一种CO2驱耐酸深部封窜组合物及其制备方法与流程

本发明涉及油气田开发，具体涉及一种耐酸深部封窜组合物及其制备方法，可用于中高温油藏co2驱气窜井封窜，特别适用于低渗特低渗压裂措施井、强非均质性、裂缝、高渗透条带发育的注气井窜流调控。

背景技术：

1、近年来，低渗、特低渗、页岩油储量占比逐年升高，由于该类油藏较低的渗透性及较强的水敏性，水驱、化学驱技术适应性差，气驱技术以逐年增长的态势和显著的成效成为该类油藏开发的主体技术。co2由于其具备黏度低、流动性强、易溶于原油、溶解降粘和抽提轻质组分的特点，在油田矿场开发中得到了重要应用。但在实际地层条件下，强非均质性及裂缝发育的存在使得co2与原油之间存在较大的流度比，极易出现窜逸现象及粘性指进，造成气体无效循环，导致波及系数降低，原油采出程度下降，使注co2开发难以达到预期效果。例如，统计分析江苏油田co2驱气窜情况，统计27个注气井组，气窜15个，占比56％，其中压裂7口占比47％，气窜平均时间244天，最短29天，因此，能否抑制和封堵气窜是注气开发成功的关键因素。

2、目前，常用的co2封窜技术主要包括水气交替wag、co2稠化、co2泡沫封窜、凝胶等，其中水气交替技术注入流程简单，技术含量低，易推广，但水存在时co2极具腐蚀性且会阻碍co2和烃类形成混相，水气交替过程中冬季易产生冻井问题，在严重非均质条件下无法适用；co2稠化技术室内评价防气窜效果明显，但现场应用不成熟，成本高，目前处于实验室研究阶段；co2泡沫封窜技术对于裂缝型储层，封堵能力较弱，作用时间短、作用距离不长，在稳泡及注入过程中影响因素较多不易控制，封窜效果差；凝胶体系是有效的调剖封窜剂，能够克服泡沫封窜强度低，有效期短的问题，常用来治理裂缝性、大孔道、高渗条带引发的气窜问题。

3、在注co2区块应用凝胶封窜技术存在几个技术难点：(1)co2试验油藏属于低渗、特低渗油田，平均渗透率＜50md，以江苏油田为例，h26区块储层渗透率低至3.55md，凝胶颗粒和高强凝胶存在注入困难，难以实现深部注入；(2)江苏油田co2试验油藏温度为80-120℃，属于中高温油藏，在此条件下常规凝胶类和高分子聚合物无法保持较好的粘度和封堵强度，热稳性能差，且成胶时间随温度的升高而变快，难以保证施工安全；(3)超临界co2流度高，粘度为0.02-0.05mpa.s，窜逸现场极为突出，封窜难度极高；(4)co2驱地层中，随着压力的升高，ph值大幅度降低，在100℃，14mpa时co2可使其水溶液ph值低至3.3，在这种酸性条件下聚合物凝胶长期稳定性变差，封堵强度降低。因此，研发注的进、走的远、堵得住、高温酸性环境下长期稳定的封窜体系仍是未来co2驱化学防窜技术的研究方向。

4、丙烯酰胺体系由于配置简便、初始粘度低接近水的粘度注入性良好，成功应用于水驱油藏调剖堵水，但其对成胶环境的要求比较高，特别是对其成胶时间的调节控制极为重要，其凝胶溶液的成胶时间过短是施工过程中常遇到的问题，特别对于较高温度的油藏，这一问题更加突出，阻聚剂的使用在一定程度上能够延缓凝胶溶液的成胶时间，但加量过多，会导致生成的凝胶强度减弱，或者不能成胶；若用量过少，则无法起到延缓交联、延长成胶时间的作用。同时，在水驱油藏调剖堵水中丙烯酰胺体系常用的阻聚剂为铁氰化钾，应用在co2驱封窜中，与酸接触反应会释放极高毒性气体，同时co2酸性环境也会对凝胶体系的长期稳定性产生影响。因此，在co2驱过程中，针对低渗特低渗压裂措施井、强非均质性、裂缝、高渗透条带发育的注气井窜流问题，如何保证良好注入性的前提下，提升丙烯酰胺体系在co2酸性环境下的适应性，实现成胶时间可调控、耐酸长期稳定性是应用该体系的关键。

技术实现思路

1、为克服丙烯酰胺体系成胶时间过快，常用缓聚剂铁氰化钾酸性条件下不可用、成胶时间难调控的问题，本发明通过丙烯酰胺和功能单体在盐水介质中的分散聚合反应，制备了co2酸性环境下成胶时间可控、耐酸稳定性好的耐酸深部封窜体系，该体系具有配置方便、速溶性好、成胶前初始粘度低、易注入、成胶后封堵性能强，耐酸稳定性好的特点。

2、实现本发明的技术方案是：

3、一种co2驱耐酸深部封窜组合物，以重量百分比计，其组分为：

4、主单体：3.0-10.0％；

5、聚合单体a：0.5-3.0％；

6、聚合单体b：0-5.0％；

7、引发剂：0.02-0.6％；

8、交联剂：0.08-2.0％；

9、成胶调节剂：3-20％；

10、其余为水。

11、所述的主单体为丙烯酰胺、n-(2-羟丙基)丙烯酰胺的一种或其混合物，更优选为丙烯酰胺。

12、所述的聚合单体a为丙烯酸酯类聚合单体，优选包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯的一种或其两种的混合物，更优选为甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯的混合物，质量比为1：1。

13、所述聚合单体b为含磺酸基团的抗温功能单体，优选包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、4-苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠的一种或其混合物，更优选为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。聚合单体b主要依据其酰胺基团使其具有很好的水解稳定性、抗酸、碱及热稳定性；活泼的碳碳双键又有利于使其与各种烯类单体生成共聚物。

14、聚合单体a和聚合单体b的质量比为1：(1.0-3.0)，更优选为1：2。

15、所述的引发剂为偶氮类引发剂，优选为偶氮二异丁腈、偶氮二二盐酸盐中的一种或两种混合物。

16、所述的交联剂为酚醛、甲醛、乌洛托品、间苯二酚中的一种或其两种混合物。

17、所述的成胶调节剂为无机盐，包括氯化钠、氯化钾、硫酸铵、硫酸钠中的一种或多种混合物。

18、所述配置用水为清水或矿化度为20000-200000mg/l的模拟地层水。

19、作为本发明的另一发明目的，本发明还提供了上述co2驱耐酸深部封窜组合物的制备方法，包括如下步骤：

20、(1)首先将成胶调节剂加入到配置用水中，充分搅拌溶解均匀；

21、(2)在无机盐溶液或模拟地层水中依次加入聚合单体a、聚合单体b搅拌10min至均匀，加入主单体搅拌10min至均匀，加入交联剂搅拌10min至均匀，最后加入引发剂搅拌10min；将搅拌均匀的溶液置于95℃的烘箱中老化，即得。

22、该方法主要依靠盐水溶液强电解质控制体系聚合反应的时间，不加盐体系不能成胶，加3％成胶时间大于4天，随着盐含量的增加，成胶时间缩短，20％无机盐成胶时间2天，主要是盐浓度含量的变化控制聚合反应共聚物分子链的舒展和卷曲，从而控制分子间的交联反应的程度。

23、本发明的有益效果是：本发明的耐酸深部封窜组合物具有配置方便、简单可行、速溶性好、成胶前粘度低易注入、成胶后强度高封堵性能强，耐酸稳定性能好的特点，95-120℃高温co2酸性条件下放置3个月强度不变，成胶时间可控2-5天，不仅能够保证现场施工的安全进行，而且能够实现远距离深部封窜。可用于中高温油藏co2驱气窜井封窜，特别适用于低渗特低渗压裂措施井、强非均质性、裂缝、高渗透条带发育的注气井窜流调控，能够有效提升注co2开发效果，应用前景广阔。