一種三相自生泡沫堵水劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種三相自生泡沫堵水劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣井出水是油田開發(fā)過程中常見問題，尤其是注水開發(fā)后期，由于地層非均質(zhì) 性，導(dǎo)致油田含水上升速度快，油層過早水淹，產(chǎn)量遞減?，F(xiàn)階段由于我國近四十年的注 水開發(fā)，主要油田已經(jīng)進(jìn)入高含水期，原注水條件下廣泛應(yīng)用的增產(chǎn)、增注措施效率越來越 低，產(chǎn)水量大幅度增加，經(jīng)濟(jì)效益差。隨著含水量不斷增加，調(diào)剖堵水技術(shù)也越來越受到重 視，調(diào)剖堵水的目的是控制產(chǎn)水層中水的流動和改變水驅(qū)中水的流動方向，力圖使油田的 產(chǎn)水量在一段時(shí)間內(nèi)下降或穩(wěn)定，以保持油田增產(chǎn)或穩(wěn)產(chǎn)，提高油田最終采收率。堵水工藝 可分為機(jī)械堵水和化學(xué)堵水兩大類。
[0003] 化學(xué)堵水是向高滲透出水層段注入化學(xué)試劑，試劑在地層孔隙中凝固或膨脹后降 低近井地帶的水相滲透率，減少油井高含水層的出水量，達(dá)到堵水的目的。根據(jù)堵劑在油層 形成封堵的方式不同，化學(xué)堵水又分為選擇性化學(xué)堵水和非選擇性化學(xué)堵水。水基泡沫體 系是選擇性堵水一種，以水作為分散介質(zhì)，氣體為分散相，表面活性劑為發(fā)泡劑，聚合物為 穩(wěn)泡劑的分散體系，該體系具有堵水不堵油的優(yōu)勢。
[0004] 常規(guī)的水基泡沫體系分為二相泡沫、三相泡沫和泡沫凝膠堵水劑。二相和三相泡 沫主要成分是發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，配置工藝簡單，但泡沫穩(wěn)定性差，容易發(fā)生氣竄現(xiàn)象。 泡沫凝膠堵水劑可以有效的提高泡沫穩(wěn)定性，同時(shí)體系保持凝膠堵劑的機(jī)械強(qiáng)度，但含氣 率較低。以上三種形式都需要在地面上將各種試劑按照一定比例混合均勻，充分?jǐn)嚢韬?，?通過壓風(fēng)機(jī)或注氮車在地面將泡沫預(yù)先制成，再注入地層。此法配置雖然泡沫均勻，但動用 設(shè)備多，成本高，摩阻高、注入壓力大；此外，通過先注入發(fā)泡劑，采用地下發(fā)泡法，氣泡效率 低，發(fā)泡效果差。
[0005] 本發(fā)明希望提供一種泡沫質(zhì)量高，穩(wěn)定性能好，凝膠交聯(lián)與產(chǎn)氣同步完成，可實(shí)現(xiàn) 高效封堵和深度調(diào)剖，且能夠形成固體封堵、生成的凝膠性能穩(wěn)定，強(qiáng)度大，具有較強(qiáng)的封 堵強(qiáng)度和耐高溫特性的三相自生泡沫堵水劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種三相自生泡沫堵水劑，其包括如下組分：固體顆粒、發(fā)泡 劑、穩(wěn)泡劑、交聯(lián)劑、延緩劑和產(chǎn)氣劑。
[0007] 本發(fā)明所提供的堵水劑，一方面通過固體顆粒吸附在泡沫表面，可有效增加表面 粘度，提高泡沫穩(wěn)定性；另一方面通過穩(wěn)定的泡沫在注水層中迭加效應(yīng)，改變吸水層內(nèi)的滲 流方向和吸水剖面，擴(kuò)大了注水的掃油面積、波及體積和驅(qū)油效率；再一方面通過產(chǎn)氣調(diào)控 手段和凝膠延緩交聯(lián)技術(shù)同步使用，可以有效控制成膠時(shí)間和成膠強(qiáng)度，提高堵水的有效 期，達(dá)到高效封堵和深度調(diào)剖的目的。
[0008] 在本發(fā)明中，所述的固體顆粒表面親水，其懸浮液遇電介質(zhì)不絮凝沉淀，在堵水劑 中不僅能起到穩(wěn)定泡沫的作用，而且能形成固體封堵。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的固體顆粒選自土類、非體膨性顆粒、體膨性 聚合物顆粒和納米顆粒，優(yōu)選選自土類。
[0010] 可用作本發(fā)明固體顆粒的土類包括但不限于：凹土、粘土、膨潤土、黃河土和安丘 鈉土中的一種或多種，其中凹土和/或膨潤土是優(yōu)選的，凹土是特別優(yōu)選的。
[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，作為固體顆粒的凹土也可以被稱作凹凸棒粘土， 其是以凹凸棒石為主要組分的一種粘土。凹凸棒石是一種晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有 獨(dú)特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征。凹凸棒石不僅具有獨(dú)特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質(zhì) 和較高的吸附能力，而且具有一定的可塑性及粘結(jié)力。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，作為固體顆粒的膨潤土也可以被稱作斑脫巖、皂 土或膨土巖，其是以蒙脫石為主要礦物成分的土類顆粒，在水中呈懸浮狀，具有很好的吸附 聚合物的性能。
[0013] 可用作本發(fā)明固體顆粒的非體膨性顆粒的實(shí)例包括但不限于：石灰乳、青石粉、果 殼粉、蛘殼粉和鋸末中的一種或多種?？捎米鞅景l(fā)明固體顆粒的體膨性顆粒的實(shí)例包括但 不限于：聚乙烯醇顆粒和/或交聯(lián)聚丙酰胺顆粒。可用作本發(fā)明固體顆粒的納米顆粒是指 直徑在I -1 OOnm之間的固體顆粒。
[0014] 在本發(fā)明中，所述的發(fā)泡劑用于形成泡沫，其中的氣體是分散相，液體是分散介 質(zhì)，泡沫遇油消泡，在油水同層具有堵水不堵油的特性。本發(fā)明所形成的泡沫密度低，對儲 油層不造成任何傷害?？捎米鞅景l(fā)明的發(fā)泡劑在本質(zhì)上是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的發(fā)泡劑選自烷基苯磺酸鹽和脂肪醇聚氧乙 烯醚硫酸鹽，優(yōu)選為十二烷基苯磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉的混合物。在本發(fā)明 的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的烷基苯磺酸鹽和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽的重量比可以是 1:0. 1 ~1:10,優(yōu)選 1:1 ~1:5。
[0016] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的烷基苯磺酸鹽是陰離子型表面活性劑的一 類，易溶于水，具有良好的滲透力、潤濕力和發(fā)泡性能。它在酸性、堿性硬水中均很穩(wěn)定，對 金屬鹽也很穩(wěn)定。所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽是一種重要的硫酸酯鹽表面活性劑，其 分子結(jié)構(gòu)中具有氧乙烯基團(tuán)和硫酸根基團(tuán)，兼具有非離子和陰離子表面活性劑的性能，發(fā) 泡力豐富。利用烷基苯磺酸鹽和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽兩種表面活性劑進(jìn)行復(fù)配增效， 不僅可以進(jìn)一步增強(qiáng)發(fā)泡效果，而且生成的泡沫與固體顆粒吸附效果更好。
[0017] 在本發(fā)明中，所述的穩(wěn)泡劑在地層溫度下，可在交聯(lián)劑的作用下形成高強(qiáng)度的聚 合物凝膠，增加液相粘度，降低液相的流動性，增加了泡沫的穩(wěn)定性，從而可堵塞大孔道和 高滲透層段，調(diào)整和改善注水地層的吸水剖面，提高注入水的波及系數(shù)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的穩(wěn)泡劑選自聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯 酰胺和水玻璃。
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以聚丙烯酰胺作為穩(wěn)泡劑，其在水中具有更好的 增粘性，能夠與交聯(lián)劑反應(yīng)生成凍膠。所述的凍膠是指含液體量在90%以上的凝膠。聚丙 烯酰胺凍膠具有更好的凝膠強(qiáng)度，促進(jìn)了堵水劑在孔隙或裂縫中的封堵。所述的聚丙烯酰 胺的分子量可以是（1~10) X 1〇6。
[0020] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的部分水解聚丙烯酰胺是指聚丙烯酰胺溶液 中加入少量的堿，或在高溫條件下，一些酰胺基團(tuán)可轉(zhuǎn)化成羧基，酰胺基團(tuán)轉(zhuǎn)化為羧基的比 例是水解度，通常水解度在O到60%的范圍內(nèi)的稱為部分水解聚丙烯酰胺。由于部分水解 的聚丙烯酰胺中的羧基帶有負(fù)電荷，使得其交聯(lián)變得更加容易。
[0021] 在本發(fā)明中，將所述的交聯(lián)劑、穩(wěn)泡劑、發(fā)泡劑與固體顆粒一起構(gòu)成復(fù)配，所述交 聯(lián)劑與所述穩(wěn)泡劑在地層中反應(yīng)交聯(lián)生成凍膠，所述發(fā)泡劑形成泡沫，所述固體顆粒吸附 在泡沫表面。本發(fā)明所述的堵水劑在凍膠形成前具有常規(guī)水基泡沫的特點(diǎn)，在凍膠生成后 又具有彈性凍膠的特點(diǎn)，凍膠生成后的凍膠泡沫穩(wěn)定性能較高，殘余封堵能力較強(qiáng)，可延長 堵水劑的堵水有效期。同時(shí)，由于固體顆粒的存在，形成了氣、固、液三相堵水劑，能夠改變 吸水層內(nèi)的滲流方向和吸水剖面，從而擴(kuò)大注入水的掃油面積，提高了驅(qū)油效率。
[0022] 可用作本發(fā)明的交聯(lián)劑可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的無機(jī)交聯(lián)劑和有機(jī)交聯(lián) 劑，其實(shí)例包括但不限于：甲醛、乙醛、檸檬酸鋁、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉和重鉻酸胺中的一種 或多種，其中重鉻酸鉀是特別優(yōu)選的。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的交聯(lián)劑選自重鉻酸鹽、甲醛、乙醛、檸檬酸 鋁、六亞甲基四胺和酚醛樹脂，優(yōu)選為重鉻酸鹽。
[0024] 在本發(fā)明中，所述的延緩劑用于延緩穩(wěn)泡劑與交聯(lián)劑交聯(lián)反應(yīng)，不僅能有效控制 凝膠的成膠時(shí)間和成膠強(qiáng)度，而且能進(jìn)一步改善交聯(lián)劑向地層的傳播損失。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的延緩劑選自乙二醇鹽、水楊柳酸鹽、丙二酸 鹽和硫代硫酸鹽，優(yōu)選為硫代硫酸鹽。
[0026] 可用作本發(fā)明的延緩劑在本質(zhì)上是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，其實(shí)例包括但不限 于：乙二醇胺、水楊柳酸鈉、丙二酸鈉、丙二酸鉀、硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀和硫代硫酸胺中 的一種或多種，其中硫代硫酸鈉是特別優(yōu)選的。
[0027] 在本發(fā)明中，所述的產(chǎn)氣劑用于在地層條件下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體物質(zhì)。銨 鹽和亞硝酸鹽在高溫條件下可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)自生氮?dú)猓苊饬藗鹘y(tǒng)堵水劑中注入氮?dú)獾姆?瑣操作。本發(fā)明所述的堵水劑，其中的發(fā)泡劑在產(chǎn)氣劑所自生的氣體作用下發(fā)泡，并在地層 溫度下交聯(lián)劑與穩(wěn)泡劑交聯(lián)形成高強(qiáng)度的泡沫凝膠，具有較強(qiáng)的封堵強(qiáng)度和耐高溫特性， 可延長調(diào)剖堵水的有效期。此外，由于交聯(lián)與產(chǎn)氣同步完成，所生成的泡沫質(zhì)量均勻，不僅 能有效減少氣液混相氣竄現(xiàn)象，而且能達(dá)到高效封堵目的。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的產(chǎn)氣劑為銨鹽和亞硝酸鹽的混合物，優(yōu)選 為重鉻酸胺和亞硝酸鈉的混合物。其中，銨鹽和亞硝酸鹽的重量比可以是1:10~10:1，優(yōu) 選 1:2 ~2:1。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的堵水劑包括：以質(zhì)量百分比計(jì)，固體顆粒 1-10%，發(fā)泡劑0. 1-2%，穩(wěn)泡劑0. 1-3%，交聯(lián)劑0. 01-1%，延緩劑0. 01-2%和產(chǎn)氣劑1-10%。
[0030] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的堵水劑包括：以質(zhì)量百分比計(jì)，固體顆 粒2-6%，發(fā)泡劑0. 2-1%，穩(wěn)泡劑0. 2-1. 5%，交聯(lián)劑0. 01-0. 5%，延緩劑0. 02-1%和