一種緩交聯凝膠及其製備方法與流程
2024-03-27 03:40:05
本發明屬於調剖調驅工作液成膠時間改進技術領域，尤其是一種緩交聯凝膠及其製備方法。
背景技術：
隨著油田注水開發進入後期，油層非均質性導致出現明顯水流通道，採出液含水越來越高，為了解決這個問題，油田常使用調剖調驅作業，由其緩解注水過早通過孔道採出而導致採油效果降低的問題。調剖是指從注水井進行的封堵高滲透層的作業，可以調整注水層段的吸水剖面，減少油井的產水，調驅是儘量封堵水層，打通油層，可驅出油層的殘餘油，提高採收率。但調剖調驅作業過程中要求注入液入井前不交聯，注入地層後交聯成半固體狀態的聚合物凝膠(由聚丙烯醯胺與金屬離子交聯形成的半流動狀態物質)，產生調剖調驅效果，但目前常規藥劑存在交聯時間過快(僅數小時)，注入過程壓力不斷升高的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供成膠時間長、效果好的一種緩交聯凝膠。
本發明採取的技術方案是：
一種緩交聯凝膠，其特徵在於：包括調剖工作液、調驅工作液中的任意一種或兩種，
所述調剖工作液和調驅工作液均包括按重量百分比混合的以下組分：
而且，所述調剖工作液包括按重量百分比混合的以下組分：
而且，所述調驅工作液包括按重量百分比混合的以下組分：
而且，所述陰離子聚丙烯醯胺的分子量為1200萬。
而且，所述聚穀氨酸的分子量為18～22萬。
本發明的另一個目的是提供一種緩交聯凝膠的製備方法，其特徵在於：包括以下步驟：
⑴在攪拌的狀態下，將聚穀氨酸加入水中；
⑵當無絮狀不溶物後緩慢加入陰離子聚丙烯醯胺，繼續攪拌；
⑶無明顯魚眼後加入重鉻酸鈉，最後加入亞硫酸鈉製得成品。
本發明的優點和積極效果是：
本發明中，原料為陰離子聚丙烯醯胺、聚穀氨酸、重鉻酸鈉、亞硫酸鈉和水，首先在水中加入聚穀氨酸，完全溶解後加入陰離子聚丙烯醯胺，攪拌均勻後加入重鉻酸鈉，最後加入亞硫酸鈉製得成品。通過控制加藥順序，使6價鉻離子先與聚穀氨酸絡合為具有一定穩定性的分子團，游離的6價鉻離子被亞硫酸鈉還原為3價鉻離子，3價鉻離子與聚丙烯醯胺交聯成網狀結構的凝膠，由絡合狀態的6價鉻離子的解離速度控制3價鉻離子與聚丙烯醯胺的交聯速度，從而延緩最終的成膠時間。另外，由於聚穀氨酸有很強的鎖水功能，導致凝膠不易析水破膠，增強了凝膠的穩定性，保證在作業過程中不產生明顯交聯反應，因此注入壓力不會明顯升高，而且該工作液注入地層後仍然會交聯成半流動狀態聚合物凝膠，從而產生調剖調驅效果。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本發明的保護範圍。
一種緩交聯凝膠，本發明的創新在於：包括調剖工作液、調驅工作液中的任意一種或兩種，
所述調剖工作液和調驅工作液均包括按重量百分比混合的以下組分：
其中，調剖工作液優選方案是：包括按重量百分比混合的以下組分：
調驅工作液優選方案是：包括按重量百分比混合的以下組分：
陰離子聚丙烯醯胺的分子量為1200萬。所述聚穀氨酸的分子量為18～22萬。
上述調剖工作液和調驅工作液的製備方法相同，具體是：包括以下步驟：
⑴在攪拌(轉速150～200rpm)的狀態下，將聚穀氨酸加入水(可以是注入水)中；
⑵攪拌10分鐘後觀察，當無絮狀不溶物後緩慢加入陰離子聚丙烯醯胺，繼續攪拌40～60分鐘；
⑶無明顯魚眼(聚丙烯醯胺完全溶解)後加入重鉻酸鈉，最後加入亞硫酸鈉製得成品。
調剖工作液、調驅工作液在注入過程中壓力不會升高，注入地層後交聯粘度能夠產生調剖(調驅)效果，數據比較見表1：
表1：調剖工作液、調驅工作液分別與對照組比較後的檢測結構
數據顯示，與未添加聚穀氨酸體系相比，本發明體系能夠大幅延長交聯時間，從而確保在注入過程中注入液不會發生明顯交聯，因此注入液粘度不會大幅增加，注入壓力平穩，注入液進入地層後緩慢交聯並產生調剖(調驅)效果；而未添加聚穀氨酸體系注入液在注入過程中就產生了明顯交聯反應，導致注入液粘度大幅增加，注入壓力升高，影響施工效果(極端情況下導致注入困難)，同時，已交聯注入液經過井底炮眼位置時受到強力剪切導致凝膠破碎，最終影響調剖(調驅)效果。
實施例1
大港油田某注水井日注水量約80m3，注水壓力1.0MPa，周邊油井出液綜合含水達80％以上，判斷油層內部明顯有水流大孔道，需要進行調剖作業。
施工現場為2個10m3攪拌罐進行藥劑配製，通過柱塞泵與注水井口連接注入到油層產生調剖效果。
工作液配方：陰離子聚丙烯醯胺0.3％，聚穀氨酸0.02％，重鉻酸鈉0.1％，亞硫酸鈉0.1％，當地注水99.48％。
配製過程：一個10m3攪拌罐中注入約8立方米當地注水，開啟攪拌，按照0.02％加入聚穀氨酸，攪拌約10min後加入聚丙烯醯胺至終濃度0.3％，繼續攪拌1h，然後加入0.1％的重鉻酸鉀，攪拌10min，最後加入0.1％的亞硫酸鈉，繼續攪拌約1h開啟注水泵注入井下，同時，另一攪拌罐開始配製調剖工作液，交替注入。
該施工項目共注入調剖工作液400m3，注入速度3.3m3/h，初始注入壓力1.2MPa。
施工效果：施工結束注入壓力由1.2MPa升高到2.5MPa，恢復正常注水後15d左右周邊受益油井含水有明顯下降(含水降低5個百分點以上)，施工結束1個月周邊受益油井綜合含水由施工前82.6％降低至71.2％，施工有效期達6個月以上，有效期內累計增油658t。
實施例2
華北油田某區塊井組產液綜合含水已接近90％，且已經經過多次調剖作業，但調剖效果越來越差，有效期短及增油效果不理想，分析原因為該區原油粘度較高(50℃粘度10～20mPa*s)，導致調剖後注水驅油效果不佳。
因此，為提高驅油效果，增加注水粘度，採用含聚穀氨酸的調驅工作液進行驅油試驗。
井組狀況：該井組包含1個注水井，周邊4個受益油井，日注水量120m3，注水壓力2.5MPa。
工作液配方：陰離子聚丙烯醯胺0.2％，聚穀氨酸0.04％，重鉻酸鈉0.05％，亞硫酸鈉0.05％，當地注水99.66％。
配製過程：一個10m3攪拌罐中注入約10m3當地注水，開啟攪拌，按照0.04％加入聚穀氨酸，攪拌約10min後加入聚丙烯醯胺至終濃度0.2％，繼續攪拌1h，然後加入0.05％的重鉻酸鉀，攪拌10min，最後加入0.05％的亞硫酸鈉，繼續攪拌約40min開啟注水泵注入井下，另一攪拌罐開始配製調驅工作液，交替注入。
該施工項目共注入調驅工作液3600m3，注入速度5.0m3/h，初始注入壓力2.8MPa。
施工效果：施工結束注入壓力由2.8MPa升高到4.2MPa，恢復正常注水後周邊受益油井含水有明顯下降(含水降低5個百分點以上)，施工結束1個月周邊受益油井綜合含水由施工前88.5％降低至65.7％，施工有效期達12個月以上，有效期內累計增油1532t。
實施例3
大港油田某井組日注水量約100m3，注水壓力只有0.5MPa，受益油井綜合含水達到90％以上，且該區原油粘度較高(50℃粘度10～15mPa*s)，前期調剖後有效期短，增油效果不佳，研究院經調研決定進行調剖+調驅組合施工。
調剖工作液配方：陰離子聚丙烯醯胺0.3％，聚穀氨酸0.02％，重鉻酸鈉0.1％，亞硫酸鈉0.1％，當地注水99.48％。
調驅工作液配方：陰離子聚丙烯醯胺0.2％，聚穀氨酸0.04％，重鉻酸鈉0.05％，亞硫酸鈉0.05％，當地注水99.66％。
調剖工作液配製過程：一個10m3攪拌罐中注入約8m3當地注水，開啟攪拌，按照0.02％加入聚穀氨酸，攪拌約10min後加入聚丙烯醯胺至終濃度0.3％，繼續攪拌1h，然後加入0.1％的重鉻酸鉀，攪拌10min，最後加入0.1％的亞硫酸鈉，繼續攪拌約1h開啟注水泵注入井下，同時，另一攪拌罐開始配製調剖工作液，交替注入。
調驅工作液配製過程：藥劑濃度按照調驅工作液配製，其它同上。
該項目先注入500m3調剖工作液，後注入3000m3調驅工作液，注入速度4.16m3/h，初始注入壓力0.6MPa。
施工效果：施工結束注入壓力由0.6MPa升高到2.8MPa，周邊受益油井含水有明顯下降(含水降低5個百分點以上)，施工結束15d周邊受益油井綜合含水由施工前92.5％降低至54.7％，施工有效期達12個月以上，有效期內累計增油2784t。
本發明中，原料為陰離子聚丙烯醯胺、聚穀氨酸、重鉻酸鈉、亞硫酸鈉和水，首先在水中加入聚穀氨酸，完全溶解後加入陰離子聚丙烯醯胺，攪拌均勻後加入重鉻酸鈉，最後加入亞硫酸鈉製得成品。通過控制加藥順序，使6價鉻離子先與聚穀氨酸絡合為具有一定穩定性的分子團，游離的6價鉻離子被亞硫酸鈉還原為3價鉻離子，3價鉻離子與聚丙烯醯胺交聯成網狀結構的凝膠，由絡合狀態的6價鉻離子的解離速度控制3價鉻離子與聚丙烯醯胺的交聯速度，從而延緩最終的成膠時間。另外，由於聚穀氨酸有很強的鎖水功能，導致凝膠不易析水破膠，增強了凝膠的穩定性，保證在作業過程中不產生明顯交聯反應，因此注入壓力不會明顯升高，而且該工作液注入地層後仍然會交聯成半流動狀態聚合物凝膠，從而產生調剖(調驅)效果。