CN106947450A - 一种具有低初始粘度的深部调驱剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有低初始粘度的深部调驱剂及其制备方法，该深部调驱剂中含有疏水缔合聚合物0.05~0.2wt%；甲醛0.08~0.16wt%，间苯二酚0.016~0.032wt%；草酸为0.1~0.16wt%；硫脲0.012~0.02wt%；二价钴盐0.01~0.015wt%；其余为水。该调驱剂形成的调驱体系具有低的初始粘度，对于低渗透、特低渗油藏来说，保证其较好的注入性，同时具有较好的耐温性、抗剪切性和热稳定性，有利于胶体在油藏中长期有效性。该调驱体系还具有较强的封堵能力、剖面改善率和驱油效率，有利于封堵高渗通道，从而改变油藏的液流方向，使后续注入液体进入低渗层，起到提高采收率的作用。

Description

一种具有低初始粘度的深部调驱剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种深部调驱剂及其制备方法，特别是涉及一种应用于低渗油藏中高含水期的深部调驱体系，属于油田采收技术领域。

背景技术

在油田三次采油技术中，采用一种低初始粘度凝胶调驱体系对油藏进行深部调驱处理，该体系可以封堵高渗通道、调整渗透率级差、改善吸水剖面、提高波及体积与驱油效率，以达到油田提高采收率的目的。

在油藏注水开发中，由于油层发育的非均质性、存在裂缝、高渗透带、大孔道等原因，造成注水井对应油井过早水淹，裂缝侧向剩余油富集，侧向油井注水难以见效。提高原油采收率的方法仍然是以扩大注入水波及体积为主、提高注入水洗油效率为辅。经过多年的实践研究，人们逐渐认识到只有通过深部调驱，才能更经济有效地调整及改善油藏的非均质性，提高注入液的体积波及系数，从而提高原油采收率。

目前国内外常用的调剖剂有几十种，归纳起来，调堵材料可以分为无机型、聚合物型、泡沫型等三种，调剖机理均是封堵地层的高渗层，从而使注入水改变流向，将低渗层的原油洗出，提高原油采收率。无机型材料缺点是不具备压缩性，机械刚性强，存在注入困难和封堵半径小的问题，因此不适合应用在地层深部调剖工艺中。泡沫型材料需解决气源的问题。聚合物型材料应用比较广泛，但是研究多集中于中高渗油藏，对于高温、低渗油藏应用的较少。

因此，需要针对中高温、低渗油藏研究一种新型的深部调驱剂。

下面列举目前有一定代表性的专利。

申请号为“201110298999.9”的中国授权专利“一种低温深部凝胶调剖堵水剂及其制备方法”公开了一种低温深部凝胶调剖堵水剂及其制备方法^[1]：该调剖堵水剂由高分子絮凝剂、双氰胺改性尿醛类树脂延迟交联剂、工业纯碱、间氨基苯酚和水组成，其中各组分的重量比为：高分子絮凝剂：0.08%-0.2% ；双氰胺改性尿醛类树脂延迟交联剂：0.18%-0.25% ；工业纯碱：0.05%-0.20% ；间氨基苯酚：0.01%-0.02% ；其余为水，各组分重量百分数之和为100%；，反应控制温度在50-60℃。该发明实现具有一定机械堵塞作用、持久移动堵塞作用、动态调配水作用、压力波振荡作用、洗油携油作用，满足油田低温油藏大剂量深部调剖堵水及调驱的需要。

申请号为“201110417293.X”的中国授权专利“一种耐高温酚醛树脂弱凝胶调剖堵水剂”公开了一种耐高温酚醛树脂弱凝胶调剖堵水剂，其是由部分水解聚丙烯酰胺通过其酰胺基与交联剂发生反应形成的调剖堵水剂，其中，以重量百分比计，该调剖堵水剂包括以下原料组成：部分水解聚丙烯酰胺、0.25％ -1.2％，交联剂、0.2％ -1％，添加剂、0.01％ -1％，余量为水。本发明提供的耐高温酚醛树脂弱凝胶调剖堵水剂的堵水率大于80％，堵油率小于30％，抗高温性能可以达到90℃以上，耐矿化度最高可以达到85000mg/L( 以80000mg/L 氯化钠和5000mg/L 氯化钙计)，凝胶强度高，突破强度比以往提高了68％，成胶时间可调，能够达到在地层中封堵高渗透层和深部调整注水井吸水剖面的目的，实现油层的深部调剖，大大提高石油采收率。

申请号为“201310064509.8”的中国授权专利“一种用于油田调驱的高浓度微凝胶调驱剂及其制备方法”公开了一种用于油田调驱的高浓度微凝胶调驱剂及其制备方法^[3]：要解决现有的凝胶类调驱剂存在耐温在90℃以下，见效慢，调驱效果差的问题，现有的凝胶类调驱剂的制备方法存在着生产效率低，生产的微凝胶调驱剂的有效含量相对较低的问题。一种用于油田调驱的高浓度微凝胶调驱剂，是由丙烯酰胺单体、互穿功能单体、交联剂单体、乳化剂、分散介质、引发剂、去离子水和稳定剂制备而成。制备：一、单体水溶液配制；二、反相乳液体系配制；三、环流喷射乳化聚合反应。本发明的微凝胶调驱剂见效期为1~3月，有效期3~5 年，可达到堵水不堵油的智能调驱效果。本发明适用于油田调驱领域。

现有技术中，调驱剂研究注重的是延缓成胶时间、成胶稳定性、成胶强度和耐温耐盐性等性能都是关于胶体本身性能的研究，适用于中高渗油藏，不需要考虑注入性问题。对于中高温、低渗复杂断块油藏来说，关键是注入性问题，因此配制好的调驱体系在注入时要保证具有较低的粘度，较好的注入性，该方面的研究较少。

发明内容

为克服现有技术中凝胶调驱剂的缺点，本发明提供一种具有低初始粘度的深部调驱剂，该调驱剂具有低的初始粘度、有利于泵入、注入性好，且具有较好的抗剪切性和较低的粘度损失率，以提高油田的采收率。

为此，本发明提供了如下技术方案：

一种具有低初始粘度的深部调驱剂，各组分含量如下：

疏水缔合聚合物：含量为0.05~0.2wt%；

交联剂：甲醛与间苯二酚的混合物，其中甲醛0.08~0.16wt%，间苯二酚0.016~0.032wt%；

酸度调节剂：草酸作为酸度调节剂，含量为0.1~0.16wt%；

抗氧化剂：硫脲作为抗氧化剂，含量为0.012~0.02wt%；

稳定剂：二价钴盐作为稳定剂，含量为0.01~0.015wt%；

其余为水。

所述疏水缔合聚合物的平均分子量优选为1200×10⁴。所述甲醛与间苯二酚重量比优选为5：1。

本发明还提供了上述一种具有低初始粘度的深部调驱剂的制备方法，包括如下步骤：

1）配制0.5wt%的疏水缔合聚合物母液，在室温条件下熟化24小时后备用；

2）再分别配制0.5wt%的甲醛溶液、0.5wt%的草酸溶液、0.05wt%的间苯二酚溶液、0.05wt%的硫脲溶液和0.05wt%的二价钴盐溶液；

3）向烧杯中按比例依次加入疏水缔合聚合物母液、甲醛溶液、草酸溶液、助剂和水，混合均匀后即可，在油藏温度条件下形成调驱剂。

本发明最重要的改进点在于找到了一类交联助剂，使得应用该调驱剂形成的调驱体系具有低的初始粘度，可降低注入压力，保证较好的注入性，适用于低渗、特低渗油藏。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本低初始粘度的深部调驱剂具有低的初始粘度：在30℃条件下，该调驱剂的初始粘度范围为1.3 mPa•s ~2.5 mPa•s；在90℃条件下，该调驱剂的初始粘度范围为1.1 mPa•s ~2.3 mPa•s。而现有技术中，通常一般的调驱体系的初始粘度为10 mPa•s左右。

2、本低初始粘度的深部调驱剂具有较好的耐温性、抗剪切性和热稳定性，有利于胶体在油藏中长期有效性。

3、本低初始粘度的深部调驱剂还具有较强的封堵能力、剖面改善率和驱油效率，有利于封堵高渗通道，从而改变油藏的液流方向，使后续注入液体进入低渗层，起到提高采收率的作用。

本发明的低初始粘度的深部调驱剂适用于低渗透、特低渗透油藏进入高含水期后，解决注入水无效循环、大孔道或高渗通道等问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明，非用以限制本发明。

图1为低初始粘度的深部调驱剂的抗温性能曲线。

图2为低初始粘度的深部调驱剂的抗剪切性能曲线。

图3为低初始粘度的深部调驱剂的稳定性能曲线。

图4为低初始粘度的深部调驱剂的封堵性能曲线。

图5为低初始粘度的深部调驱剂的提高采收率能力曲线。

具体实施方式

实施例1

一种具有低初始粘度的深部调驱剂，各组分含量如下：

疏水缔合聚合物：平均分子量为1200×10⁴，含量为0.05wt%；

交联剂：甲醛与间苯二酚的混合物，其中甲醛0.08wt%，间苯二酚0.016wt%；

酸度调节剂：草酸作为酸度调节剂，含量为0.1wt%；

抗氧化剂：硫脲作为抗氧化剂，含量为0.012wt%；

稳定剂：二价钴盐作为稳定剂，含量为0.01wt%；

其余为水。

该具有低初始粘度的深部调驱剂的制备方法，按如下步骤获得：

1）配制0.5wt%的疏水缔合聚合物母液，在室温条件下熟化24小时后备用；

2）再分别配制0.5wt%的甲醛溶液、0.5wt%的草酸溶液、0.05wt%的间苯二酚溶液、0.05wt%的硫脲溶液和0.05wt%的二价钴盐溶液；

3）向烧杯中按上述比例依次加入疏水缔合聚合物母液、甲醛溶液、草酸溶液、助剂和水，混合均匀后即可，在油藏温度条件下形成调驱剂。

以下为该低初始粘度的深部调驱剂的实验结果

1、抗温性能

温度是影响调驱体系成胶的关键因素之一，它不仅影响到调驱体系成胶时间的长短，还会影响到调驱体系的性能，通常，温度越高成胶越快，稳定性越差。

现场注入污水将疏水缔合聚合物配成母液后稀释，配制成相同浓度的目标液，按照比例加入交联剂和交联助剂，分别放入69℃~109℃的烘箱中，在不同时间测定调驱体系的粘度，结果如图1所示。由实验结果可知，温度对成胶时间的影响很大，成胶时间会随着温度的逐渐升高而渐渐缩短；温度对体系的成胶强度影响较小，温度高些体系的成胶强度就会稍微低一些；但是温度对调驱体系的稳定性有较大的影响，温度越高，调驱体系的稳定性就越差。

2、抗剪切性能

调驱体系通过输送管线，射孔孔眼及近井地带地层，进入地层深部。射孔孔眼及近井地带地层的过流面积小、流量大、流速高。通过射孔孔眼的高速剪切后，调驱体系能否保持其特性，是调驱体系的封堵能力及驱替效果高低的关键。常用吴茵搅拌器一档（3500r/min）和三档（11500r/min）高速剪切20s模拟实际的剪切作用，静置消泡后，装入塑料瓶中，盖紧瓶盖后放入90℃烘箱定期考察调驱体系性能。实验结果如表1、图2所示。

表1 调驱体系剪切前后粘度

由以上结果可以看出，调驱剂浓度为800mg/L、1200mg/L、1500mg/L时，经过机械剪切后都能成胶，但成胶时间相对延长，剪切强度越高，成胶时间越长；机械剪切后的成胶强度有一定的下降，剪切强度越高，成胶强度下降得越多，但下降幅度都不大；经过机械剪切的调驱体系的稳定时间和未经过机械剪切的几乎无差别，表明该调驱体系具有良好的抗剪切性。

3、热稳定性能

调驱体系的长期稳定性是评价调驱体系性能的重要手段。调驱体系在油藏温度和矿化度条件下，其成胶性能会受到一定的影响。调驱体系不稳定的表现形式主要是脱水。在油藏温度条件下，调驱体系容易发生热降解从而使得胶体强度降低并且发生脱水，因此调驱的效果的关键之一就是保证调驱体系的长期稳定性。配制不同浓度的调驱体系，定期测定胶体的粘度变化，并观察脱水情况，实验结果见图3。由以上实验可知，调驱体系经过80天老化后，均未出现脱水，粘度降低未超过4500mPa•s，说明在90℃情况下，调驱体系具有较好的稳定性。

4、封堵性能

封堵率大小能够直接反映调驱剂的封堵能力，是评价调驱剂性能好坏的重要指标之一。封堵率越大，则封堵能力越强，性能越好；封堵率越小，则封堵能力越弱，性能越差。

封堵率的计算公式： （1-1）

式中：K ₁ ——注入调驱剂前多孔介质的渗透率；

K ₂ ——注入调驱剂前后多孔介质的渗透率。

在填砂管人造岩心装置中研究调驱剂封堵性能，实验结果如表2和图4所示：

表2调驱剂封堵性能参数

从实验结果可知，所用的调驱剂在填砂管模拟实验中的封堵率为61.85%以上，最高达到97.49%，封堵率很高，封堵效果很好，调驱剂成胶后通过物理强度以及与石英砂的吸附建立较高的沿程阻力；堵剂的浓度越高，后续水驱平衡压力越高，封堵率越高。

5、突破压力性能

突破压力表征的是调驱剂在单位长度多孔介质中水驱形成突破时的最大压力，反应多孔介质中调驱剂对水相流体的封堵能力，可较好地反映调驱剂的强弱，其大小与多孔介质条件有关，该值与填砂管长度的比值即为突破压力梯度，实验结果如表3所示。

P_m=P_max/L （1-2）

式中：P_m为突破压力梯度；

P_max——水驱形成突破的最大压力，MPa；

L——实验填砂管长度，m。

表3 突破压力梯度

实验结果可知，突破压力梯度最高3.41MPa/m，调驱剂形成的封堵需要较高压力才能够突破，说明调驱剂能够在地层中形成很强的封堵，能够满足油藏的封堵要求。

6、耐冲刷性能

耐冲刷性能也是调驱剂的一个重要的特性，耐冲刷性是指调驱剂在地层中，受到后续的工作液冲刷，依然能够保持原有性能停留在地层中的有效时间。调驱剂的耐冲刷性能是通过测定其对岩心产生的封堵率来评价的。调驱剂在岩心中停留时间的称为调驱剂的有效期，有效期较长的调驱剂在经后续水驱的冲刷后，依然会保持较高的封堵率。实验数据及结果如表4所示。

表4 耐冲刷能力实验结果

当填砂管测完突破压力和封堵率后，继续用地层水冲刷，测定每注入一定孔隙体积倍数模拟地层水后的渗透率和堵塞率。填砂管中石英砂经过多倍孔隙体积的模拟地层水冲刷后的注水压力变化趋势可以说明该调驱剂的耐水冲刷性能。

从实验结果可以知道，随着注水量的增加，冲刷压力没有降低，说明所用调驱剂形成的封堵能够长时间保持，封堵具有较好的耐冲刷能力。

7、剖面改善能力

调驱体系性能主要包括改善剖面和驱油效果，实际油藏是由渗透率不同的油层组成的，而单岩心的封堵实验只能说明调驱剂在单一地层中的封堵能力，为了说明调驱剂对不同渗透率层状的分流作用，即在不同渗透率地层中的选择性封堵能力，可以用并联岩心调驱剂实验来模拟。

调驱剂对不同渗透率级差地层的封堵情况，以剖面改善率来定量描述。剖面改善率：调驱前后高低渗透率吸水比的差与调驱前高低渗透率层吸水比的商。

表5 选择封堵能力

从实验结果可以看出：注入调驱剂后，高低渗透率岩心的吸水能力得到了很好的改善，调驱剂浓度越高，剖面改善能力越强。说明该调驱体系具有较好的渗透率选择性，即优先进入高渗透的大孔道，进入低渗透部位者很少。

8、提高采收率能力

选用天然岩心对调驱剂进行调驱实验，调驱剂驱油效果见表6和图5所示。由实验结果可知，1200mg/L的调驱剂提高采收率为15.46%，驱油效果较好。调驱剂成胶后其物理强度以及在岩石表面的吸附对优势通道形成一定的封堵，使得液流转向，从而驱替更多的剩余油。

表6 天然岩心中调驱剂驱油实验结果

实施例2

一种具有低初始粘度的深部调驱剂，各组分含量如下：

疏水缔合聚合物：平均分子量为1200×10⁴，含量为0.2wt%；

交联剂：甲醛与间苯二酚的混合物，其中甲醛0.16wt%，间苯二酚0.032wt%；

酸度调节剂：草酸作为酸度调节剂，含量为0.16wt%；

抗氧化剂：硫脲作为抗氧化剂，含量为0.02wt%；

稳定剂：二价钴盐作为稳定剂，含量为0.015wt%；

其余为水。

该具有低初始粘度的深部调驱剂的制备方法，包括如下步骤：

1）配制0.5wt%的疏水缔合聚合物母液，在室温条件下熟化24小时后备用；

2）再分别配制0.5wt%的甲醛溶液、0.5wt%的草酸溶液、0.05wt%的间苯二酚溶液、0.05wt%的硫脲溶液和0.05wt%的二价钴盐溶液；

3）向烧杯中按比例依次加入疏水缔合聚合物母液、甲醛溶液、草酸溶液、助剂和水，混合均匀后即可，在油藏温度条件下形成调驱剂。

实施例3

一种具有低初始粘度的深部调驱剂，各组分含量如下：

疏水缔合聚合物：含量为0.1wt%；

交联剂：甲醛与间苯二酚的混合物，其中甲醛0.12wt%，间苯二酚0.02wt%；

酸度调节剂：草酸作为酸度调节剂，含量为0.12wt%；

抗氧化剂：硫脲作为抗氧化剂，含量为0.015wt%；

稳定剂：二价钴盐作为稳定剂，含量为0.01wt%；

其余为水。

该具有低初始粘度的深部调驱剂，可按如下步骤进行制备获得：

1）配制0.5wt%的疏水缔合聚合物母液，在室温条件下熟化24小时后备用；

2）再分别配制0.5wt%的甲醛溶液、0.5wt%的草酸溶液、0.05wt%的间苯二酚溶液、0.05wt%的硫脲溶液和0.05wt%的二价钴盐溶液；

3）向烧杯中按比例依次加入疏水缔合聚合物母液、甲醛溶液、草酸溶液、助剂和水，混合均匀后即可，在油藏温度条件下形成调驱剂。

Claims (4)

1.一种具有低初始粘度的深部调驱剂，其特征在于各组分含量如下：

疏水缔合聚合物：含量为0.05~0.2wt%；

交联剂：甲醛与间苯二酚的混合物，其中甲醛0.08~0.16wt%，间苯二酚0.016~0.032wt%；

酸度调节剂：草酸作为酸度调节剂，含量为0.1~0.16wt%；

抗氧化剂：硫脲作为抗氧化剂，含量为0.012~0.02wt%；

稳定剂：二价钴盐作为稳定剂，含量为0.01~0.015wt%；

其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种具有低初始粘度的深部调驱剂，其特征在于：所述疏水缔合聚合物的平均分子量为1200×10⁴。

3.根据权利要求1所述的一种具有低初始粘度的深部调驱剂，其特征在于：所述甲醛与间苯二酚重量比为5：1。

4.根据权利要求1所述的一种具有低初始粘度的深部调驱剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）配制0.5wt%的疏水缔合聚合物母液，在室温条件下熟化24小时后备用；

2）再分别配制0.5wt%的甲醛溶液、0.5wt%的草酸溶液、0.05wt%的间苯二酚溶液、0.05wt%的硫脲溶液和0.05wt%的二价钴盐溶液；

3）向烧杯中按比例依次加入疏水缔合聚合物母液、甲醛溶液、草酸溶液、助剂和水，混合均匀后即可，在油藏温度条件下形成调驱剂。