CN104234676B - 一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，属于油田强化采油技术领域，所述方法包括：向油藏地层注入三元复合驱采出污水，向油藏地层中注入阳离子聚电解质溶液，阳离子聚电解质为环氧氯丙烷‑胺缩聚物或二甲基二烯丙基氯化铵聚合物，阳离子聚电解质溶液的注入体积为注入三元复合驱采出污水体积的0.5％～5％，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂。本发明使阳离子聚电解质与污水中的多种化学剂发生电中和、絮凝、交联等反应，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂，从而通过对三元复合驱采出污水进行深部调剖以实现增油降水及对三元复合驱采出污水的高效处理和再利用，并且大幅降低了污水处理设备和药剂费用，促进了三元复合驱技术的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，属于油田强化采油技术领域。
背景技术
三元复合驱利用碱、表面活性剂和聚丙烯酰胺的复合体系作为驱油剂可大幅度提高原油采收率，是高含水油田开发后期重要的三次采油技术，其中的强碱三元复合驱和弱碱三元复合驱技术均已取得了较好的开发效果。
但矿场试验表明，由于三元复合驱采出污水中含有大量聚丙烯酰胺、阴离子表面活性剂、碱和乳化油，污水处理难度很大，污水含油和悬浮固体经常达不到回注指标。
表1和表2是四座三元采出水处理试验站污水基本性质的跟踪分析结果。可以看出，当三元复合驱采出水中聚合物的浓度逐渐升高至1000mg/L时，表面活性剂浓度会相应的升高至80mg/L，导致油含量和悬浮固体含量超标。
表1 强碱三元采出水处理站各阶段特点
表2 弱碱三元采出水处理站各阶段特点
三元复合驱采出水之所以难以处理，主要是由于污水中残留大量化学剂的影响。其中，阴离子丙烯酰胺的吸附等作用造成油珠和悬浮固体间的空间位阻增加、静电排斥力增大，聚并困难，还造成污水粘度增大，油珠上浮和悬浮固体沉降的速度变慢。表面活性剂的吸附等作用造成油珠和悬浮固体的表面张力降低、静电斥力增大，乳化稳定性增强。碱使污水pH值增加，溶蚀地层使水中成垢离子浓度增大，结垢趋势增强，悬浮固体含量增大。
发明内容
本发明为解决现有的三元复合驱采出水中含有大量聚丙烯酰胺、阴离子表面活性剂、碱和乳化油等化学剂的问题，进而提出了一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，具体包括如下的技术方案：
一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，所述方法包括：
向油藏地层注入所述三元复合驱采出污水；
向所述油藏地层中注入阳离子聚电解质溶液，所述阳离子聚电解质为环氧氯丙烷-胺缩聚物或二甲基二烯丙基氯化铵聚合物，所述阳离子聚电解质溶液的注入体积为注入所述三元复合驱采出污水体积的0.5％～5％，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂。
本发明所述的阳离子聚电解质的分子量为500-10000，所述阳离子聚电解质浓度为1％～20％。
本发明所述的环氧氯丙烷-胺缩聚物具有如下结构：
R1和R2分别为碳数≥1的烷基，n值为3～200。
本发明所述的环氧氯丙烷-胺缩聚物包括环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物、环氧氯丙烷-二甲胺-乙二胺缩聚物或环氧氯丙烷-二乙胺缩聚物。
本发明所述的二甲基二烯丙基氯化铵聚合物包括二甲基二烯丙基氯化铵均聚物或二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物。
本发明所述的三元复合驱采出污水中含有部分水解聚丙烯酰胺、表面活性剂、乳化油和悬浮物。
以本发明所述的三元复合驱采出污水的重量计，所述部分水解聚丙烯酰胺的浓度范围为200-1000mg/L。
本发明所述的方法还包括在注入预定浓度的阳离子聚电解质的同时注入添加剂的步骤，所述添加剂包括硫酸锌、氯化锌、氯化铝、硫酸铝或聚合氯化铝中的至少一种，所述添加剂的注入质量与所述聚电解质的质量比为1:1～1:5。
综上所述，本发明通过将三元复合驱采出污水回注油藏地层，然后注入阳离子聚电解质，使阳离子聚电解质与污水中的阴离子聚丙烯酰胺、阴离子表活剂和乳化油等化学剂发生电中和、絮凝、交联等反应，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂，从而通过对三元复合驱采出污水进行深部调剖以实现增油降水及对三元复合驱采出污水的高效处理和再利用，并且大幅降低了污水处理设备和药剂费用节约了生产成本，促进了三元复合驱技术的推广应用。
附图说明
图1为本具体实施方式提供的聚电解质通过正电基团使聚丙烯酰胺分子发生交联反应的原理示意图。
具体实施方式
本具体实施方式是对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发明的保护范围。
本具体实施方式提供了一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，相应的方法包括：
步骤1、向油藏地层注入所述三元复合驱采出污水。
具体的，相应的三元复合驱采出污水中含有部分水解聚丙烯酰胺HPAM、表面活性剂、乳化油、悬浮物等，所述HPAM的浓度范围为200-1000mg/L。
步骤2、向所述油藏地层中注入预定浓度的阳离子聚电解质，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂。
具体的，相应的阳离子聚电解质可以包括环氧氯丙烷-胺缩聚物或二甲基二烯丙基氯化铵聚合物。
相应的环氧氯丙烷-胺缩聚物可采用环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物、环氧氯丙烷-二甲胺-乙二胺缩聚物或环氧氯丙烷-二乙胺缩聚物。相应的环氧氯丙烷-胺缩聚物的分子量为500-10000，并且在水中电离带有正电荷。相应的二甲基二烯丙基氯化铵聚合物可采用二甲基二烯丙基氯化铵均聚物或二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物。
相应的环氧氯丙烷-胺缩聚物通常具有以下分子结构：
其中的R1和R2为碳数≥的烷基。
而相应的环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物可具有如下结构：
在相应的注入预定浓度的阳离子聚电解质的同时，还可以注入包括硫酸锌、氯化锌、氯化铝、硫酸铝或聚合氯化铝中的至少一种的添加剂，添加剂的主要作用是增强阳离子聚电解质的电中和能力，从而降低药剂成本。
本具体实施方式提供的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法的工作原理包括：阳离子聚电解质分子链上带有多个带正电的基团，而三元复合驱采出污水中的聚丙烯酰胺分子链上则有大量带负电的羧酸基团，聚电解质通过正电基团使聚丙烯酰胺分子发生交联反应，形成体型凝胶，反应原理如图1所示。聚丙烯酰胺凝胶是逐渐形成的，随着聚电解质浓度增加，体系的浊度逐渐增加，此时形成的聚丙烯酰胺胶粒非常细小，当聚电解质的浓度达到临界值时，聚丙烯酰胺才会形成大的凝胶。另一方面，三元复合驱采出污水中带负电的表面活性剂、乳化油、悬浮固体等与聚电解质发生电中和、架桥，生成絮体，这些絮体形成过程与聚丙烯酰胺凝胶反应同时产生，絮体和凝胶包裹在一起生成凝胶型调剖剂。
下面通过具体的实施例，对本发明提供的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法进行详细说明。
实施例1
相应的阳离子聚电解质选择环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物(EPI-DMA)，并配成一定浓度的水溶液，加入到HPAM浓度为800mg/L的现场三元复合驱采出污水中，搅拌，溶液逐渐变浑浊，最终形成具有粘弹性的凝胶调剖剂。
从表3看出，当EPI-DMA(使用时可配成质量浓度为2％的溶液)在三元复合驱采出污水中的浓度低于临界值400mg/L时，污水浊度逐渐升高，Zeta电位逐渐正移。浓度达到临界值时，形成凝胶。浓度继续升高，体系变化不大。
表3 EPI-DMA浓度对体系成胶的影响
| 编号 | EPI-DMA浓度(mg/L) | 污水浊度(NTU) | Zeta电位(mv) | 体系变化 |
| 1 | 0 | 89.5 | -41.2 | 浑浊液 |
| 2 | 100 | 124.6 | -36.4 | 浊度增加 |
| 3 | 200 | 213.8 | -30.6 | 浊度增加 |
| 4 | 300 | 387.0 | -23.2 | 浊度增加 |
| 5 | 400 | 25.4 | 2.3 | 生成凝胶 |
| 6 | 500 | 25.8 | 2.7 | 无明显变化 |
从表4看出，在25～45℃的温度范围内，加入400mg/L的聚电解质，均可形成凝胶，因此温度对体系成胶的影响不大。
表4 温度对体系成胶的影响
表5是调剖体系的填砂管流动实验结果。实验使用长50.0cm、内径为2.5cm的填砂管。将并联岩心分别抽真空、饱和水，计算孔隙度，注入地层水测量岩心有效渗透率，然后依次向岩心中注入三元复合驱采出污水、EPI-DMA溶液，将填砂管两端密封紧，在45℃下保持12h，再注入地层水驱替并联岩心，测量岩心有效渗透率。可以看出，调剖体系对高低渗透层吸水剖面的调整能起到明显的作用。
表5 并联填砂管流动试验
注：产出液体积分数比为高渗透层产液体积分数与低渗透层之比
实施例2
相应的阳离子聚电解质选择环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物(EPI-DMA)，相应的添加剂选择硫酸锌，均配成一定浓度的谁溶液(EPI-DMA的质量浓度为2％，硫酸锌的添加量为150mg/L)，加入到HPAM浓度为800mg/L的现场三元复合驱采出污水中，搅拌，溶液逐渐变浑浊，最终形成具有粘弹性的凝胶调剖剂。
从表6看出，污水中HPAM浓度为800mg/L时，加入300mg/L的EPI-DMA聚电解质和150mg/L的ZnSO4，可形成凝胶。
表6 添加剂对体系成胶的影响
综上所述，本发明通过将三元复合驱采出污水回注油藏地层，然后注入阳离子聚电解质，使阳离子聚电解质与污水中的阴离子聚丙烯酰胺、阴离子表活剂和乳化油等化学剂发生电中和、絮凝、交联等反应，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂，从而通过对三元复合驱采出污水进行深部调剖以实现增油降水及对三元复合驱采出污水的高效处理和再利用，并且大幅降低了污水处理设备和药剂费用节约了生产成本，促进了三元复合驱技术的推广应用。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于权利要求中。
Claims (6)
1.一种利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，其特征在于，所述方法包括：
向油藏地层注入所述三元复合驱采出污水；
向所述油藏地层中注入阳离子聚电解质溶液，所述阳离子聚电解质为环氧氯丙烷-胺缩聚物或二甲基二烯丙基氯化铵聚合物，所述阳离子聚电解质溶液的注入体积为注入所述三元复合驱采出污水体积的0.5％～5％，生成具有粘弹性的凝胶型调剖剂；
所述阳离子聚电解质的分子量为500-10000，所述阳离子聚电解质溶液的浓度为1-20％；
该方法还包括在注入预定浓度的阳离子聚电解质的同时注入添加剂的步骤，所述添加剂包括硫酸锌、氯化锌、氯化铝、硫酸铝或聚合氯化铝中的至少一种，所述添加剂的注入质量与所述聚电解质的质量比为1:1～1:5。
2.如权利要求1所述的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，其特征在于，所述环氧氯丙烷-胺缩聚物具有如下结构：
R1和R2分别为碳数≥1的烷基，n值为3～200。
3.如权利要求1或2所述的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，其特征在于，所述环氧氯丙烷-胺缩聚物包括环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物、环氧氯丙烷-二甲胺-乙二胺缩聚物或环氧氯丙烷-二乙胺缩聚物。
4.如权利要求1所述的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，其特征在于，所述二甲基二烯丙基氯化铵聚合物包括二甲基二烯丙基氯化铵均聚物或二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物。
5.如权利要求1所述的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，其特征在于，所述三元复合驱采出污水中含有部分水解聚丙烯酰胺、表面活性剂、乳化油和悬浮物。
6.如权利要求5所述的利用三元复合驱采出污水进行深部调剖的方法，其特征在于，以所述三元复合驱采出污水的重量计，所述部分水解聚丙烯酰胺的浓度范围为200-1000mg/L。
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