一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体6～10％，丙烯酸1.0～2％，N.N‑亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.03％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。该调剖剂属于地下合成凝胶调剖剂，其注入粘度低、进入水窜通道后可反应生成高强度凝胶，所得凝胶具有较高的强度和较好的弹性变形特性，能有效控制裂缝(尤其对不稳定裂缝)扩张变形引起的水窜，达到封堵水窜通道、改变水驱方向、提高注水驱油效率的目的，且涉及的制备成本低、施工快捷、安全可靠，环境友好，具有重要的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂及其制备方法和应用
本专利技术属于石油开采领域，具体涉及一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂及其制备方法和应用。
技术介绍
调剖技术是注水开发油田的一种控水稳产、增产技术，主要用于封堵水窜通道，提高注水驱油效率。对于注水开发油田，一旦注入水向某油井快速水窜，就会引起油井水淹、产量下降、含水升高，注水驱油效率就会大大降低，裂缝及大孔道引起的水窜问题尤其明显。注入水沿裂缝快速水窜是鄂尔多斯盆地各油田存在的主要问题。为了抑制裂缝水窜、提高注水开发效果。长庆油田各采油厂相继开展了化学堵水和化学调剖技术研究。主要以复合调驱技术为主，该技术以聚合物弱凝胶、搬土胶、预交联颗粒、水泥为主体，采用多段赛、低排量、大剂量施工工艺实现深部调剖，现场见到一定的效果。但也存在一些问题：1)工艺中水泥浆段赛的运用增加了施工风险、管柱下到油层下部容易引起事故，管柱太浅下部油层容易被埋死；2)对于严重水窜井无法控制水窜，只能关闭敏感方向油井；3)无法解决强水窜和裂缝扩张二次水窜问题。针对坪北油田微裂缝在压力作用不稳定特性，必须研究一种高强度高弹性凝胶调剖，利用高强度凝胶的变形特性来抑制裂缝扩张，使凝胶在压力作用下压缩变形后紧贴扩张的裂缝壁面，避免了高强度刚性堵剂(变形性差)在压力上升后裂缝继续扩张引起的继续水窜现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对油田不稳定裂缝水窜等问题，提供一种注入粘度低、进入水窜通道后可反应生成高强度凝胶的地下合成凝胶调剖剂，该凝胶具有较高的强度和较好的弹性变形特性，能有效控制裂缝扩张变形引起的水窜，达到封堵水窜通道、改变水驱方向、提高注水驱油效率的目的，且涉及的制备成本低、施工快捷，安全可靠，环境友好，具有重要的经济和环境效益。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体6～10％，丙烯酸1.0～2％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.03％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。针对不同水窜程度，可选择下述不同优选配方：1)针对弱水窜井，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体6～7％，丙烯酸1.0％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。2)针对强水窜井，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体9～10％，丙烯酸2.0％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。3)根据环境气温变化选择引发剂浓度：气温高时降低引发剂量来控制反应速度，引发剂过硫酸胺一般采用0.08％，夏季采用0.06％，冬季采用0.10％。更优选的，所述用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂配方中还可添加0.02～0.03％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，所述用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂中，各组分及其所占质量百分比为：丙烯酰胺单体6～10％，丙烯酸1.0～2％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.03％，过硫酸胺0.06～0.1％，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.02～0.03％，余量为水；将丙烯酰胺单体、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸配合使用，并在交联剂和引发剂的作用下，可有效提升所得调剖剂地下合成过程中的抗高价离子性能，并有效提升地层原位反应所得凝胶的强度。所述调剖剂主要用于封堵注水过程中引起的裂缝水窜，可有效抑制现有调剖工艺中容易因局部浓度过高引起的快速聚合现象，控制无效注水问题、提高注水效率，适合于地层温度低于50℃以下的低温地层注水井调剖施工；此外，所述调剖剂具有较好的弹性变形特性和强度，能够在压力作用下紧贴裂缝壁面，避免了因注水压力提高、裂缝扩张后调剖剂与裂缝壁面脱离而形成新的水窜现象。本专利技术还提供了一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂的制备方法，按此方法配液可以避免局部浓度过高引起的暴聚和地面及管线内聚合的风险；调剖剂的制备方法包括如下步骤：1)根据上述配比要求称取各组分，向称取水量1/2～2/3的水中缓慢加入丙烯酰胺单体和丙烯酸，搅拌混合均匀，得单体溶液；2)向剩余称取水中加入N.N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸胺，搅拌混合均匀，得交联溶液；3)用水泥车加喷射泵将聚丙烯酰胺粉剂吸入到第三配液罐中，补足清水(保护液中额外添加的清水)并循环均匀，即得保护液；4)将单体溶液和交联溶液混合均匀，得所述地下合成凝胶调剖剂，在注入保护液后，将所得地下合成凝胶调剖剂注入待封堵地层裂缝处进行调剖处理。上述方案中，所述保护液中，聚丙烯酰胺粉体所占质量百分比为0.4～0.6％上述方案中，所述聚丙烯酰胺的分子量为400万～600万，水解度10～15％。上述方案所得调剖剂属于地下合成凝胶调剖剂，对人造裂缝岩心封堵后突破压力梯度达到32MPa/m，现场试验后平均注水压力上升2MPa；在20℃下聚合反应时间超过7天，在50℃下反应时间大于4小时；所得凝胶具有较好的整体性、较高的强度和弹性变形特性，对裂缝(尤其不稳定裂缝)调剖效果较好；满足低温、裂缝井调剖的需要。本专利技术还提供了一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂的应用，将调剖剂挤注与地层后反应进行调剖处理，具体调剖剂配液和挤注施工包括如下步骤：i)根据配比要求，采用专用配液设备进行配液，所述专用配液设备包括第一配液罐和第二配液罐，第一配液罐和第二配液罐分别通过各自的油管依次与各自的离心水泵、流量计链接并与混合搅拌池相连；ii)在搅拌池中放入清水，启动搅拌器、缓缓加入单体、丙烯酸，然后用水泥车或离心泵将搅拌池中的溶液泵入单体罐中，继续补足清水至调剖剂液量的1/2并循环均匀，得单体溶液；iii)在搅拌池中放入清水，启动搅拌器、缓缓加入N.N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸胺，然后用水泥车或离心泵将搅拌池中的溶液泵入单体罐中，继续补足清水至调剖剂液量的1/2并循环均匀，得交联溶液；iv)在第三配液罐中加入清水，然后加入聚丙烯酰胺粉剂，混合均匀得保护液；v)调剖施工：按保护液-调剖剂-保护液-清水的段塞顺序进行调剖施工；挤完第一保护液段塞后开始配制并同时向地层挤入调剖剂，调剖剂配制方法是将单体溶液和交联溶液以相同流量泵入混合搅拌罐中混合均匀，然后用水泥车将搅拌罐中的调剖剂挤入到地层，然后依次挤入保护液和清水，关井反应，完成调剖施工。vi)上述方案中，所述第一配液罐和第二配液罐中分别设置循环泵，引入单体溶液和交联溶液分别循环1.5h以上。上述方案中，所述保护液中，聚丙烯酰胺粉体所占质量百分比为0.4～0.6％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)本专利技术所述调剖剂及调剖工艺，通过优选合适的配方、配比，优化配液设备和方法、现场施工工艺，在保证调剖效果和注水效率的前提下，成功地将难于控制的聚合反应从地面应用到地下，克服了水环境、高价离子、酸碱度、氧化剂等因素的影响，且涉及的原料成本低、操作简便可靠，具有重要的工程应用价值。2)本专利技术所述调剖剂为地下合成凝胶调剖剂，在20℃下聚合反应时间超过7天，在50℃下反应时间大于4小时，能够满足安全施工需要；形成的凝胶具有较好的整体性，有优异的强度和弹性变形特性，对裂缝具有良好的调剖效果，满足低温、裂缝井的调剖需要。3)本专利技术所得调剖剂具有注入粘度低、反应后凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体6～10％，丙烯酸1.0～2％，N.N‑亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.03％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体6～10％，丙烯酸1.0～2％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02～0.03％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。2.根据权利要求1所述的用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂，其特征在于，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体6～7％，丙烯酸1.0％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。3.根据权利要求1所述的用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂，其特征在于，各组分及其所占质量百分比包括：丙烯酰胺单体9～10％，丙烯酸2.0％，N.N-亚甲基双丙烯酰胺0.02％，过硫酸胺0.06～0.1％，余量为水。4.权利要求1～3任一项所述用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据配方要求称取各组分，向称取水量1/2～2/3的水中加入丙烯酰胺单体和丙烯酸，搅拌混合均匀，得单体溶液；2)向剩余称取水中加入N.N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸胺，搅拌混合均匀，得交联溶液；3)用水泥车加喷射泵将聚丙烯酰胺粉剂吸入配液罐中，加水并循环均匀，得保护液；4)将单体溶液和交联溶液混合均匀，得所述地下合成凝胶调剖剂，在注入保护液后，将所得地下合成凝胶调剖剂注入待封堵地层裂缝处进行调剖处理。5.权利要求1～3任一项所述用于低温、裂缝地层地下合成凝胶调剖...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴笃俊，付永明，黄厚平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42