功率有限等原因會(huì)導(dǎo)致水力裂縫導(dǎo)流能力大幅降低而逐漸失去作用；有些則因井層選擇不當(dāng)或作業(yè)方面原因也未能有效，同時(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)，主要油氣田已進(jìn)入中、高含水期的開(kāi)發(fā)階段，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的難度越來(lái)越大；對(duì)這類油氣井，為了獲得高產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的開(kāi)采效益，需要進(jìn)行重復(fù)壓裂。1987年美國(guó)能源部在多井實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行改變應(yīng)力的壓裂實(shí)驗(yàn)，首先證明了地應(yīng)力場(chǎng)受到鄰井裂縫影響。Dowell公司根據(jù)實(shí)驗(yàn)和模擬地應(yīng)力研究認(rèn)為，地層中存在支撐裂縫將改變井眼附近應(yīng)力分布，使重復(fù)壓裂的起裂方位垂直于初次裂縫，離開(kāi)井眼一定范圍后再轉(zhuǎn)向到平行于初次裂縫方位延伸。Chen&Minner等研究認(rèn)為孔隙壓力變化導(dǎo)致新裂縫近似垂直于前次裂縫或與前次裂縫成一銳角。Chevron石油技術(shù)公司在美國(guó)Lost Hill油田的測(cè)試表明，重復(fù)壓裂裂縫方位與初次裂縫方向偏移30° ;Unocal公司在Van油田的重復(fù)壓裂測(cè)試證實(shí)了重復(fù)壓裂裂縫可能與前次裂縫方位偏離60°。這些實(shí)驗(yàn)與研究有力的推動(dòng)了重復(fù)壓裂技術(shù)的發(fā)展，取得了極其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。例如，美國(guó)最早開(kāi)發(fā)的油田之一Rangely油田，許多井重復(fù)壓裂達(dá)4次,成功率達(dá)70_80%;美國(guó)阿拉斯加Kuparuk River油田的385 口生產(chǎn)井中重復(fù)壓裂185 口，壓后采油指數(shù)平均提高了兩倍。近年來(lái)國(guó)內(nèi)大慶、勝利、長(zhǎng)慶、大港、吉林等油田也進(jìn)行了大量的重復(fù)壓裂作業(yè)，并從理論和實(shí)踐上作了一定的探索，取得了一些經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)。從1995年開(kāi)始，西南石油大學(xué)先后與遼河油田、長(zhǎng)慶油田、新疆油田和勝利油田開(kāi)展了重復(fù)壓裂技術(shù)研究，且與長(zhǎng)慶油田、新疆油田合作中展開(kāi)了高含水期堵老縫壓新縫的改向重復(fù)壓裂試驗(yàn)，取得了很好的增產(chǎn)效果，開(kāi)辟了重復(fù)壓裂研究的新方向。堵壓一體化技術(shù)的過(guò)程是先用堵劑長(zhǎng)效封堵或暫時(shí)封堵老裂縫，然后用水力壓裂工藝在地層其它方位壓開(kāi)新裂縫，以達(dá)到重新改造儲(chǔ)層，提高油層采收率的目的。堵劑封堵裂縫后，后續(xù)壓裂液必然對(duì)其有擠壓和穿透作用，因此要求重復(fù)壓裂堵劑具有比常規(guī)堵劑更高的性能。重復(fù)壓裂堵劑工作液進(jìn)入老裂縫后形成凝膠，在后續(xù)壓裂液作用下，堵劑將受到壓裂液的擠壓和穿透作用，因此重復(fù)壓裂堵劑的性能要滿足兩個(gè)方面的要求一是堵劑-裂縫壁面之間的強(qiáng)粘附性，阻止壓裂液往初次人工裂縫穿透；二是堵劑自身具有高強(qiáng)度，可抵抗壓裂液的擠壓。 總之堵劑不僅具有高的強(qiáng)度和粘附性，而且要有一定的應(yīng)力形變能力。這就要求堵劑的突破壓力要高于受到的擠壓力。重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理的出現(xiàn)是復(fù)壓技術(shù)的重大進(jìn)展，大致經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段(1)20世紀(jì)90年代前期，首先是重復(fù)壓裂裂縫方位發(fā)生轉(zhuǎn)向的認(rèn)識(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)得到了驗(yàn)證Chevron石油技術(shù)公司在美國(guó)LostHill油田，利用傾斜儀測(cè)量重復(fù)壓裂裂縫方位，然后與第一次壓裂裂縫方位相比較，結(jié)果167井次的重復(fù)壓裂平均裂縫方位為N25° E，而100多井次的初次壓裂裂縫方位為N55° E，二者相差30°，由此說(shuō)明重復(fù)壓裂形成的裂縫方位不同于初次壓裂裂縫方位；而且重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向的機(jī)理也得到了進(jìn)一步發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)過(guò)程儲(chǔ)層孔隙壓力變化最終會(huì)改變儲(chǔ)層的應(yīng)力狀態(tài)。由于儲(chǔ)層各方向壓力衰減不均衡，在含垂直裂縫儲(chǔ)層中形成橢圓形衰減區(qū)，其縱向裂縫軸比垂向裂縫軸要長(zhǎng)得多，平行于人工裂縫的水平總應(yīng)力的下降就比垂直(最小)應(yīng)力分量要大，這是應(yīng)力重定向的關(guān)鍵。如果產(chǎn)生的應(yīng)力變化足夠大，足以抵消初始水平偏應(yīng)力的影響，那么最小水平應(yīng)力的方向就會(huì)局部旋轉(zhuǎn)90°，在這種情形下，重復(fù)壓裂裂縫應(yīng)該垂直于原始裂縫生長(zhǎng)，但重復(fù)壓裂重定向取決于許多因素，包括原始偏應(yīng)力、原生裂縫長(zhǎng)度、儲(chǔ)層的滲透率以及產(chǎn)量變化情況，所以實(shí)際的裂縫重定向也不一定垂直于原裂縫。(2)20世紀(jì)90年代后期，認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂會(huì)有效溝通儲(chǔ)層富含剩余油區(qū)而極大地提高產(chǎn)量和可采儲(chǔ)量，刺激了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂的研究。因?yàn)橹貜?fù)壓裂裂縫延伸方式依然取決于儲(chǔ)層應(yīng)力狀態(tài)，不以人們主觀意志為轉(zhuǎn)移而受客觀應(yīng)力條件控制。其間，國(guó)外提出了可模擬多井(包括油井和水井)和變產(chǎn)量條件下就地應(yīng)力場(chǎng)的變化模型。研究結(jié)果表明，就地應(yīng)力場(chǎng)的變化主要取決于距油水井的距離、整個(gè)油氣田投入開(kāi)發(fā)的時(shí)間、注采井別、原始水平主應(yīng)力差、滲透率的各向異性和產(chǎn)注量等。并進(jìn)一步開(kāi)展重復(fù)壓裂選井選層技術(shù)，人們期望綜合應(yīng)用專家經(jīng)驗(yàn)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊邏輯等技術(shù)，開(kāi)發(fā)出重復(fù)壓裂選井選層的模型，以找出那些有可能轉(zhuǎn)向的油層來(lái)實(shí)施重復(fù)壓裂。(3)進(jìn)入21世紀(jì)后，轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，西南石油大學(xué)一些專家學(xué)者提出了一種強(qiáng)迫裂縫轉(zhuǎn)向的新技術(shù)，即堵老裂縫壓新裂縫重復(fù)壓裂技術(shù)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的開(kāi)采，油田的低滲透層已處于高含水期，原有裂縫控制的原油已接近全部采出，裂縫成了水的主要通道，但某些井在現(xiàn)有采出條件下尚控制有一定的剩余可采儲(chǔ)量。這時(shí)如果采取延伸原有裂縫的常規(guī)重復(fù)壓裂肯定不會(huì)有好的效果，最好的辦法是將原有裂縫堵死，重新壓裂，在與原有裂縫呈一定角度方向上造新縫，這樣既可堵水，又可增加采油量。即研究一種高強(qiáng)度的裂縫堵劑封堵原有裂縫，當(dāng)堵劑泵入井內(nèi)后有選擇性地進(jìn)入并封堵原有裂縫，但不能滲入地層孔隙而堵塞巖石孔隙，同時(shí)在井筒周圍能夠有效地封堵射孔孔眼；然后采用定向射孔技術(shù)重新射孔以保證在不同于原有裂縫的方位(最佳方位是垂直于原有裂縫的方位)重新定向射孔而促使裂縫轉(zhuǎn)向，即形成新的裂縫，從而采出最小主應(yīng)力方向或接近最小主應(yīng)力方向泄油面積的油氣，實(shí)現(xiàn)控水增油。重復(fù)壓裂是指對(duì)已經(jīng)采取過(guò)一次或幾次壓裂施工措施的井層再實(shí)施壓裂改造。早在20世紀(jì)50年代，國(guó)外就已經(jīng)進(jìn)行了重復(fù)壓裂，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，在重復(fù)壓裂前儲(chǔ)層重評(píng)估、選井選層新技術(shù)、壓裂液、壓裂井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理、重復(fù)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)研究、裂縫診斷與效果評(píng)價(jià)等方面均得到快速發(fā)展，不但成為油氣藏的增產(chǎn)增注手段，也成為經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)低滲、特低滲透儲(chǔ)層的關(guān)鍵技術(shù)。在制備重復(fù)壓 裂堵劑的工藝過(guò)程中，預(yù)交聯(lián)聚交比的大小將直接影響到重復(fù)壓裂堵劑在使用過(guò)程中的破膠效果，如何選擇一個(gè)合適的預(yù)交聯(lián)聚交比，對(duì)制備重復(fù)壓裂堵劑顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，該制備方法能成功制備現(xiàn)有油田所需的重復(fù)壓裂堵劑，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，便于工人操作，制備出來(lái)的重復(fù)壓裂堵劑的各項(xiàng)性能參數(shù)均優(yōu)于現(xiàn)有的壓力堵劑，為油田的開(kāi)采奠定了基礎(chǔ)；且通過(guò)控制預(yù)交聯(lián)聚交比，從而提高了產(chǎn)品的破膠效
果O本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，包括以下步驟(a)首先，制備聚丙烯酰胺；(b)然后，將制備的聚丙烯酰胺溶解；(C)接著，向其加入預(yù)交聯(lián)劑，且控制預(yù)交聯(lián)聚交比為110 :1 110 :1;(d)再向其加入第二交聯(lián)劑；(e)向其加入破膠劑；(f)將混合溶液放置于恒溫箱中反應(yīng)，即得目標(biāo)產(chǎn)品。所述步驟(a)中，制備聚丙烯酰胺的環(huán)境溫度為常溫。所述步驟(b)中，通過(guò)清水將聚丙烯酰胺溶解。所述步驟(C)中，預(yù)交聯(lián)劑為鉻離子。所述步驟⑷中，第二交聯(lián)劑為有機(jī)酚醛。所述步驟(e)中，所述破膠劑為過(guò)硫酸銨。所述步驟(C)中，控制預(yù)交聯(lián)聚交比為115 I。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能成功制備現(xiàn)有油田所需的重復(fù)壓裂堵劑，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，便于工人操作，制備出來(lái)的重復(fù)壓裂堵劑的各項(xiàng)性能參數(shù)均優(yōu)于現(xiàn)有的壓力堵劑，為油田的開(kāi)采奠定了基礎(chǔ)；且通過(guò)控制預(yù)交聯(lián)聚交比，從而提高了產(chǎn)品的破膠效果。


圖1為破膠效果隨預(yù)交聯(lián)聚交比的變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其具體步驟如下(a)首先，制備聚丙烯酰胺；
·
(b)然后，將制備的聚丙烯酰胺溶解；(C)接著，向其加入預(yù)交聯(lián)劑，且控制預(yù)交聯(lián)聚交比為110 :1 110 :1;(d)再向其加入第二交聯(lián)劑；(e)向其加入破膠劑；(f)將混合溶液放置于恒溫箱中反應(yīng)，即得目標(biāo)產(chǎn)品。所述步驟(a)中，制備聚丙烯酰胺的環(huán)境溫度為常溫。所述步驟(b)中，通過(guò)清水將聚丙烯酰胺溶解。所述步驟(C)中，預(yù)交聯(lián)劑為鉻離子。所述步驟(d)中，第二交聯(lián)劑為有機(jī)酚醛。所述步驟(e)中，所述破膠劑為過(guò)硫酸銨。為了得到合適的預(yù)交聯(lián)聚交比，本發(fā)明了做了不同預(yù)交聯(lián)聚交比對(duì)產(chǎn)品的影響實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表以及圖1所示
權(quán)利要求
1.基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (a)首先，制備聚丙烯酰胺； (b)然后，將制備的聚丙烯酰胺溶解； (c)接著，向其加入預(yù)交聯(lián)劑，且控制預(yù)交聯(lián)聚交比為110:1 110 :1 ； (d)再向其加入第二交聯(lián)劑； (e)向其加入破膠劑； (f)將混合溶液放置于恒溫箱中反應(yīng)，即得目標(biāo)產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中，制備聚丙烯酰胺的環(huán)境溫度為常溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，所述步驟(b)中，通過(guò)清水將聚丙烯酰胺溶解。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，所述步驟(c)中，預(yù)交聯(lián)劑為鉻離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，所述步驟(d)中，第二交聯(lián)劑為有機(jī)酚醛。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，所述步驟(e)中，所述破膠劑為過(guò)硫酸銨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，其特征在于，所述步驟(c)中，控制預(yù)交聯(lián)聚交比為115 I。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了基于控制預(yù)交聯(lián)聚交比的重復(fù)壓裂堵劑制備方法，包括(a)首先，制備聚丙烯酰胺；(b)然后，將制備的聚丙烯酰胺溶解；(c)接著，向其加入預(yù)交聯(lián)劑，且控制預(yù)交聯(lián)聚交比為110∶1～110∶1；(d)再向其加入第二交聯(lián)劑；(e)向其加入破膠劑；(f)將混合溶液放置于恒溫箱中反應(yīng)，即得目標(biāo)產(chǎn)品。本發(fā)明能成功制備現(xiàn)有油田所需的重復(fù)壓裂堵劑，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，便于工人操作，制備出來(lái)的重復(fù)壓裂堵劑的各項(xiàng)性能參數(shù)均優(yōu)于現(xiàn)有的壓力堵劑，為油田的開(kāi)采奠定了基礎(chǔ)；且通過(guò)控制預(yù)交聯(lián)聚交比，從而提高了產(chǎn)品的破膠效果。
文檔編號(hào)C09K8/512GK103045220SQ201110326148
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者羅濤 申請(qǐng)人:羅濤