堵剂增效剂、含有该堵剂增效剂的凝胶及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种堵剂增效剂，属于化工领域，由下述按质量百分比计的组分组成：环氧氯丙烷8%-10%、氯化铵10-15%、甜菜碱20-25%、羧甲基纤维素钠3-5%，余量为水，加入了该堵剂增效剂的凝胶，成胶时间可调（根据时间不同可做不同段塞处理），破胶时间可达3个月以上，适用油藏范围广，包括高、中、低渗透地层；适用温度范围广，从室温到150℃的油藏范围，适用不同矿化度的水质，范围从0-100000mg/L；使得凝胶体系可以自由的运用于调剖、堵水、堵漏及驱油等各个方面，对进一步提高采收率提供更大的空间。

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种堵剂增效剂、含有该堵剂增效剂的凝胶及其应用。

背景技术

当油田进入注水开发中后期以后，受地层渗透率非均质性和油水粘度差异的影响，含水率逐年上升，油井堵水、注水井调剖已成为油田稳产的重要措施。近几年，国内外对调剖剂的研究已不断深入，特别是对凝胶类堵水剂的研究。

另外，凝胶是由聚合物与交联剂通过交联作用形成的高粘工作液，传统的聚合物和交联剂进入地层后能否形成凝胶，受许多因素的影响，导致不能按照预期计划成胶，并且成胶强度和成胶时间受到很多因素影响，比如温度、矿化度、剪切等因素，直接影响到凝胶成胶性能。

现有的凝胶体系，在油田中使用时不耐高温，适用温度范围窄，而且成胶强度、成胶时间不能根据需要进行调节。

发明内容

本发明的目的之一，就在于提供一种堵剂增效剂，以解决上述问题。  

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种堵剂增效剂，由下述按质量百分比计的组分组成：

环氧氯丙烷8%-10%

氯化铵10%-15%

甜菜碱20%-25%

羧甲基纤维素钠3%-5%，余量为水。

作为优选的技术方案：所述的堵剂增效剂由下述按质量百分比计的组分组成：

环氧氯丙烷10%

氯化铵10%

甜菜碱20%

羧甲基纤维素钠3%，余量为水。

所述的水为油田地层水、油田回注水或普通清水均可。

本发明的目的之二，在于提供一种含有上述的堵剂增效剂的凝胶，采用的技术方案为，由下述质量百分比的组分组成：

聚合物    0.1％～0.5％

交联剂      0.1％～1％

堵剂增效剂  0.2％～10％，余量为水。

所得到的凝胶，由两部分构成，这两部分的分子式分别为：

（1）

（2）

作为优选的技术方案，所述聚合物为聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是该领域常用的聚合物之一。

作为优选的技术方案，所述交联剂为酚醛树脂。酚醛树脂是该领域常用的交联剂之一。

本发明的目的之三，在于提供一种上述的凝胶的制备方法，采用的技术方案为，先按比例加入水，然后在搅拌过程中加入聚合物，充分溶解后，加入交联剂和堵剂增效剂，即得。

本发明的目的之四，在于提供一种上述凝胶的应用，采用的技术方案为，用于地层环境的调剖、堵水、堵漏或驱油。

作为优选的技术方案：使用温度范围：30℃～150℃。

作为优选的技术方案：使用矿化度范围：0mg/L～100000mg/L。

与现有技术相比，本发明的优点在于： 加入本发明的堵剂增效剂后，凝胶的成胶效果更佳，并且胶体性能不受温度、矿化度、剪切等因素影响，并且在调驱或堵水的过程中，可以根据不同成胶强度做不同的段塞设计。本发明的凝胶，在地面上粘度只有5-40 mPa.s，而在地层中可达到100-10000 mPa.s强度，其性能的优越性主要体现在：

（1）成胶时间可调（根据时间不同可做不同段塞处理）；

（2）破胶时间可达3个月以上；

（3）适用油藏范围广，包括高、中、低渗透地层；

（4）适用温度范围广，从室温到150℃的油藏范围；

（5）适用不同矿化度的水质，范围从0-100000mg/L；

本发明的堵剂增效剂与聚合物、交联剂混合后形成的凝胶，不仅可以自由调节凝胶强度，而且有利地克服了传统的交联剂与聚合物在组合过程中，遇到高矿化度水质，影响成胶强度和成胶时间的缺陷。使得凝胶体系可以自由的运用于调剖、堵水、堵漏及驱油等各个方面，对进一步提高采收率提供更大的空间。

附图说明

图1为实施例10的实验装置图。

图中1-氮气瓶、2-中间容器、3-带裂缝岩心夹持器、4-岩心夹持器、5-夹持器温度控制器、6-传感器控制器、7-计算机、8-手摇压力泵、9-手摇压力泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种堵剂增效剂，由下述重量百分比的组分组成，环氧氯丙烷10%，氯化铵10%、甜菜碱20%，羧甲基纤维素钠3%，余量为水；

制备方法为，将上述组分混合，搅拌均匀，即得，所得产品为“堵剂增效剂A”。

实施例2：

一种堵剂增效剂，由下述重量百分比的组分组成，环氧氯丙烷8%，氯化铵15%、甜菜碱25%，羧甲基纤维素钠5%，余量为水；

制备方法为，将上述组分混合，搅拌均匀，即得，所得产品为“堵剂增效剂B”。

实施例3：

一种堵剂增效剂，由下述重量百分比的组分组成，环氧氯丙烷9%，氯化铵12%、甜菜碱22%，羧甲基纤维素钠4%，余量为水；

制备方法为，将上述组分混合，搅拌均匀，即得，所得产品为“堵剂增效剂C”。

实施例4：

不同温度、矿化度条件下形成弱凝胶试验

温度：30℃、60℃、90℃、120℃、150℃

矿化度：5000mg/L、50000mg/L、100000mg/L

弱凝胶制备：聚丙烯酰胺0.15％，酚醛树脂 0.1％～0.3％，堵剂增效剂0.2％～0.6％，余量为水，制备凝胶。

制备方法：先将聚丙烯酰胺在搅拌过程中溶解，熟化3小时后，取聚丙烯酰胺溶液，分别加入不同浓度的酚醛树脂、堵剂增效剂A，充分搅拌后，放置于设定的温度烘箱中。

试验步骤

（1）用不同矿化度模拟水，溶解聚合物，本实施例的聚合物采用聚丙烯酰胺，首先聚合物干粉配制5000mg/L的母液，然后将聚合物稀释至1000mg/L时加入对应矿化度的盐水后搅拌1h，待稀释均匀后，静止放置熟化2h时间后使用；

（2）取烧杯编号，各取100mL已经配制好的1000mg/L的聚合物，各加入不同浓度的交联剂及堵剂增效剂，本实施例的交联剂采用酚醛树脂，堵剂增效剂采用实施例1制得的“堵剂增效剂A”，然后放置于烘箱中在不同温度条件下观察成胶情况。其结果如表1所示，

表1   不同温度矿化度条件下弱凝胶形成条件

。

实施例5：

不同温度、矿化度条件下形成中强凝胶试验

温度：30℃、60℃、90℃、120℃、150℃

矿化度：5000mg/L、50000mg/L、100000mg/L

中强凝胶制备：聚丙烯酰胺0.15％，酚醛树脂 0.2％～0.6％，堵剂增效剂A 0.7％～3％，余量为水，制备凝胶。

制备方法：先将聚丙烯酰胺在搅拌过程中溶解，熟化3小时后，取聚丙烯酰胺溶液，分别加入不同浓度的酚醛树脂、堵剂增效剂A，充分搅拌后，放置于设定的温度烘箱中。

试验步骤：

（1）用不同矿化度模拟水，溶解聚合物，本实施例的聚合物采用聚丙烯酰胺，首先聚合物干粉配制5000mg/L的母液，然后将聚合物稀释至1000mg/L时加入对应矿化度的盐水后搅拌1h，待稀释均匀后，静止放置熟化2h时间后使用；

（2）取烧杯编号，各取100mL已经配制好的1000mg/L的聚合物，各加入不同浓度的交联剂及堵剂增效剂，本实施例的交联剂采用酚醛树脂，堵剂增效剂采用实施例制得的“堵剂增效剂A”，然后放置于烘箱中在不同温度条件下观察成胶情况。其结果如表2所示：

表2   不同温度矿化度条件下中强凝胶形成条件

试验证明，如果不加入堵剂增效剂A，无法达到中强凝胶形态要求，即吐舌10cm以内。

实施例6

不同温度、矿化度条件下形成强凝胶

温度：30℃、60℃、90℃、120℃、150℃

矿化度：5000mg/L、50000mg/L、100000mg/L

强凝胶制备：聚丙烯酰胺0.15％，酚醛树脂 1％，堵剂增效剂3％～10％，余量为水，制备凝胶。

制备方法：先将聚丙烯酰胺在搅拌过程中溶解，熟化3小时后，取聚丙烯酰胺溶液，分别加入不同浓度的酚醛树脂、堵剂增效剂A，充分搅拌后，放置于设定的温度烘箱中。

试验步骤：

（1）用不同矿化度模拟水，溶解聚合物，本实施例的聚合物采用聚丙烯酰胺，首先聚合物干粉配制5000mg/L的母液，然后将聚合物稀释至1000mg/L时加入对应矿化度的盐水后搅拌1h，待稀释均匀后，静止放置熟化2h时间后使用；

（2）取烧杯编号，各取100mL已经配制好的1000mg/L的聚合物，各加入不同浓度的交联剂及堵剂增效剂，本实施例的交联剂采用酚醛树脂，堵剂增效剂采用实施例制得的“堵剂增效剂A”，然后放置于烘箱中在不同温度条件下观察成胶情况。其结果如表3所示：

表3   不同温度矿化度条件下强凝胶形成条件

 。

实施例7

一种凝胶，由下述重量百分比的组分组成：

聚丙烯酰胺    0.1％

酚醛树脂      0.1％

堵剂增效剂A  0.2％，余量为水；

其制备方法为：先按比例加入水，然后在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺，充分溶解后，加入酚醛树脂和堵剂增效剂A，即得，得到的产品为“产品A”。

实施例8

一种凝胶，由下述重量百分比的组分组成：

聚丙烯酰胺    0.15％

酚醛树脂      0.5％

堵剂增效剂B  5％，余量为水；

其制备方法为：先按比例加入水，然后在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺，充分溶解后，加入酚醛树脂和堵剂增效剂B，即得，得到的产品为“产品B”。

实施例9

一种凝胶，由下述重量百分比的组分组成：

聚丙烯酰胺    0.2％

酚醛树脂      1％

堵剂增效剂C   10％，余量为水；

其制备方法为：先按比例加入水，然后在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺，充分溶解后，加入酚醛树脂和堵剂增效剂C，即得，得到的产品为“产品C”。

实施例10

凝胶地层强度试验

本实施例是将实施例7-9所得的产品A、产品B和产品C进行堵剂封堵实验验证。

主要实验仪器和药品

主要仪器：氮气瓶；岩心夹持器加热控制箱两套，海安县石油科研仪器有限公司；压力传感器、电脑控制系统；精密增力电动搅拌器，金坛市科析仪器有限公司；精密压力表四块；游标卡尺；

主要药品：上述产品A、B、C，分别注入岩心夹持器中。

实验原理：突破压裂梯度。凝胶在岩心中能承受的压力用突破压力表示，突破压力是评价凝胶性质的一个重要参数，它反映多孔介质中凝胶强度的大小，代表了凝胶的堵塞强度，而且与聚合物粘度、交联程度以及凝胶在岩石孔壁上附着能力有关。在充满凝胶的，以气体或液体作为传压介质，向多孔介质中的凝胶施加压力，当柱状岩心一端的压力达到一定数值后，凝胶开始流动，把岩心另一端流出第一滴液体时所施加的压力定义为突破压力。所以凝胶强度越大，所测得的突破压力也越大。

实验方法和步骤

1）准备好两块地层岩心，对其中一块岩心人工造缝，用游标卡尺测量造缝

岩心的长度L、直径D；

2) 在造缝岩心内夹一定数量60～80目的石英砂模拟裂缝，多次测量垂直裂缝剖面方向的岩心直径取平均值D1，用D1减去D得到模拟裂缝宽度；

3) 安装与测试流程，按照实验装置图（如图1所示）连接实验装置和仪器，将两块岩心分别放入两个岩心夹持器，其中完整岩心放入带传感器的岩心夹持器。用加热控制箱加热装有模拟裂缝岩心的夹持器使温度达到地层温度75℃，并给岩心施加围压5MPa，用地层水测试其密封性；

4) 向模拟裂缝中正驱入暂堵剂凝胶，至压力恒定，关闭岩心夹持器两端阀门，保持120℃条件24h；

5) 将事先配置好的三种产品凝胶，分别装入中间容器，关闭岩心夹持器入口的阀门，用氮气瓶进行加压进口压力加至1.7MPa，打开压力传感数据采集系统，快速打开岩心夹持器入口阀门，观察暂堵剂是否被冲开；

6) 若暂堵剂10分钟仍未被冲开，则关闭氮气瓶，放空管线内所有压力，重复上一步操作，将压力提高0.5MPa再次冲击暂堵剂，若仍未冲开，则以此类推；

7）记录暂堵剂被冲开时进口压力；

8）拆洗岩心流动装置。

实验数据和处理

(1)岩心数据

表4  实验基本数据表

(2)支撑裂缝内暂堵剂抗压裂液冲击性能

快速施加1.7MPa压力，未冲开，保持10分钟，仍未冲开；

快速施加2.2MPa压力，10分钟未冲开；

快速施加2.7MPa压力， 2分钟冲开；

由此可见，暂堵剂抗冲击载荷能力至少在50MPa/m，将三种产品堵剂分别注入岩心中后，封堵能力都非常强。

实施例11

破胶时间试验

本实施例是将实施例7所得的产品A进行破胶时间试验。

由于高温条件下，凝胶在烘箱中做实验容易挥发，很难测定破胶时间，因此，选择60℃条件，观察产品破胶时间，见表5。

表5 60℃条件条件下，凝胶破胶时间测定

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