一种稠油低成本改性粘土类堵水剂及使用方法
【专利摘要】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。
【专利说明】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] -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： 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 的浆体密度：1.20-1. 35g/cm3。
[0006] 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。
[0007] 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彡IOum。
[0008] 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， 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%。
[0009] 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； 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】
[0010] 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： 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 的浆体密度：1.20-1. 35g/cm3。
[0011] 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。
[0012] 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彡IOum。
[0013] 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的为纳基膨润土。
[0014] 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， 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%。
[0015]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； 实施例1 : 在常温20°C条件下，将800kg钠基膨润土（200目)和24kgA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。
[0016] 在常温20°C条件下，将800kg钠基膨润土（200目)和24kgA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。
[0017] 在常温20°C条件下，将1200kg钠基膨润土（200目）和36kgA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。
[0018] 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。
[0019] 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一胶体 段塞一强化段塞。
[0020] 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。
[0021] 试验条件：单管模型在80°C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）
【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 的浆体密度：1.20-1. 35g/cm3。
2. 根据权利要求1所述的稠油低成本改性粘土类堵水剂，其特征是：所述的聚丙烯酰 胺的分子量为600?900万，水解度为15?30%，阴离子型。
3. 根据权利要求1所述的稠油低成本改性粘土类堵水剂，其特征是：所述的超细油井 水泥为450目G级油井超细水泥，粒径中值D50彡IOum。
4. 一种如权利要求1-3中任一项所述的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 %。
【文档编号】C09K8/508GK104212422SQ201410388187
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】左青山, 赵洪涛, 裴春, 薛炳平, 刘中玉, 王嘉敏, 张安 申请人:左青山