對縫洞型油藏進行堵水的方法
2023-06-11 22:55:16
專利名稱：對縫洞型油藏進行堵水的方法
技術領域：
本發明涉及油藏化學堵水領域，特別是一種適用於縫洞型油藏的堵劑及使用該堵劑進行油藏堵水的方法，能夠實現高含水油井的有效治理。
背景技術：
碳酸鹽巖油藏石油地質儲量和產量佔世界石油地質儲量和產量的50% -60%，在國內外的油氣田開發中一直佔有重要的地位。碳酸鹽巖油藏類型多祥，主要有大型隆起、生物礁、潛山油藏等，其主要儲集空間類型包括原生孔隙、次生孔隙、溶蝕孔隙和裂縫，部分油氣藏發育大型的溶蝕縫、洞系統。碳酸鹽巖油藏儲集體形態決定了此類油藏具有建產快，底水極易錐進的特點，並且在縫洞型油藏中尤為突出。油井底水錐進後沿井筒產出，抑制上部儲層產油，導致油井過早高含水，影響油藏開發效果。堵水是有效治理底水錐進，釋放上部潛力，恢復油井產能的主要手段之一。堵水就是控制水油比或控制產水，其實質是改變水在地層中的流動特性，即改變水在地層中的滲透規律。堵水作業根據施工對象的不同，分為油井(生產井)堵水和水井 (注入井)調剖ニ類。其目的是補救油井的固井技術狀況和降低水淹層的滲透率(調整流動剖面)，提高油層的採收率。堵劑一般是指用於生產井堵水的處理劑。油田中採用的堵水方法分為機械堵水和化學堵水兩類，化學法堵水是化學堵劑的化學作用對出水層造成堵塞，機械法堵水是用分隔器將出水層位在井筒內卡開，以阻止水流入井內。就目前應用和發展情況看，主要是應用化學堵水。根據堵劑對油層和水層的堵塞作用，化學堵水可分為非選擇性堵水和選擇性堵水；根據施工要求還有永久堵和暫堵。非選擇性堵水是指堵劑在油層中能同時封堵油層和水層的化學剤；選擇性堵水是指堵劑只與水起作用，而不與油起作用，故只在水層造成堵塞而對油層影響甚微。根據分散介質的不同，選擇性堵劑有水基堵劑、油基堵劑和醇基堵劑、 聚合物凝膠堵劑等；非選擇性堵劑有水泥、固體顆粒、熱固性樹脂、無機鹽沉澱等。前期針對縫洞型碳酸鹽巖油井堵水主要採用水泥、石灰乳、樹脂、凝膠、凍膠等堵劑，但是堵水有效率和增油效果均不是很理想。以塔河油田奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏為例，該油田從2001年開展堵水試驗以來，總的堵水有效率不到60%，有效率低的主要原因包括兩個方面ー是，堵劑密度大，在堵水施工過程中極易發生漏失，堵劑難以有效駐留，導致堵水無效；ニ是，強度高的堵劑選擇性不強，選擇性強的堵劑強度不夠，導致堵水無效或有效期短。因此，需要探索ー種適合此類油井的堵劑及堵水，以提高堵水效果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有縫洞型油藏用堵劑密度大、強度與選擇性存在矛盾等缺陷，提供了一種對縫洞型油藏的進行堵水的方法，在縫洞型油藏堵水過程中， 不會因密度原因導致堵劑漏失，且堵劑能有效駐留封堵出水通道；堵水中的油、水選擇性和堵劑強度高，實現了高強度選擇性堵水。針對縫洞型油藏儲集空間大，流體易於通過密度相互置換的優勢，本發明使用密度介於原油、地層水之間，且油水不分散的堵劑體系，利用地層水、堵劑、原油三者之間的重力，使得堵劑選擇性在油水界面上駐留並自動鋪展，且其固化後在油水界面上形成隔板，阻止底水過快上侵。本發明適用於地層水密度在I. 09g/cm3以上的高鹽碳酸鹽巖縫洞型油藏選擇性堵水。為了解決上述技術問題，本發明提供的第一技術方案是，對縫洞型油藏進行堵水的方法，該方法包括選用如下成份的堵劑，以質量百分比計，該堵劑包括水泥 5. 24-9. 36%、微矽 3. 03-5. 35%、鈉基膨潤土 4. 01-5. 43%、聚合物分散劑 0. 52-0. 55%、緩凝劑0. 17-0. 40 %、以碳酸鈉計佔0. 0008-0. 0011%的碳酸鈉水溶液以及水餘量，其中，該堵劑的水灰比為4. 07-6. 28 ;將所述堵劑注入油井中，悶井至少72小時後，開井生產。本發明所述水灰比是指堵劑中水質量/固體成分質量的值。前述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，所述堵劑用量設計為酸壓模擬裂縫體積或溝通儲集體時堵劑用量為壓裂液用量的1/2-2/3 ;未經酸壓井時以封堵井段5-20m3/m，優選 6. 182-8. 547m3/mo本發明對壓裂液沒有特殊要求，常規市售壓裂液均可應用於本發明。優選的壓裂液其主要成分是=HPG瓜膠、助排劑、破乳劑、殺菌劑、PH調節劑、降阻劑、有機硼交聯劑、溫度穩定劑、粘土穩定劑等。需要說明的是，凡是本領域常用的用作PH值調節劑、破乳劑、殺菌劑、助排劑、溫度穩定劑、粘土穩定劑、交聯劑的那些試劑均可用於本申請中，例如，助排劑可以為烷基酚聚氧こ烯醚，破乳劑可以為環氧こ烷環氧丙烷共聚物，降阻劑可以為聚丙烯醯胺及其衍生物，殺菌劑可以為十二烷基ニ甲基苄基氯化銨或異噻唑啉酮，溫度穩定劑可以為ーこ醇胺、三こ醇胺或こニ胺，粘土穩定劑可以為三甲基叔胺及其鹽酸與環氧氯丙烷反應合成生成的三甲基羥丙基季銨鹽。前述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，按照300-800L/min排量，將所述堵劑注入油井中。前述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，以質量百分比計，所述堵劑包括水泥 5. 74-8. 25%、微矽 3. 28-4. 72%、鈉基膨潤土 4. 72-5. 43%、聚合物分散劑 0. 53-0. 54%、緩凝劑0. 19-0. 33%、以碳酸鈉計佔0. 0009-0. 0011 %的碳酸鈉水溶液以及水餘量，其中，該堵劑的水灰比為4. 37-5. 72。在上述堵劑中，所述水泥的作用是提供材料固化後的強度。所述水泥優選超細水泥，達到次納米級，其中值粒徑D5tl小於等於I y m,優選0. 8-1 u m ;最大粒徑Dmax不超過 1811111，80%以上顆粒尺寸在511111以下。在上述堵劑中，所述微矽(矽灰)是在冶煉矽鐵合金或エ業矽時，通過煙道排出的矽蒸汽氧化後，經收塵器收集得到的以無定形ニ氧化矽為主要成分的產品，其作用是提高堵劑固化後的強度，採用納米尺寸的微矽(WG)更有利於增加強度，其中值粒徑D5tl在 20-60nm 之間。在上述堵劑中，所述鈉基膨潤土，其作用是增加堵劑的膨潤性、粘結性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性。本發明所用鈉基膨潤土選擇常規鑽井級膨潤土均可，即符合國標GB/ T 5005-2010鑽井液材料規範的鈉基膨潤土即可用於本發明。
在上述堵劑中，所述緩凝劑的作用是延緩堵劑的固化時間，保持其可塑性。本發明所用緩凝劑選擇一般水泥用緩凝劑均可，例如木質素磺酸鹽及其衍生物、低分子量纖維素及其衍生物、羥基羧酸、有機膦酸、硼酸或其鹽或複合物，優選有機膦酸，例如こニ胺四甲叉膦酸鈣(こニ胺四亞甲基膦酸鈣)、こニ胺四甲叉膦酸鈉(こニ胺四亞甲基膦酸鈉)、こニ 胺五甲叉膦酸(こニ胺五亞甲基膦酸)。在上述堵劑中，所述聚合物分散劑的作用是提高固化顆粒的漿體穩定性，可選纖維素類、非水解聚丙烯醯胺等聚合物，優選粘均分子量在100萬左右的羥こ基纖維素。在上述堵劑中，所述碳酸鈉水溶液的作用是抑制漿體中膨潤土所含鈣鎂離子，防止其促凝影響漿體穩定性。本發明所用堵劑中的水分含量較高，通過提高堵劑的水灰比，降低堵劑的密度。 本發明堵劑的密度可控制在1.07-1. 14g/cm3，固化前後密度不變，此時水灰質量比達到 4. 07-6. 28。本發明堵劑固化時間為48-72h，固化強度為0. 22-0. 43MPa。本發明所用堵劑的製備方法包括按照質量百分比，將固相的水泥、微矽、鈉基膨潤土、聚合物分散劑混合均勻，得到固相混合灰；按照質量百分比，將緩凝劑、碳酸鈉水溶液、水混合均勻，得到混合溶液；然後攪拌下逐漸將所述固相混合灰加入到所述混合溶液中，形成混合的堵劑。採用本發明的對縫洞型油藏進行堵水的方法，至少具有如下有益效果本發明使用密度介於高礦化度地層水和原油之間的堵劑對縫洞型油藏進行堵水，由於所用堵劑密度低，可以有效地防止堵劑因重力原因導致漏失；本發明使用的堵劑其是油、水不分散體系， 將堵劑注入地層後，可以駐留在縫洞體的油水界面上固化，實現選擇性封堵；本發明堵水方法具有良好的泵注性能，能夠確保施工注入安全。
圖I是實施例I的堵劑的動態稠化曲線。
圖2是實施例2的堵劑的動態稠化曲線。
圖3是實施例3的堵劑的動態稠化曲線。
圖4是實施例4的堵劑的動態稠化曲線。
圖5是實施例5的堵劑的動態稠化曲線。
圖6是實施例6的堵劑的動態稠化曲線。
圖7TH10421井堵水前後生產曲線。
具體實施方式
為充分了解本發明之目的、特徵及功效，藉由下述具體的實施方式，對本發明做詳細說明。
針對縫洞型油藏儲集空間大，流體易於通過密度相互置換的優勢，本發明採用密
度介於原油、地層水之間，且油水不分散的堵劑體系，利用地層水、堵劑、原油三者之間的重力，使得堵劑選擇性在油水界面上駐留並自動鋪展，且其固化後在油水界面上形成隔板，阻止底水過快上侵。本發明適用於地層水密度在I. 09g/cm3以上的高鹽碳酸鹽巖縫洞型油藏選擇性堵水，本發明所用堵劑體系能夠耐高溫(130°C)、耐高鹽(23X 104mg/L)。
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對縫洞型油藏進行堵水的方法，該方法包括選用如下成份的堵劑，以質量百分比計，該堵劑包括:水泥5. 24-9. 36%、微矽3. 03-5. 35%、鈉基膨潤土 4. 01-5. 43%、聚合物分散劑0. 52-0. 55%、緩凝劑0. 17-0. 40%、以碳酸鈉計佔0. 0008-0. 0011%的碳酸鈉水溶液以及水餘量，其中，該堵劑的水灰比為4. 07-6. 28 ;將所述堵劑注入油井中，悶井至少72小時後，開井生廣。下面通過具體的實施例來闡述本發明，本領域技術人員應當理解的是，這不應被理解為對本發明權利要求範圍的限制。實施例中所用的原料購買自常規市售，羥こ基纖維素購買自庫爾勒戴威德石油科技有限公司，型號HEC-3。縫洞型油藏常規堵水エ藝用封ロ劑均可應用於本發明，以下實施例中所用封ロ劑主要成分為密度I. 5-1. 8g/cm3的固井水泥。下面實施例中產品分析時所用的堵劑製備方法、測定裝置和測定方法均參照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法，具體說明如下密度測定裝置和方法採用加壓液體密度計，按照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第6條水泥漿密度測定的方法進行測定。失水測定裝置和方法採用高溫高壓失水儀，按照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第10條靜失水試驗的方法進行測定。析水及穩定性測定方法採用250mL玻璃量筒，按照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第15. 5條在室溫環境靜置水泥漿的游離液試驗的方法進行測定。靜置2h，測量游離液體積精確至±0. 2mL。堵劑塊製備方法和抗壓強度測試方法按照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第7條油井模擬抗壓強度試驗的方法，採用50. 8mmX50. 8mmX50. 8mm標準試模,在油藏溫度下養護和製備堵劑塊，採用壓カ試驗機測定抗壓強度。稠化測定方法按照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第9條油井模擬稠化時間試驗的方法，在油藏溫度、壓カ下採用高溫高壓稠化儀進行測定。靜止固化時間測定方法採用50. 8mmX50. 8mmX50. 8mm標準試模,高溫高壓養護 (120。。，20. 7MPa)，每間隔12h取出考察是否完全固化，養護方法按照GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第7條油井模擬抗壓強度試驗。流動度測定方法將堵劑迅速注入截錐圓模內，用刮刀刮平，將截錐圓模按垂直方向提起，同時開始記時，任堵劑在玻璃板上流動至30s時，用直尺量取流淌部分互相垂直的兩個方向的最大直徑，平均值即為流動度。堵劑製備實施例實施例I先將水泥(D50為 I ii m) 45g (5. 24 % 質量)、微矽(D50 為 60nm) 26g (3. 03 % 質量)、鈉基膨潤土 40g(4. 66%質量)、羥こ基纖維素(粘均分子量在100萬)4. 7g(0. 55%質量)混和，配成混合灰；將こニ胺四亞甲基膦酸鈣I. 5g(0. 17%質量)、質量濃度1%的碳酸鈉水溶液0.8g(0.09%質量)加入至裝有741g水(86. 26%質量)的槳葉式攪拌器中，配成混合溶液，然後再將混合灰緩慢加入混合溶液中，攪拌均勻，形成實驗室堵劑樣品1#。該樣品水灰比為6. 28。實施例2
先將水泥(D50為 0. 9 ii m) 49g (5. 74 % 質量)、微矽(D50 為 50nm) 28g (3. 28 % 質量)、 鈉基膨潤土 43g(5. 03%質量)、羥こ基纖維素(粘均分子量在100萬)4. 6g(0. 54%質量) 混和，配成混合灰；將こニ胺四亞甲基膦酸鈉I. 6g(0. 19%質量)、質量濃度1%的碳酸鈉水溶液0.86g(0. 10%質量)加入至裝有727g水(85. 12%質量)的槳葉式攪拌器中，配成混合溶液，然後再將混合灰緩慢加入混合溶液中，攪拌均勻，形成實驗室堵劑樣品2#。該樣品水灰比為5. 72。實施例3先將水泥(05。為0.911111)548(6.38%質量)、微矽(D5。為40nm) 3Ig (3. 66%質量)、 鈉基膨潤土 46g(5. 43%質量)、羥こ基纖維素(粘均分子量在100萬)4. 5g(0. 54%質量) 混合，配成混合灰；將こニ胺五亞甲基膦酸2. Og (0. 24%質量)、質量濃度I %的碳酸鈉水溶液0.92g(0. 11%質量)加入至裝有708g水(83. 64%質量)的槳葉式攪拌器中，配成混合溶液，然後再將混合灰緩慢加入混合溶液中，攪拌均勻，形成實驗室堵劑樣品3#。該樣品水灰比為5. 11。實施例4先將水泥(D50為 0. 9 ii m) 64g (7. 26 % 質量)、微矽(D50 為 40nm) 36g (4. 09 % 質量)、 鈉基膨潤土 46g(5. 22%質量)、羥こ基纖維素(粘均分子量在100萬)4. 7g(0. 53%質量) 混合，配成混合灰；將こニ胺五亞甲基膦酸2. 4g(0. 27%質量)、質量濃度1%的碳酸鈉水溶液0. 92g(0. 10%質量)加入至裝有727g(85. 52%質量)水的槳葉式攪拌器中，配成混合溶液，然後再將混合灰緩慢加入混合溶液中，攪拌均勻，形成實驗室堵劑樣品4#。該樣品水灰比為4. 72。實施例5先將水泥(D50為 0.8iim)70g(8.25% 質量)、微矽(D50 為 30nm) 40g (4. 72 % 質量)、 鈉基膨潤土 40g(4. 72%質量)、羥こ基纖維素(粘均分子量在100萬)4. 5g(0. 53%質量) 混合，配成混合灰；將こニ胺四亞甲基膦酸鈉2. 8g(0. 33%質量)、質量濃度1%的碳酸鈉水溶液0. 8g(0. 09%質量)加入至裝有690g(81.36%質量)水的槳葉式攪拌器中，配成混合溶液，然後再將混合灰緩慢加入混合溶液中，攪拌均勻，形成實驗室堵劑樣品5#。該樣品水灰比為4. 37。實施例6先將水泥(D50為 0. 8 ii m) 70g (9. 36 % 質量)、微矽(D50 為 20nm) 40g (5. 35 % 質量)、 鈉基膨潤土 30g(4. 01%質量)、羥こ基纖維素(粘均分子量在100萬)3. 9g(0. 52%質量) 混合，配成混合灰；將こニ胺四亞甲基膦酸鈣3. Og (0. 40%質量)、質量濃度1%的碳酸鈉水溶液0. 6g(0. 08%質量)加入至裝有600g(80. 27%質量)水的槳葉式攪拌器中，配成混合溶液，然後再將混合灰緩慢加入混合溶液中，攪拌均勻，形成實驗室堵劑樣品6#。該樣品水灰比為4. 07。效果實驗實施例I採用GB/T 19139-2003油井水泥試驗方法中第7條油井模擬抗壓強度試驗，將堵劑1#-6#漿體密封在試模中，高溫高壓養護(120°C，20. 7MPa)48h，固化後形成等體積的堵劑塊。
然後將1#-6#堵劑塊放置在煤油和密度I. 14g/cm3的地層水(地層水密度I. Hg/ cm3，礦化度23X 104mg/L，鈣鎂離子含量約lX104mg/L)之間，可見堵劑塊漂浮在油水界面之上，表明由於堵劑的密度介於高礦化度地層水和原油之間，因此可在縫洞體系的油水界面上自動鋪展。實施例2採用上述方法，對堵劑1#_6#進行測試，結果如下表所示
權利要求
1.一種對縫洞型油藏進行堵水的方法，該方法包括選用如下成份的堵劑，以質量百分比計，所述堵劑包括:水泥5. 24-9. 36%、微矽3. 03-5. 35%、鈉基膨潤土 4. 01-5. 43%、聚合物分散劑O. 52-0. 55%、緩凝劑O. 17-0. 40%、以碳酸鈉計佔O. 0008-0. 0011%的碳酸鈉水溶液以及水餘量，其中，該堵劑的水灰比為4. 07-6. 28 ;將所述堵劑注入油井中，悶井至少72小時後，開井生產。
2.根據權利要求I所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，所述堵劑用量設計為酸壓模擬裂縫體積或溝通儲集體時堵劑用量為壓裂液用量的1/2-2/3 ;未經酸壓井時以封堵井段5-20m3/m，優選6. 182-8. 547mVm計算。
3.根據權利要求I或2所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，按照 300-800L/min排量，將所述堵劑注入油井中。
4.根據權利要求1-3任一項所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，以質量百分比計，所述堵劑包括水泥5. 74-8. 25 %、微矽3. 28-4. 72 %、鈉基膨潤土 4. 72-5. 43 %、聚合物分散劑O. 53-0. 54 %、緩凝劑O. 19-0. 33 %、以碳酸鈉計佔O.0009-0. 0011%的碳酸鈉水溶液以及水餘量，其中，該堵劑的水灰比為4. 37-5. 72。
5.根據權利要求1-4任一項所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，所述水泥中值粒徑D5tl為小於等於I μ m，優選O. 8-1 μ m。
6.根據權利要求1-5任一項所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，所述微矽的中值粒徑D5tl在20-60nm之間。
7.根據權利要求1-6任一項所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，所述緩凝劑是乙二胺四亞甲基膦酸鈣、乙二胺四亞甲基膦酸鈉或乙二胺五亞甲基膦酸。
8.根據權利要求1-7任一項所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，所述聚合物分散劑是粘均分子量在100萬的羥乙基纖維素。
9.根據權利要求1-8任一項所述的對縫洞型油藏進行堵水的方法，其特徵在於，所述堵劑的密度是I. 07-1. 14g/cm3,固化強度為O. 22-0. 43MPa。
全文摘要
本發明提供一種對縫洞型油藏進行堵水的方法，尤其適用於高礦化度縫洞型油藏。該方法包括選用如下成份的堵劑，以質量百分比計，所述堵劑包括水泥5.24-9.36％、微矽3.03-5.35％、鈉基膨潤土4.01-5.43％、聚合物分散劑0.52-0.55％、緩凝劑0.17-0.40％、以碳酸鈉計佔0.0008-0.0011％的碳酸鈉水溶液以及水餘量，其中，該堵劑的水灰比為4.07-6.28；按照300-800L/min排量，將所述堵劑注入油井中，悶井72小時後，開井生產；其中用量設計為酸壓模擬裂縫體積或溝通儲集體時壓裂液用量的1/2-2/3，未經酸壓井以封堵井段5-20m3/m計算。本發明所用堵劑密度1.09-1.14g/cm3，固化前後密度不變，固化強度0.22-0.43MPa，在縫洞型油藏堵水過程中，不會因密度原因導致堵劑漏失，且堵劑能有效駐留油水界面，選擇性封堵出水通道。
文檔編號E21B33/13GK102587858SQ20121006184
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者張志宏, 李亮, 李勇, 李子甲, 楊建清, 焦保雷, 王雷, 董斌 申請人:中國石油化工股份有限公司