一种稠油低成本改性粘土类堵水剂及使用方法

摘要

本发明涉及一种稠油低成本改性粘土类堵水剂及使用方法。由以下重量份的组分制成：主剂为钠基膨润土10—15%、聚丙烯酰胺0.1—0.2%、超细油井水泥5—10%，外添加剂为A剂0.3%-0.45%、B剂2%、C剂2%，其余为清水配制；其中，所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％；本发明的该堵剂采用三段塞式注入方法，分别为早强段塞、胶体段塞和强化段塞，依次按顺序注入，该堵剂的特点是可实现低成本、大剂量、多段塞、低密度的油层深部封堵，具有较好的注入性能和封堵性能。

权利要求

1.一种稠油低成本改性粘土类堵水剂，其特征是由以下重量份的组分制成：主剂为钠基膨润土10—15%、聚丙烯酰胺0.1—0.2%、超细油井水泥5—10% ，外添加剂为A剂0.3%-0.45%、B剂2%、C剂2%，其余为清水配制；

其中，所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％；在常温条件下，将钠基膨润土加入到水中搅拌20分钟后，再将外添加剂慢慢加入到水中搅拌，最后加入聚丙烯酰胺和超细油井水泥，充分搅拌即可配成稠油无机深部堵水剂，堵水剂的浆体3

密度：1.20-1.35g/cm；

上述的聚丙烯酰胺的分子量为600～900万，水解度为15～30％，阴离子型；

上述的超细油井水泥为450目G级油井超细水泥，粒径中值D50≤10um。

2.一种稠油低成本改性粘土类堵水剂的使用方法，其特征是：堵水剂的注入顺序依次是早强段塞、胶体段塞、强化段塞，以下各组分按重量百分比计算，其中，（1）早强段塞：钠基膨润土10%、超细油井水泥5%、A剂0.3% 、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

（2）胶体段塞：钠基膨润土10%、聚丙烯酰胺0.1%、 A剂0.3%、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

（3） 强化段塞：钠基膨润土15%、超细油井水泥10%、A剂0.45% 、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％。

说明书

一种稠油低成本改性粘土类堵水剂及使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种稠油油田封堵水侵大孔道的堵水材料及方法，特别涉及一种稠油低成本改性粘土类堵水剂及使用方法。

背景技术

[0002] 受边底水控制的稠油油藏，在蒸汽吞吐开发的中后期易发生水侵现象，一旦稠油油藏见水后正常开发将难以维系。稠油水侵通道往往与热采过程中蒸汽波及范围有关，往往在采出程度高的部位更易水窜，同时也与稠油粘度有关，稠油粘度越高形成的水侵通道就越窄。目前现有的稠油无机颗粒型堵剂注入浆体密度较高、封堵强度高，但其运移距离较近，易发生近井地带堵塞； 而有机化学材料堵剂如冻胶、凝胶类堵剂，注入性好，但地下封堵适应性差、封堵强度低有效时间短，更重要的是耐温的机化学材价格高，无法满足大剂量注入要求。

[0003] 常规无机堵剂如粘土、木钙、粉煤灰、水泥等颗粒型堵剂具有封堵强度高、适应性强等特点，比较适合稠油油藏中后期大孔道封堵的需要，但常规无机堵剂容易发生近井地带堵塞，无法满足大剂量注入及深度堵水要求。有机堵剂堵剂虽然注入性好，但其封堵适应性差、封堵能力和强度较弱，更重要的有机堵剂耐温性能较差，而耐温的有机化学材价格过高，无法满足稠油油藏堵水的要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种采用无机材料生产，成本低廉、低密度、可实现大剂量深部堵水，封堵强度较高的稠油低成本改性粘土类堵水剂及使用方法。

[0005] 一种稠油低成本改性粘土类堵水剂，由以下重量份的组分制成：

[0006] 主剂为钠基膨润土10—15%、聚丙烯酰胺0.1—0.2%、超细油井水泥5—10% ，外添加剂为A剂0.3%-0.45%、B剂2%、C剂2%，其余为清水配制；

[0007] 其中，所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％；
在常温条件下，将钠基膨润土加入到水中搅拌20分钟后，再将外添加剂慢慢加入到水中搅拌，最后加入聚丙烯酰胺和超细油井水泥，充分搅拌即可配成稠油无机深部堵水剂，堵水剂的浆体密度：1.20-1.35g/cm3。

[0008] 上述的聚丙烯酰胺的分子量为600～900万，水解度为15～30％，阴离子型。

[0009] 上述的超细油井水泥为450目G级油井超细水泥，粒径中值D50≤10um 。

[0010] 本发明提到的一种稠油低成本改性粘土类堵水剂的使用方法，堵水剂的注入顺序依次是早强段塞、胶体段塞、强化段塞，以下各组分按重量百分比计算，

[0011] 其中，（1）早强段塞：钠基膨润土10%、超细油井水泥5%、A剂0.3% 、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

[0012] （2）胶体段塞：钠基膨润土10%、聚丙烯酰胺0.1%、 A剂0.3%、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

[0013] （3） 强化段塞：钠基膨润土15%、超细油井水泥10%、A剂0.45% 、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

[0014] 所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％。

[0015] 本发明的有益效果是：采用前置早强段塞，先占据通道并具有一定强度，为后续堵剂驻留提供保护。强化段塞封堵强度更高，提高堵剂的封口效果；

[0016] 其微观特点是：一是在钠基膨润土+水泥固化浆液中，通过离子交换、团粒化作用和凝硬反应形成以水化物为骨架的结石体；二是以膨润土+聚丙烯酰胺（HPAM）浆液中利用树脂和硅酸盐等添加剂形成网状结构的紊凝体，利用两种不同堵剂体系的组合形成对油藏大孔道的有效封堵。

具体实施方式

[0017] 本发明提到的一种稠油低成本改性粘土类堵水剂，由以下重量份的组分制成：

[0018] 主剂为钠基膨润土10—15%、聚丙烯酰胺0.1—0.2%、超细油井水泥5—10% ，外添加剂为A剂0.3%-0.45%、B剂2%、C剂2%，其余为清水配制；

[0019] 其中，所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％；
在常温条件下，将钠基膨润土加入到水中搅拌20分钟后，再将外添加剂慢慢加入到水中搅拌，最后加入聚丙烯酰胺和超细油井水泥，充分搅拌即可配成稠油无机深部堵水剂，堵水剂的浆体密度：1.20-1.35g/cm3。

[0020] 上述的聚丙烯酰胺的分子量为600～900万，水解度为15～30％，阴离子型。

[0021] 上述的超细油井水泥为450目G级油井超细水泥，粒径中值D50≤10um 。

[0022] 钠基膨润土是根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量来划分：碱性系数大于或等于1的为钠基膨润土。

[0023] 本发明提到的一种稠油低成本改性粘土类堵水剂的使用方法，堵水剂的注入顺序依次是早强段塞、胶体段塞、强化段塞，以下各组分按重量百分比计算，

[0024] 其中，（1）早强段塞：钠基膨润土10%、超细油井水泥5%、A剂0.3% 、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

[0025] （2）胶体段塞：钠基膨润土10%、聚丙烯酰胺0.1%、 A剂0.3%、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

[0026] （3） 强化段塞：钠基膨润土15%、超细油井水泥10%、A剂0.45% 、B剂2% 、C剂2%，其余为清水配制；

[0027] 所述的A剂为碳酸钠30%、烷基磺酸钠20%、磺化酚醛树脂50%；B剂为硅酸钠80%、三乙醇胺10%、过硫酸铵10%；C剂为铝酸钠60％，硫酸钠25％，氧化硅10％，氧化钙5％。

[0028] 主剂为钠基膨润土10—15%、聚丙烯酰胺0.1—0.2%、超细油井水泥5—10% ，外添加剂为A剂0.3%-0.45%、B剂2%、C剂2%，其余为清水配制；

[0029] 实施例1：

[0030] 在常温20℃条件下，将800kg钠基膨润土（200目）和24kg A剂加入到8m3水中充分搅拌20分钟，再分别称取140kg的 B剂和140kg的C剂加入混合液中搅拌，最后加入400kg450目G级油井水泥充分搅拌后得到早强段塞堵剂。

[0031] 在常温20℃条件下，将800kg钠基膨润土（200目）和24kg A剂加入到8m3水中充分搅拌20分钟，再称取140kg的 B剂和140kg的C剂加入混合液中搅拌，最后加入8kg聚丙烯酰胺（HPAM）充分搅拌30分钟后得到胶体段塞堵剂。

[0032] 在常温20℃条件下，将1200kg钠基膨润土（200目）和36kg A剂加入到8m3水中充分搅拌20分钟，再分别称取140kg的B剂和140kg的C剂加入混合液中搅拌，最后加入800kg450目G级油井水泥充分搅拌后得到强化段塞堵剂。

[0033] 本发明提到的堵水剂体系封堵特性具有两个微观特点：一是在钠基膨润土+水泥固化浆液中，通过离子交换、团粒化作用和凝硬反应形成以水化物为骨架的结石体；二是以膨润土+聚丙烯酰胺（HPAM）浆液中利用树脂和硅酸盐等添加剂形成网状结构的紊凝体，利用两种不同堵剂体系的组合形成对油藏大孔道的有效封堵。

[0034] 稠油热采井经过多周期的开采，近井地带大量稠油被采出，对地层砂冲刷剥蚀也相对严重，近井地带整体水侵孔道较大，堵剂有效堵难度较大，因此在段塞设计中采用前置早强段塞，先占据通道并具有一定强度，为后续堵剂驻留提供保护。强化段塞封堵强度更高，提高堵剂的封口效果。封堵强度为强化段塞>早强段塞>，注入顺序为早强段塞—胶体段塞—强化段塞。

[0035] 试验条件：实验使用单管模型，填砂管直径2．5cm，长度19．5cm。实验中将模型置入地层温度下水浴，测定填砂管的堵前渗透率，然后注入一定孔隙体积堵剂，恒温一定时问再测定填砂管的堵后渗透率，计算堵水率和残余阻力系数。

[0036] 试验条件：单管模型在80℃条件下研究堵剂封堵能力，采用条件基本相同的三组模型(1#、2#、3#)进行实验。模型均注入0.5PV,其中2#分3次交替注入，总计0.5PV，注入堵剂后恒温24h测定封堵率。备注：（1#早强段塞；2#胶体段塞；3#强化段塞）[0037]实验参数 1# 2# 3#
孔隙体积(mL) 35.2 37 34.9
堵前渗透率(um2) 10.02 9.46 9.46
堵后渗透率(um2) 0.45 0.87 0.0088
封堵率(％) 95.6 90.8 99.9
残余阻力系数 422.7 80.9 1375