一種適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法
2024-02-24 01:32:15 1
一種適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法，屬於油田化學與石油工程【技術領域】。該堵劑體系由以下重量百分含量的組分組成：模數為4.4～12的水玻璃3～20%、質子源供體0.01～1%，餘量為水。其中，模數為4.4～12的水玻璃由低模數水玻璃與納米二氧化矽在四甲基氫氧化銨的作用下反應製備。本發明將高模數水玻璃與質子源供體復配，形成了具有在10～50℃溫度範圍內發生凝膠反應、凝膠時間可調且凝膠強度較高的堵劑體系，該體系還具有較強的抗溫、抗老化和抗衝刷能力，能滿足低溫油藏調剖與堵水工藝要求。本發明製備高模數水玻璃及堵劑體系的方法簡單、易操作，適用於工業化生產應用。
【專利說明】一種適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明具體涉及一種適用於低溫油藏的堵劑體系，以及該堵劑體系的製備方法， 屬於油田化學與石油工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 調剖與堵水是石油生產公司用來降低油井產水量和提高原油採收率的最直接和 經濟的技術。在該措施實施過程中，堵劑體系的製備與性能起著決定性的作用。目前已開 發出大量的堵劑體系主要適用於中溫油藏（60?90°C)和高溫油藏（90°C以上)。適用於常 規油藏的堵劑體系包括聚合物體系、乳化稠油體系和無機凝膠體系，如中國專利公開的聚 丙烯醯胺油井堵水劑（CN1103129)、聚丙烯腈複合交聯堵水劑及其配製方（CN1150599)，稠 油乳狀液轉相調剖堵水（CN1395024)，水玻璃單液地層堵水劑（CN1053632)。適用於高溫油 藏的堵劑體系包括地下聚合反應體系、栲膠體系和酚醛樹脂體系，如中國專利公開的一種 用於高溫油藏深部調剖堵水的凍膠型堵劑及其製備方法（CN102807849A)、適用於高溫高鹽 油藏的改性栲膠凝膠堵水技術（CN1464173)及酚醛樹脂堵劑FD-96的研製與應用（油田化 學，1999年第1期)。上述堵劑各具優缺點，均有其適應的溫度和油藏條件。
[0003] 然而，適用於低溫油藏(溫度低於50°C)的堵劑體系目前僅限於聚合物交聯體系， 如水解聚丙烯腈與甲醛、烏洛託品、氯化銨、乙二胺的延遲交聯體系；以澱粉、丙烯醯胺、交 聯劑組成的高強度的澱粉接枝聚丙烯醯胺交聯凝膠(油田化學，2006年第4期）；張建利等 針對50?60°C的注水井開發出的由HPAM、多元酚、醛形成的低溫堵劑(油田化學，2004年第 2期）；由HPAM、有機鉻交聯劑、有機酚醛交聯劑和穩定劑形成的封堵體系(精細石油化工進 展，2010年12期);以及由互穿網絡聚合物IPN、交聯劑A、交聯劑B、粉煤灰形成的互穿網絡 凝膠(精細石油化工進展，2012年8期)。
[0004] 上述已有的中溫與高溫堵劑體系在低溫條件下不發生交聯反應或者不能形成封 堵地層的物質，進而無法滿足現場使用和施工要求。報導的低溫堵劑體系中有些體系要求 的溫度還是較高，但低溫堵劑體系主要是以聚合物為主劑的交聯體系，其配製與現場施工 措施較複雜，且成本高，對環境影響較大。因此，有必要針對低溫油藏開發一種對環境影響 相對較低、經濟、適用且封堵穩定性良好的無機凝膠堵劑體系。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種適用於低溫油藏的堵劑體系。
[0006] 同時，本發明還提供一種適用於低溫油藏的堵劑體系的製備方法。
[0007] 為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是：
[0008] -種適用於低溫油藏的堵劑體系，由以下重量百分含量的組分組成：模數為 4. 4?12的水玻璃3?20%、質子源供體0. 01?1%，餘量為水。
[0009] 優選的，一種適用於低溫油藏的堵劑體系，由以下重量百分含量的組分組成：模數 為4. 4?12的水玻璃8?15%、質子源供體0. 05?0. 5%，餘量為水。
[0010] 更有選的，一種適用於低溫油藏的堵劑體系，由以下重量百分含量的組分組成：模 數為4. 4?12的水玻璃10?12%、質子源供體0. 1?0. 3%，餘量為水。
[0011] 所述的模數為4. 4?12的水玻璃可以為市售商品，也可以由低模數水玻璃與納米 二氧化矽在四甲基氫氧化銨的作用下反應製備。
[0012] 所述低模數水玻璃的模數在3. 0以下。
[0013] 所述的模數為4. 4?12的水玻璃的製備方法為：將低模數水玻璃溶液與25?35% 的四甲基氫氧化銨水溶液混勻後加熱至沸騰，加入納米二氧化矽，繼續加熱至混合溶液變 為透明，冷卻，在混合溶液中加入水即得。其中，低模數水玻璃與四甲基氫氧化銨的摩爾比 為30:1?1:1，納米二氧化矽與低模數水玻璃的摩爾比為20:1?1:1，水與低模數水玻璃 的摩爾比為100 :1?1:1。
[0014] 上述製備方法中，四甲基氫氧化銨起增加水玻璃模數和穩定溶液的作用。
[0015] 所述的質子源供體為乙二醛、戊二醛或二者的任意組合。
[0016] 所述乙二醛與戊二醛的質量比為1:1。
[0017] 一種適用於低溫油藏的堵劑體系的製備方法，包括以下步驟：按照重量百分含量 準確取各組分，將模數為4. 4?12的水玻璃、質子源供體加入水中混勻即可。或者，包括以 下步驟：先將模數為4. 4?12的水玻璃和質子源供體分別配製成低濃度溶液，再按照重量 百分含量分別將低濃度溶液加入水中混勻即可。
[0018] 本發明的有益效果：
[0019] 本發明將高模數(模數為4. 4?12)水玻璃與在低溫條件下能促使高模數水玻璃 發生凝膠反應的質子源供體復配，形成了具有在低溫油藏條件下凝膠時間可調、強度較高 的堵劑體系。在質子源供體（乙二醛、戊二醛或二者的任意組合)的作用下，高模數水玻璃可 在10?50°C的溫度範圍內發生凝膠反應，所形成的凝膠具有良好的封堵能力，並具有較強 的抗溫、抗老化和抗衝刷能力，能滿足低溫油藏調剖與堵水工藝要求。
[0020] 本發明採用低模數(模數在3. 0以下)水玻璃與納米二氧化矽在四甲基氫氧化銨的 作用下反應製備高模數(模數為4. 4?12)水玻璃，方法簡單、易操作，適用於工業化生產應 用。
[0021] 本發明製備適用於低溫油藏的堵劑體系的方法簡單、易操作，適用於工業化生產 應用。
【具體實施方式】
[0022] 下述實施例僅對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例中高模數水玻璃的製備方法為：在裝有冷凝回流和攪拌裝置的三口燒瓶 中加入284. 2g的水玻璃溶液（Si02的含量為28. 2%，Na20的含量為10. 4%，水玻璃的模數為 2. 8)和24g的30%四甲基氫氧化胺水溶液，攪拌均勻；混合溶液加熱至沸騰，加入50g納米 二氧化矽粉，繼續加熱至混合溶液變為透明，冷卻後在混合溶液中加入84. 5g蒸餾水，得到 模數為4. 4的水玻璃，二氧化矽的含量為29. 4%。
[0025] 本實施例中適用於低溫油藏的堵劑體系由以下重量百分含量的組分組成：模數為 4. 4水玻璃3%、質子源供體0. 2%，餘量為水。製備方法包括以下步驟：（1)用蒸餾水配製40% 的模數為4. 4的水玻璃溶液和10%的質子源供體溶液；（2)按照下表1中所示配方在蒸餾 水中加入40%的模數為4. 4的水玻璃溶液和10%的質子源供體溶液，混勻即可。
[0026] 實施例2?24
[0027] 實施例2?24中高模數水玻璃的製備方法同實施例1。
[0028] 實施例2?24中適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法除配方詳見下表1外， 其他同實施例1。
[0029] 實施例25
[0030] 本實施例中高模數水玻璃的製備方法為：在裝有冷凝回流和攪拌裝置的三口燒瓶 中加入175. 8g的水玻璃溶液（Si02的含量為26. 6%，Na20的含量為11. 4%，水玻璃的模數為 2. 4)和32g的30%四甲基氫氧化胺水溶液，攪拌均勻；混合溶液加熱至沸騰，加入70g納米 二氧化矽粉，繼續加熱至混合溶液變為透明，冷卻後在混合溶液中加入119. 4g蒸餾水，得 到模數為5. 8的水玻璃，二氧化矽的含量為29. 4%。
[0031] 本實施例中適用於低溫油藏的堵劑體系由以下重量百分含量的組分組成：模數為 5. 8水玻璃3%、質子源供體0. 1%，餘量為水。製備方法包括以下步驟：（1)用蒸餾水配製40% 的模數為5. 8的水玻璃溶液和10%的質子源供體溶液；（2)按照下表2中所示配方在蒸餾 水中加入40%的模數為5. 8的水玻璃溶液和10%的質子源供體溶液，混勻即可。
[0032] 實施例26?48
[0033] 實施例26?48中高模數水玻璃的製備方法同實施例25。
[0034] 實施例26?48中適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法除配方詳見下表2 夕卜，其他同實施例25。
[0035] 實施例49
[0036] 本實施例中高模數水玻璃的製備方法為：在裝有冷凝回流和攪拌裝置的三口燒瓶 中加入130. 8g的水玻璃溶液（Si02的含量為22. 8%，Na20的含量為13. 1%，水玻璃的模數為 1. 8)和48g的30%四甲基氫氧化胺水溶液，攪拌均勻；混合溶液加熱至沸騰，加入90g納米 二氧化矽粉，繼續加熱至混合溶液變為透明。冷卻後混合溶液中加入138. 8g蒸餾水，得到 模數為7. 0的水玻璃，二氧化矽的含量為29. 4%。
[0037] 本實施例中適用於低溫油藏的堵劑體系由以下重量百分含量的組分組成：模數為 7. 0水玻璃3%、質子源供體0. 1%，餘量為水。製備方法包括以下步驟：（1)用蒸餾水配製40% 的模數為7. 0的水玻璃溶液和10%的質子源供體溶液；（2)按照下表3中所示配方在蒸餾 水中加入40%的模數為7. 0的水玻璃溶液和10%的質子源供體溶液，混勻即可。
[0038] 實施例50?72
[0039] 實施例50?72中高模數水玻璃的製備方法同實施例25。
[0040] 實施例50?72中適用於低溫油藏的堵劑體系及其製備方法除配方詳見下表3 夕卜，其他同實施例49。
[0041] 試驗例1 一凝膠性能試驗
[0042] 高模數水玻璃的凝膠性能測定：快速量取實施例1?72製備的均勻溶液轉入安瓿 瓶中，並將安踣瓶封口；將封口的安踣瓶置於20°C、35°C和50°C下考察其凝膠時間和凝膠 強度，測定數據詳見下表1、2、3，凝膠強度用代碼法表示。
[0043] 在20?50°C溫度條件下，採用1?20%實施例1 (模數為2. 8)、實施例2 (模數為 2. 4、實施例3 (模數為1. 8)的水玻璃和0. 1?4. 0%質子源供體形成的凝膠強度非常弱，不 適合作為低溫油藏的堵劑。
[0044] 表1實施例1?24中適用於低溫油藏的堵劑體系配方及凝膠性能
[0045]
【權利要求】
1. 一種適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：由以下重量百分含量的組分組成： 模數為4. 4?12的水玻璃3?20%、質子源供體0. 01?1%，餘量為水。
2. 根據權利要求1所述的適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：由以下重量百分 含量的組分組成：模數為4. 4?12的水玻璃8?15%、質子源供體0. 05?0. 5%，餘量為水。
3. 根據權利要求2所述的適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：由以下重量百分 含量的組分組成：模數為4. 4?12的水玻璃10?12%、質子源供體0. 1?0. 3%，餘量為水。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：所述的 模數為4. 4?12的水玻璃由低模數水玻璃與納米二氧化矽在四甲基氫氧化銨的作用下反 應製備。
5. 根據權利要求1-3任一項所述的適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：所述的 模數為4. 4?12的水玻璃的製備方法為：將低模數水玻璃溶液與25?35%的四甲基氫氧 化銨水溶液混勻後加熱至沸騰，加入納米二氧化矽，繼續加熱至混合溶液變為透明，冷卻， 在混合溶液中加入水即得。
6. 根據權利要求1-3任一項所述的適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：所述的 質子源供體為乙二醛、戊二醛或二者的任意組合。
7. 根據權利要求6所述的適用於低溫油藏的堵劑體系，其特徵在於：所述乙二醛與戊 二醛的質量比為1:1。
8. -種如權利要求1-3任一項所述的適用於低溫油藏的堵劑體系的製備方法，其特徵 在於：包括以下步驟：按照重量百分含量準確取各組分，將模數為4. 4?12的水玻璃、質子 源供體加入水中混勻即可。
9. 一種如權利要求1-3任一項所述的適用於低溫油藏的堵劑體系的製備方法，其特 徵在於：包括以下步驟：先將模數為4. 4?12的水玻璃和質子源供體分別配製成低濃度溶 液，再按照重量百分含量分別將低濃度溶液加入水中混勻即可。
【文檔編號】C09K8/46GK104140796SQ201310404593
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】羅懿, 李克智, 魏開鵬, 楊歡, 周勤, 劉嶽龍, 盧瑜林 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司華北分公司工程技術研究院