CN113088269B - 一种有机-无机复合堵水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机‑无机复合堵水剂，涉及石油工程中油田化学堵水调剖技术领域。所述有机‑无机复合堵水剂由以下组成：阳离子聚丙烯酰胺、交联剂、改性纳米二氧化硅、pH调节剂、热稳定剂和水。本发明的堵水剂热稳定性好、能够满足高温油藏封堵作业要求，能够显著提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田开采与开发中用来提高石油产量和采收率的调剖剂及制备方法与用途，属于石油开采助剂技术领域。
背景技术
水驱开发是我国石油开发的主要技术手段之一。目前，我国油田已经进入水驱开发中后期，油田处于高含水阶段，由于地层的非均质性经常会导致注入水沿高渗透孔道窜流，随着注入水长期冲刷，储层的渗透率会逐渐加大，地层的非均质性更加严重，从而使水更容易沿大孔道窜流，无效循环严重，大量的剩余油无法采出，水驱效果下降。为了改善水驱效果，提高采收率，必须对高渗透孔道进行封堵。油田堵水调剖工作可分为油井的堵水与注水井调剖，无论是堵水还是调剖，均是封堵高渗透层、调整吸水剖面、减少含水量、提高采收率的有效方式。
现有技术中，针对大孔道注入水低效、无效循环的问题，各油田开展了多种调堵体系的研究，聚合物凝胶类是国内外使用最多、应用最广的一类堵水剂。其中以水解聚丙烯酰胺作为主剂的聚合物凝胶调堵剂应用最多。
如：公开号CN105860946A公开了一种低温成胶可控的调剖堵水体系，其主要组成为水解聚丙烯酰胺、多聚甲醛、间苯二酚、间苯二胺。
公开号CN106634907A公开了一种聚乙烯亚胺类调剖堵水剂，其组成为部分水解聚丙烯酰胺、交联剂聚乙烯亚胺、延缓成胶剂、稳定剂等。
公开号CN102816558 A公开了一种深部堵水剂，其组分为部分水解聚丙烯酰胺、重铬酸钾、亚硫酸钠、六亚甲基四胺、苯酚、氯化铵。
上述这类调堵剂，主要在中低温油藏（80℃以下）降水增产效果明显，高温油藏调剖堵水技术不成熟，失败率很高，低温堵水剂不能满足高温地层的需要，在高温地层中脱水严重；此外，堵水剂大多数采用水解聚丙烯酰胺阴离子聚合物，油藏中的粘土矿物普遍带负电性，两者之间具有相互排斥作用，因此形成的冻胶在注入水的冲刷下很容易脱吸附，失去封堵作用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够克服现有技术不足，提供一种耐温、抗盐，成胶强度高，能够适用于中高温油藏堵水剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现的：一种有机-无机复合堵水剂包由以下组份的原料制成阳离子聚丙烯酰胺0.15%-0.75%、交联剂0.08%-1%、改性纳米二氧化硅0.05%-0.3%、pH调节剂0-0.15%、热稳定剂0.05%-0.15%，其余为水。
所述的改性纳米二氧化硅为丙烯酸-马来酸酐-丙烯酰胺三元共聚物改性纳米二氧化硅。
所述的pH调节剂为：甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸中的一种或几种混合物。
所述的热稳定剂为：硫脲、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种混合物。
所述的阳离子聚丙烯酰胺0.15%-0.70%，优选0.20%-0.60%。
所述的交联剂0.08%-0.80%，优选0.10-0.60%。
所述的改性纳米二氧化硅0.05%-0.3%，优选0.06%-0.2%。
所述的pH调节剂质量百分数为：0-0.15%。
所述的热稳定剂质量百分数为0.05%-0.10%，优选0.05%-0.08%。
所述的一种有机-无机复合堵水剂的制备方法包括如下步骤：配制阳离子聚丙烯酰胺水溶液，向该水溶液中加入交联剂、改性纳米二氧化硅、热稳定剂、pH调节剂，成胶，即得到所述的有机-无机复合堵水剂。
所述的成胶温度为80℃-120℃，成胶时间为8h-240h可调。
所述的耐温抗盐冻胶堵水剂，可在温度为80℃-120℃、矿化度不高于5×105mg/L的油藏堵水中应用。
本发明的优点在于：（1）冻胶中引入改性纳米二氧化硅，增加了冻胶的强度、耐盐性能以及热稳定性能，冻胶在高温条件下几乎不脱水，成胶时间可控；（2）采用阳离子聚合物为主剂，能够与带负电的岩石强烈作用，提高封堵的有效期。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅限于下面的实施例。
实施例1
在99.56g去离子水中，加入0.25g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.08g水溶性酚醛树脂，0.05g改性纳米二氧化硅，0.01g甲酸，0.05g硫脲，即得堵水剂，该体系在80℃下成胶时间为100h， 270天脱水率0.5%，弹性模量15.0Pa。
实施例2
在97.70g去离子水中，加入0.60阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入1.00g水溶性酚醛树脂，0.3g改性纳米二氧化硅，0.10g草酸，0.15g硫脲，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为8h，采用目测代码法评价形成的凝胶强度可达I级， 270天脱水率0.62%，弹性模量17.1Pa。
实施例3
在99.66g去离子水中，加入0.15g聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.08g水溶性酚醛树脂，0.05g改性纳米二氧化硅，0.01g草酸，0.05g硫脲，即得堵水剂，该体系在80℃下成胶时间为240h，270天脱水率0.61%，弹性模量10.1Pa。
实施例4
在98.24g去离子水中，加入0.60g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.80g水溶性酚醛树脂，0.2g改性纳米二氧化硅，0.06g乙酸，0.10g亚硫酸钠，即得堵水剂，该体系在80℃下成胶时间为8h，270天脱水率0.11%，弹性模量19.3Pa。
实施例5
在97.52g去离子水中，加入0.45g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.60g水溶性酚醛树脂，0.07g改性纳米二氧化硅，0.04g柠檬酸，0.08g亚硫酸氢钠，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为24h，270天脱水率0.23%，弹性模量15.3Pa。
实施例6
在98.35g去离子水中，加入0.65g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.60g聚乙烯亚胺，0.3g改性纳米二氧化硅， 0.10g亚硫酸氢钠，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为24h，270天脱水率0.13%，弹性模量25.3Pa。
实施例7
在99.6g去离子水中，加入0.20g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.10g聚乙烯亚胺，0.05g改性纳米二氧化硅， 0.05g亚硫酸氢钠，即得堵水剂，该体系在110℃下成胶时间为96h，270天脱水率0.21%，弹性模量14.4Pa。
实施例8
在97.75g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.75g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.08g水溶性酚醛树脂，0.10g纳米二氧化硅，0.15g草酸，0.15g硫脲，即得堵水剂，该体系在80℃下成胶时间为8h，270天脱水率0.06%，弹性模量21.5Pa。
实施例9
在99.56g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.25g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.08g水溶性酚醛树脂，0.05g纳米二氧化硅，0.01g甲酸，0.05g硫脲，即得堵水剂，该体系在80℃下成胶时间为240h，270天脱水率0.24%，弹性模量13.5Pa。
实施例10
在98.45g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.65g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.60g水溶性酚醛树脂，0.1g改性纳米二氧化硅，0.10g草酸，0.10g硫脲，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为12h，270天脱水率0.14%，弹性模量19.8Pa。
实施例11
在99.47g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.20g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.108g水溶性酚醛树脂，0.10g改性纳米二氧化硅，0.01g乙酸，0.05g亚硫酸钠，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为240h，270天脱水率0.69%，弹性模量11.5Pa。
实施例12
在98.76g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.60阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.80g水溶性酚醛树脂，0.30g改性纳米二氧化硅，0.02g柠檬酸，0.08g亚硫酸氢钠，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为8h，270天脱水率0.19%，弹性模量18.5Pa。
实施例13
在98.35g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.65阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.60g聚乙烯亚胺，0.3g改性纳米二氧化硅， 0.10g亚硫酸氢钠，即得堵水剂，该体系在120℃下成胶时间为32h，270天脱水率0.17%，弹性模量27.6Pa。
实施例14
在99.6g总矿化度为5×105mg/L盐水中（其中钙离子和镁离子共计2×105mg/L），加入0.20g阳离子聚丙烯酰胺，持续搅拌至完全溶解，然后加入0.10g聚乙烯亚胺，0.05g改性纳米二氧化硅， 0.05g亚硫酸氢钠，即得堵水剂，该体系在110℃下成胶时间为142h，270天脱水率0.27%，弹性模量16.5Pa。
Claims (8)
1.一种有机-无机复合堵水剂，其特征在于由以下组份的原料制成：以原料总质量计，阳离子聚丙烯酰胺0.15%-0.75%、交联剂0.08%-1%、改性纳米二氧化硅0.05%-0.3%、pH调节剂0-0.15%、热稳定剂0.05%-0.15%，其余为水；所述的交联剂为：水溶性酚醛树脂、聚乙烯亚胺中的一种；所述的改性纳米二氧化硅为：丙烯酸-马来酸酐-丙烯酰胺三元共聚物改性纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的有机-无机复合堵水剂，其特征在于阳离子聚丙烯酰胺0.15%-0.70%；交联剂0.08%-0.80%；改性纳米二氧化硅0.05%-0.3%；热稳定剂0.05%-0.10%。
3.根据权利要求2所述的有机-无机复合堵水剂，其特征在于阳离子聚丙烯酰胺0.20%-0.60%；交联剂0.10-0.60%；改性纳米二氧化硅0.06%-0.2%；热稳定剂0.05%-0.08%。
4.根据权利要求1所述的有机-无机复合堵水剂，其特征在于所述的pH调节剂为：甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的有机-无机复合堵水剂，其特征在于所述的热稳定剂为：硫脲、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述有机-无机复合堵水剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：配制阳离子聚丙烯酰胺水溶液，向该水溶液中加入交联剂、改性纳米二氧化硅、热稳定剂、pH调节剂，成胶，即得到所述的有机-无机复合堵水剂。
7.根据权利要求6所述有机-无机复合堵水剂制备方法，其特征在于所述的成胶温度为80℃-120℃，成胶时间为8h-240h可调。
8.根据权利要求1所述有机-无机复合堵水剂的应用，其特征是在温度为80℃-120℃、矿化度不高于5×105mg/L的油藏调剖堵水中应用。
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