一種耐高溫高鹽的調(diào)堵體系及利用調(diào)堵體系調(diào)堵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種耐高溫高鹽的調(diào)堵體系及應(yīng)用該體系進行調(diào)堵的方法，由A、B溶液組成，A溶液：包含有鈦離子和鉀離子的溶液；B溶液：包含有硫離子的溶液。向油井的微孔中交替注入A、B溶液，形成鈦鹽晶須，從而實現(xiàn)調(diào)堵。本調(diào)堵體系的有益效果：組分A、B溶液粘度低，注入性理想，設(shè)備及工藝要求低，形成的鈦鹽晶須為單晶體，耐壓強度極高，抗壓強度大，可滿足油田小處理半徑調(diào)堵的應(yīng)用要求，且不受油層溫度、地層水礦化度的影響，調(diào)堵效果有效期長。最終填充的晶須顆粒大小，以實際孔隙喉道大小和形狀為模型自然調(diào)整顆粒粒徑，克服顆粒必須與孔喉直徑匹配的難題。在實際孔隙喉道大小和形狀中自然形成的固體晶須，仍具一定滲透性，堵而不死。
【專利說明】一種耐高溫高鹽的調(diào)堵體系及利用調(diào)堵體系調(diào)堵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采油用調(diào)堵體系，尤其涉及一種耐高溫高鹽的調(diào)堵體系以及應(yīng)用該體系進行調(diào)堵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中原油田油層的非均質(zhì)性嚴重，滲透率非均質(zhì)變異系數(shù)Vk在0.65~0.82之間。注水開發(fā)過程中，大量的注入水沿高滲透層或通道流動，油井見水快、含水率上升快；部分中低滲透率層位吸水量較低、甚至尚未啟動，從而導致油田總體開發(fā)效果不理想。改善注入井吸水剖面或油井產(chǎn)液剖面，是進一步提高油層縱向波及效率、提高開發(fā)效果的重要技術(shù)和措施。
[0003]我國從50年代開始研究和應(yīng)用調(diào)堵技術(shù)來改善注入井吸水剖面或油井產(chǎn)液剖面，至今大體經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，分別是:(I)機械卡堵水為主的階段(50年代至70年代)；(2)油田化學堵水階段(80年代初期開始)；(3)注水井調(diào)剖及油田區(qū)塊整體調(diào)堵綜合冶理階段(80年代中期開始)。自1979年至1996年，在某油田共進行了 2萬多井次現(xiàn)場試驗及實際應(yīng)用。結(jié)果表明，調(diào)堵技術(shù)可以改善開發(fā)效果，達到明顯增油、降水的效果。
[0004]目前，油田廣泛應(yīng)用的是聚合物凝膠調(diào)堵，盡管聚合物凝膠體系具有很高的視粘度及強度，可以有效地封堵高滲水層。但是，在高溫和/或高鹽油層條件下，由于聚合物分子的卷曲和收縮，不僅使得聚合物的用量大幅度增加，還由于凝膠體系固有的收縮特性及脫水性質(zhì)，使得成膠后的聚合物調(diào)堵體系強度不高、有效時間不長。這是高溫高鹽油田聚合物凝膠調(diào)堵技術(shù)尚未大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要`因素。例如中原油層溫度在70°C~90°C之間、地層水礦化度在150000mg/L~300000mg/L之間時，特別是Ca2+、Mg2+離子含量高，Ca2++Mg2+離子濃度> 10000mg/L，就屬于典型的高溫高鹽油藏。在此油藏中，即使采用疏水締合聚合物以及有機交聯(lián)體系，雖然在一定程度上緩解了聚合物交聯(lián)體系的收縮、脫水以及老化問題，但仍然無法根本解決，從而導致聚合物調(diào)堵體系的強度減弱、膠體長期穩(wěn)定性差，增油降水效果不理想。
[0005]微球顆粒是目前油田調(diào)堵技術(shù)發(fā)展的新動向。根據(jù)在華北油田的實際應(yīng)用及室內(nèi)實驗結(jié)果來看，存在的主要問題有:(I)微球顆粒仍然是聚合物合成、制造的調(diào)堵劑，在油層條件下，仍然存在長期老化、顆粒軟化以及封堵強度變差的特性，其長期有效性仍然不理想。(2)微球顆粒調(diào)堵的主要機理，是微球顆粒在孔喉中運移時，因顆粒的“搭橋”作用而產(chǎn)生封堵作用。根據(jù)“搭橋”機理，當顆粒的直徑大小，在喉道直徑的1/8~1/3的范圍內(nèi)，顆粒才能夠在孔隙喉道中，理想地產(chǎn)生“搭橋”封堵作用。當顆粒直徑>喉道直徑的1/3時，顆粒無法進入喉道；而當顆粒直徑<喉道直徑的1/8時，顆粒進入喉道以后，無法“搭橋”而產(chǎn)生封堵作用。因此，準確確定微球顆粒的平均直徑和直徑分布，以及與油層實際孔喉大小(直徑)及分布的匹配關(guān)系，是決定微球顆粒調(diào)堵效果及成功與否的關(guān)鍵。而事實上，這很難做到。
[0006]因此，采用抗高溫高鹽且長期穩(wěn)定性理想的新型調(diào)堵體系，是油田調(diào)堵發(fā)展的趨勢和發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫高鹽的新型調(diào)堵體系，該調(diào)堵體系能克服現(xiàn)有調(diào)堵技術(shù)的不足，在高溫高鹽的條件下具有良好穩(wěn)定的調(diào)堵效果。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供應(yīng)用該體系進行調(diào)堵的方法。
[0009]一種耐高溫高鹽的調(diào)堵體系，由A溶液和B溶液組成:
A溶液:包含有鈦離子和鉀離子的溶液；
B溶液:包含有硫離子的溶液。
[0010]優(yōu)選的，上述A溶液還包括氯離子或溴離子，上述B溶液還包括鈉離子或鉀離子，A、B溶液都是透明溶液。
[0011]一種利用上述調(diào)堵體系進行堵水的方法，向油井的微孔中交替注入A溶液和B溶液，形成鈦鹽晶須。在一定壓力和溫度(30°C~600°C)下的油層巖石孔隙介質(zhì)的微孔中，A-B溶液在油層條件下的反應(yīng)與常溫常壓下的無“晶種”或無“模”存在情況下的反應(yīng)不同，即，組分A和B在油層溫度及壓力條件下反應(yīng)，以微孔為“模”和“晶種”逐漸形成鈦鹽晶須。
[0012]優(yōu)選的，所述A、B溶液的加入總量為0.0005PV~3PV (Pore Volume.孔隙體積倍數(shù))，其中，A、B溶液的加入體積比例優(yōu)選為1:4。
[0013]在該方法中，A、B溶液交替加入的順序并不限制，但是在一個優(yōu)選的實施例中，采取先B后A，交替加入的方式·。
[0014]在非均質(zhì)油藏微孔中，由于滲透率差異，當加入組分B或組分A時，在相同壓力體系條件下，將進入到滲透性較高的孔隙喉道中，此時微孔內(nèi)沒有形成晶須固體堵塞晶體；然后，再將組分A或者組分B注入。同樣，在此過程中，高滲透率孔喉中的組分B與組分A相遇，在地層條件下，逐漸形成鈦鹽晶須，該過程大約需要5h~20h，從而實現(xiàn)調(diào)堵。
[0015]由于晶須是單晶體，其耐壓強度較高，足以承受注水壓力梯度。而且，晶須與晶須之間仍然為晶體結(jié)構(gòu)，不是一般意義上的簡單堆積，晶須之間的強度與晶須本身的強度相同，強度非常大。盡管在巖石喉道中形成了封堵強度較大的晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但由于晶體內(nèi)部仍然具有喉道更小的孔隙，因此，即使喉道被封堵以后，該喉道仍然具有一定的滲透性，只是滲透性被大幅度降低，從而實現(xiàn)堵而不死。
[0016]本調(diào)堵體系的有益效果在于:
(I)本調(diào)堵體系形成的鈦鹽晶須為單晶體，耐壓強度極高，抗壓強度大，可以滿足油田小處理半徑調(diào)堵的應(yīng)用要求。
[0017](2)形成的晶須強度不受油層溫度、地層水礦化度的影響，不存在調(diào)堵體系收縮、脫水等不利因素的影響；此外，固體晶須也不存在氧化降解以及受到其它長期降低穩(wěn)定性因素的影響，因此，調(diào)堵效果有效期長。
[0018](3) A-B體系反應(yīng)形成的固體晶須，是在孔隙喉道中逐漸形成和產(chǎn)生的，完全充滿整個孔隙喉道和孔隙空間，即使是變形和無規(guī)則的孔隙喉道。也就是說，最終填充的晶須顆粒大小，以實際孔隙喉道大小和形狀為模型自然調(diào)整顆粒粒徑。這就克服并解決了微球顆粒調(diào)堵方法中存在的顆粒必須與孔喉直徑匹配的技術(shù)難題。
[0019](4)在實際孔隙喉道大小和形狀中自然形成的固體晶須，仍然具有一定的滲透性，這對于油田實際應(yīng)用具有重要意義。當高滲透層由調(diào)堵體系封堵以后，不是“完全”封堵，高滲透層的滲透率大幅度降低，但“堵而不死”，只是降低了高滲透層的吸水量，而不是將其徹底封堵、停止吸水。
[0020](5)本體系的組分A、B溶液，粘度低，故其具有理想的注入性；在施工設(shè)備、工藝上要求較低，操作方便、簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是巖石喉道中形成的鈦鹽晶須的微觀圖片。
[0022]圖2是巖石喉道中形成的鈦鹽晶須的另一微觀圖片。
[0023]圖3是巖石喉道中形成的鈦鹽晶須的另一微觀圖片。
[0024]圖4是滲透率與注水壓力、突破壓力、后續(xù)水驅(qū)穩(wěn)定壓力關(guān)系圖。
[0025]圖5是滲透率與注水壓力梯度、突破壓力梯度、后續(xù)水驅(qū)穩(wěn)定壓力梯度的關(guān)系圖。
[0026]圖6是不同聚交比的聚合物凝膠體系的時間與粘度關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0027]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0028]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0029]實施例1:調(diào)堵體系形成鈦鹽晶須實現(xiàn)調(diào)堵的方法
本調(diào)堵體系由A、B溶液組成，A溶液為氯化鉀和三氯化鈦，B溶液為硫化鈉，將B、A溶液交替注入天然巖心中在0.1MPa~200MPa壓力和30°C~600°C下即可得到鈦鹽晶須:2TiCl3+3K2C03=Ti2C03+6KCl。地層水為碳酸氫鈉水型，因此水中存在有大量的HC03_，B溶液中的S2-離子與之反應(yīng)生成CO廣為體系提供CO廣。KCl的目的是調(diào)節(jié)溶液的礦化度，避免注入地下之后使地下巖石溶解，如圖1-圖3所示。圖1給出了晶須的微觀圖片，可以看出，微觀晶體是由若干晶須組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此強度極高。此外，由該圖還可以看出，盡管在巖石喉道中形成了封堵強度較大的晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但由于晶體內(nèi)部仍然具有喉道更小的孔隙，因此，即使喉道被封堵以后，該喉道，仍然具有一定的滲透性，只是滲透性被大幅度降低。圖2及圖3也給出了巖石喉道中形成的晶須圖片?？梢钥闯?，晶須立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是隨機形成的。
[0030]實施例2:
高溫條件下及不同滲透率下的調(diào)堵效果實驗
1、實驗材料
調(diào)堵體系:由A、B溶液組成，A溶液為氯化鉀和三氯化鈦，B溶液為硫化鈉；
巖心:人造巖心1、2、3、4，各人造巖心的物性參數(shù)如表1所不；
表1巖心物性參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫高鹽的調(diào)堵體系，其特征在于，由A、B溶液組成: A溶液:包含有鈦離子和鉀離子的溶液； B溶液:包含有硫離子的溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)堵體系，其特征在于，所述A溶液還包含有氯離子或溴離子。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)堵體系，其特征在于，所述B溶液還包含有鈉離子或鉀離子。
4.一種利用如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的調(diào)堵體系進行調(diào)堵的方法，其特征在于，向油井的微孔中交替注入A溶液和B溶液，形成鈦鹽晶須。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述A溶液和B溶液的加入總量為0.0005PV ~3PV。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述A、B溶液的加入體積比為A:B=1:4。
7.如權(quán)利要求4-6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述A、B溶液的加入順序為先B后A，交替加入。
【文檔編號】C09K8/467GK103589408SQ201310572717
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】李華斌, 劉露, 霍隆軍, 郎麗媛, 吳忠正, 龔書, 郭程飛, 陳會文, 李飛洋, 朱芮 申請人:成都理工大學