一種耐高溫封堵劑、制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐高溫封堵劑、制備方法及應(yīng)用，屬于石油開采領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于世界范圍內(nèi)能源需求的不斷增加，石油天然氣等資源的開發(fā)力度不斷加大， 常規(guī)、淺層儲(chǔ)量日益枯竭。目前油氣資源的開發(fā)熱點(diǎn)已轉(zhuǎn)向稠油油藏、深層油氣藏和非常規(guī) 油氣資源等領(lǐng)域。
[0003] 深層油氣藏隨著當(dāng)今勘探技術(shù)的進(jìn)步，所發(fā)現(xiàn)和成功開發(fā)的比重越來(lái)越大。深層 油氣藏由于埋藏深度普遍在4000米W上，其巖性W碳酸鹽、火山巖等裂縫性油藏為主。其 儲(chǔ)層地質(zhì)情況復(fù)雜，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性較強(qiáng)，裂縫普遍發(fā)育，裂縫與基質(zhì)的有效滲透率相差 100倍W上，因此導(dǎo)致油藏在開發(fā)一段時(shí)間后，往往由于地層水侵入而導(dǎo)致產(chǎn)出液高含水， 降低開發(fā)效果。
[0004] 由于深層油氣藏具有高溫、高壓、埋藏深W及高角度裂縫發(fā)育等特點(diǎn)，井況復(fù)雜， 在油井產(chǎn)水后，導(dǎo)致堵水施工難度很大，迄今為止，在國(guó)內(nèi)外對(duì)深層油藏堵水還沒(méi)有成熟的 技術(shù)可供借鑒，需要在堵水劑和堵水工藝方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提高堵水成功率。
[0005] 稠油在我國(guó)原油產(chǎn)量中所占比重逐年上升。目前，國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)為最有效的稠油 開采方法是注入高溫高壓蒸汽，W熱效應(yīng)降低稠油黏度，W便于開采。在注蒸汽過(guò)程中，由 于受到油層非均質(zhì)性強(qiáng)、蒸汽與稠油流度比差異大等不利因素的影響，稠油油藏中注入蒸 汽發(fā)生超覆和指進(jìn)現(xiàn)象十分普遍，進(jìn)而發(fā)生井間，井與地下水層間的汽竄現(xiàn)象。嚴(yán)重汽竄將 導(dǎo)致稠油油層縱向上吸汽不均勻，平面上蒸汽竄進(jìn)，降低蒸汽的波及體積，導(dǎo)致稠油熱采采 收率不高，采出液高含水，生產(chǎn)成本升高。對(duì)于注汽過(guò)程中的汽竄治理，目前采取的技術(shù)對(duì) 策是使用化學(xué)封堵劑對(duì)汽竄通道進(jìn)行封堵。但由于稠油熱采注入的是超臨界態(tài)蒸汽，其溫 度一般為200-35(TC、壓力為8-19MPa間，因此對(duì)封堵劑的耐溫耐壓性能和固結(jié)強(qiáng)度提出很 局要求。
[0006]目前，常用稠油熱采封堵劑有：
[0007] 1)無(wú)機(jī)固體顆粒型封堵劑
[0008] 無(wú)機(jī)固體顆粒是最為常用的封堵劑，選擇該類封堵劑時(shí)，首先應(yīng)優(yōu)選合理的顆粒 大小，使其與油層竄道孔隙孔道匹配。由于油層孔隙大小變化大，很難預(yù)測(cè)，該項(xiàng)封堵劑的 使用成功率較低。當(dāng)顆粒尺寸大于孔隙尺寸時(shí)，很難注入竄流通道；當(dāng)顆粒尺寸小于孔隙尺 寸時(shí)，固體顆粒很難在竄流通道滯留，達(dá)不到封竄目的。無(wú)機(jī)顆粒及水泥漿固結(jié)后具有很高 的強(qiáng)度，但是，水泥漿凝固時(shí)間短，不能進(jìn)行深部封堵，對(duì)油層堵塞嚴(yán)重，施工風(fēng)險(xiǎn)大。 [000引 2)泡沫封堵劑
[0010] 泡沫封竄是利用在注入蒸汽過(guò)程中，添加表面活性劑，使其產(chǎn)生大量泡沫封堵高 滲透層咽喉地帶，蒸汽由于壓力作用轉(zhuǎn)向其它孔隙，提高蒸汽的波及體積，增加低滲透層的 吸氣量。泡沫封堵劑的優(yōu)點(diǎn)在于注入性好，封堵具有選擇性。其缺點(diǎn)在于封竄流通道的封 堵能力較低，泡沫穩(wěn)定時(shí)間短，有效期短，施工成本高。
[0011] 3)聚合物凝膠封堵劑
[0012] 聚合物凝膠封堵劑是上世紀(jì)九十年代研發(fā)，目前油田使用最為廣泛，綜合效果較 好的一類封堵劑。聚合物凝膠封堵劑具有注入性好的特點(diǎn)，但抗溫性能較差，如聚丙帰醜胺 類凝膠當(dāng)溫度超過(guò)15CTC后，完全失去封堵作用。
[0013] 現(xiàn)有化學(xué)封堵技術(shù)在稠油熱采汽竄封堵和吸汽剖面調(diào)整、深層油氣藏堵水和非常 規(guī)油氣開發(fā)堵水等領(lǐng)域的應(yīng)用效果受到很大局限。其原因主要表現(xiàn)在，現(xiàn)有化學(xué)堵劑的耐 高溫性能、高溫下的流動(dòng)性能和延緩凝固性能不足，在上述高溫環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，在堵劑注入 儲(chǔ)層過(guò)程中出現(xiàn)稠化、非預(yù)期凝固等情況，不能按設(shè)計(jì)要求注入油藏深部凝固并封堵蒸汽、 地層水竄流的通道。因此，針對(duì)W上油氣開發(fā)領(lǐng)域中的技術(shù)需求，本發(fā)明提出一種耐高溫封 堵劑及使用方法，可應(yīng)用與稠油熱采、深層油氣藏等石油開采領(lǐng)域，對(duì)注入蒸汽、地層水進(jìn) 行有效封堵，提高油氣開發(fā)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的之一是提供一種耐高溫封堵劑，W解決稠油熱采、深層油氣藏等油 氣生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)汽竄、水竄進(jìn)行封堵的技術(shù)需求。
[0015] 本發(fā)明的又一目的是提供所述耐高溫封堵劑的制備方法。
[0016] 本發(fā)明的再一目的是提供所述耐高溫封堵劑的應(yīng)用。
[0017] 本發(fā)明提供的一種耐高溫封堵劑，包括W重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的如下組分；無(wú)機(jī)固相粉 末80~95wt%，有機(jī)娃樹脂5~18wt%，乳化劑0~2wt%。
[0018] 所述無(wú)機(jī)固相粉末為碳酸巧、高嶺±或其混合物，粒徑范圍為1-50ym，優(yōu)選為 5-20Um〇
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，優(yōu)選所述無(wú)機(jī)固相粉末為含碳酸巧70~90wt%， 余量為高嶺±的混合物。
[0020] 所述有機(jī)娃樹脂為聚娃焼和/或聚娃氧焼，優(yōu)選其分子量范圍為104~10 6。
[002。 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述有機(jī)娃樹脂的化學(xué)式為R(CH2)"Si(0lT)3， 其中R為巧-C9的烷基，如戊烷基、庚烷基、異辛基、辛基等；R'為甲基、己基或丙基，n為 700~70000的整數(shù)。具體可W為辛基H己氧基娃焼和/或庚烷基H己氧基娃焼。
[0022] 所述乳化劑選自非離子聚氧己帰離類表面活性劑、硬脂酸鹽/醋和石油賴酸鹽中 的至少一種，優(yōu)選為硬脂酸巧、硬脂酸單甘油醋和石油賴酸巧中的至少一種，更優(yōu)選為硬脂 酸單甘油醋和/或石油賴酸巧。由于有機(jī)娃樹脂中含有大量氧，具有天然的表面活性，因此 當(dāng)使用濃度較低時(shí)可W不添加乳化劑。
[0023] 本發(fā)明還提供了所述耐高溫封堵劑的制備方法，包括采用流化床加工方法將有機(jī) 娃樹脂乳液均勻噴涂于無(wú)機(jī)固相粉末表面，烘干得到本發(fā)明所述的耐高溫封堵劑。
[0024] 所述有機(jī)娃樹脂乳液為前述有機(jī)娃樹脂和任選的乳化劑的含水乳液，優(yōu)選其包括 W重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的如下組分：
[0025]a) 5~60wt%的有機(jī)娃樹脂；
[002引b) 0~5wt%的乳化劑；W及
[0027]C)余量為水。
[0028] 所述乳液可通過(guò)本領(lǐng)域公知的方法制備。例如：攬拌條件下向計(jì)量的蒸觸水或其 它配液用水中加入乳化劑，待產(chǎn)生少量泡沫后緩慢加入有機(jī)娃樹脂，所述有機(jī)娃樹脂與水 稀釋后即起反應(yīng)，得到的乳液需當(dāng)天使用完畢。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述乳液為商業(yè)產(chǎn)品，可選自德國(guó)瓦克化學(xué)（中 國(guó)）有限公司生產(chǎn)的SMK1311、SMK2100或SMK550,WSMK1311最優(yōu)。還可W選用道康寧公 司生產(chǎn)的DOWCORNING"'Q2-7523,W及安智電子材料有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為S05的聚娃 氧焼。
[0030] 在超細(xì)無(wú)機(jī)粉體表面涂覆有機(jī)娃樹脂后，所制備的封堵劑可W很方便地注入稠油 油藏中的汽竄、水竄通道，并在熱采注入蒸汽的高溫作用下，在有機(jī)娃樹脂之間，W及有機(jī) 娃樹脂和粉體之間將發(fā)生鍵合反應(yīng)，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而快速固結(jié)。同時(shí)，封堵劑在配制時(shí) 添加的固化調(diào)節(jié)劑作用下，其固化時(shí)間和固化強(qiáng)度均可調(diào)節(jié)。
[0031] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述耐高溫封堵劑的制備方法包括：
[0032] 1)將無(wú)機(jī)固相粉末裝入流化床反應(yīng)器內(nèi)，打開流化床反應(yīng)器的風(fēng)機(jī)和加熱裝置， 使流化床反應(yīng)器內(nèi)的無(wú)機(jī)固相粉末保持沸騰流動(dòng)；
[0033] 2)將所述乳液噴入流化床反應(yīng)器內(nèi)，使乳液將無(wú)機(jī)固相粉末包覆完成造粒，得到 所述耐高溫封堵劑。
[0034] 優(yōu)選在步驟1)中，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為150~200mVmin，加熱溫度為55C~65C。
[0035] 優(yōu)選在步驟2)中，當(dāng)流化床反應(yīng)器的出風(fēng)口溫度與進(jìn)風(fēng)口溫差小于2. (TC時(shí)，用 壓力為0. 6-0. 8MPa的壓縮空氣將所述乳液W20~lOOml/min的流速噴入流化床反應(yīng)器 內(nèi)，待乳液噴完后，將加熱溫度設(shè)定為l〇(TC~105C，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為200~300m3/min，沸 騰恒溫10~20分鐘后反應(yīng)結(jié)束。
[0036] 優(yōu)選所述無(wú)機(jī)固相粉末和所述乳液的質(zhì)量比為4~19:1。
[0037] 在化學(xué)和石油行業(yè)中，在顆?；蚍勰┍砻嫱扛矘渲瓤晒袒牧蠒r(shí)，傳統(tǒng)方法是 采用攬拌涂覆法或旋轉(zhuǎn)涂覆法。攬拌法是將顆?；蚍勰┓胖迷跀埌枭w中，加熱到一定溫度 后，緩慢加入涂層材料并攬拌，再經(jīng)過(guò)混合、破碎和干燥等過(guò)程得到成品；旋轉(zhuǎn)涂覆法是將 顆?；蚍勰┓胖迷趦A斜旋轉(zhuǎn)爐中，加熱到一定溫度后，在一定旋轉(zhuǎn)速度下加入涂層材料，再 經(jīng)過(guò)混合、破碎和干燥等過(guò)程得到成品；該兩種涂覆方式存在較多問(wèn)題，如；生產(chǎn)中使用油 相溶劑有安全隱患，產(chǎn)品在生產(chǎn)設(shè)備中板結(jié)、涂層均勻性差、涂層厚度難W控制、產(chǎn)品后處 理工藝復(fù)雜和加工成本高等。
[0038] 本發(fā)明采用水相有機(jī)娃樹脂，W流化床技術(shù)在無(wú)機(jī)固相粉末表面涂覆超薄有機(jī)娃 樹脂涂層，所制備的耐高溫封堵劑是傳統(tǒng)封堵劑制備技術(shù)的突破。通過(guò)對(duì)有機(jī)娃樹脂乳液 配方、基材和流化床涂覆工藝的優(yōu)化，能在封堵劑顆粒表面形成涂敷層厚度小于傳統(tǒng)方式 的連續(xù)涂層，從而使封堵劑的耐化學(xué)性、耐高溫性能和固結(jié)速度、固結(jié)體機(jī)械性能都優(yōu)于傳 統(tǒng)技術(shù)制備的封堵劑。從而有效減少有機(jī)娃樹脂用量，在大幅度降低成本的同時(shí)提升封堵 性能。
[0039] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了所述耐高溫封堵劑的應(yīng)用。所述耐高溫封堵劑可直接用于封 竄堵水施工領(lǐng)域，也可W與黏度調(diào)節(jié)劑和固化調(diào)節(jié)劑配合使用，增強(qiáng)封堵效果。
[0040] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，提供了一種耐高溫水基熱敏固化堵劑體系，包括 W質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的W下組分：
[0041]i)黏度調(diào)節(jié)劑 1~5wt% ;
[0042]ii)耐高溫封堵劑 5~35wt〇/〇;
[0043]iU)固化調(diào)節(jié)劑 2. 5~12. 5wt% ;W及
[0044]iiii)余量為水。
[0045]所述黏度調(diào)節(jié)劑和耐高溫封堵劑為本領(lǐng)域公知的。所述黏度調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為部分水 解聚丙帰醜胺和/或改性淀粉，優(yōu)選為改性淀粉。所述部分水解聚丙帰醜胺（HPAM)是通過(guò) 堿水解丙帰醜胺均聚物制備得到，水解度為10~25