一种三相泡沫复合堵调液和制作方法与应用与流程

本发明涉及石油行业稠油油藏堵调技术，特别涉及一种三相泡沫复合堵调液和制作方法与应用。

背景技术：

泡沫因为具有贾敏叠加效应和高视粘度的特点，因此可有效封堵高渗透层或大孔道，且随注入压力升高，可逐渐波及到中低渗地层中，有效提高波及系数。同时，由于泡沫驱体系具有乳化降粘作用和堵水不堵油的封堵特点，故被广泛应用于油藏堵调技术和化学驱提高采收率等领域。但常用的两相泡沫体系强度一般较弱且在地层条件下（尤其是高温条件下）不稳定，容易发生破裂，因此封堵有效期会明显缩短。对于边水能量大、蒸汽驱开采周期长的稠油油藏，若想取得较理想的驱油效果，必须采用稳定时间长的堵剂体系。研究发现，三相泡沫体系的稳定性一般可达相应两相泡沫的10～30倍。

三相泡沫是由固、液、气相经发泡而形成的分散体系混合体。三相泡沫的形成过程主要是：由于基液运动和表面间引力作用，固体颗粒和气泡出现相互接触的机会；由于固体颗粒向气泡逼近，固体颗粒与气泡间的普通水层被逐渐从夹缝中挤走，直至固体颗粒表面的水化层与气泡表面的水化层相互接触；在外加能作用下，水化层逐渐变薄形成水化膜。由于水化膜的不稳定性，固体颗粒和气泡进一步逼近，自由能降低，水化膜厚度自发变薄，固体颗粒自发向气泡逼近；水化膜进一步变薄直至破裂，固体颗粒与气泡接触并附着在气泡壁上形成三相泡沫。固相颗粒在泡沫液膜进行楔形排列，气泡plateau边界上的排液速率会明显减小，并成为气泡相互合并的障碍，增加液膜中流体流动的阻力，提高液膜粘弹性和强度，延长泡沫半衰期。当泡沫破灭后固相颗粒可在孔隙喉道内堆积，形成机械封堵。因为兼具泡沫的贾敏效应和颗粒的机械堵塞作用，故三相泡沫体系具有很好的堵调性能。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种三相泡沫复合堵调液和制作方法与应用，可用于三相泡沫堵水或调剖处理。本发明的耐高温三相泡沫复合堵调液体系能够提高调堵剂对高渗孔道和缝洞的封堵强度，而且能延长泡沫在地层条件下的稳定存在时间，延长调剖有效期，有效降低稠油粘度，达到良好的调剖增产效果。

本发明提到的一种三相泡沫复合堵调液，由以下重量百分数的组分组成的：

（1）固体颗粒：粘土，规格200～400目，6.0%～10.0%；

（2）固体颗粒：水泥，规格450～800目，0.50%～1.5%；

（3）聚合物p：水解聚丙烯酰胺，分子量1600～1800万，0.10%～0.50%；

（4）交联剂a：水溶性酚醛树脂交联剂，0.15%～0.75%；

（5）交联剂b：有机铬交联剂，0.03%～0.15%；

（6）起泡剂：十二烷基硫酸钠，0.50%～1.5%；

（7）气体：氮气，纯度为99.99%，气液比2:1～1:1（v气体：v液体）；

（8）助剂：硅酸钠，模数2.4～3.3，0.25%～0.75%；

（9）余量为水。

优选的，本发明提到的一种三相泡沫复合堵调液，由以下重量百分数的组分组成的：粘土颗粒，规格400目，用量6.0%；水泥颗粒，规格450目，用量1.0%；水解聚丙烯酰胺，分子量1800万，用量0.3%；水溶性酚醛树脂，用量0.45%；有机铬交联剂，用量0.09%；十二烷基硫酸钠，用量1.0%；氮气，气液比1:1（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.8，用量0.25%；其余为水。

优选的，本发明提到的一种三相泡沫复合堵调液，是由以下重量百分数的组分组成的：粘土颗粒，规格400目，用量9.0%；水泥颗粒，规格450目，用量0.5%；水解聚丙烯酰胺，分子量1600万，用量0.1%；水溶性酚醛树脂，用量0.15%；有机铬交联剂，用量0.03%；十二烷基硫酸钠，用量1.4%；氮气，气液比3:2（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.4，用量0.3%；其余为水。

优选的，本发明提到的一种三相泡沫复合堵调液，是由以下重量百分数的组分组成的：粘土颗粒，规格200目，用量7.0%；水泥颗粒，规格450目，用量0.75%；水解聚丙烯酰胺，分子量1600万，用量0.1%；水溶性酚醛树脂，用量0.15%；有机铬交联剂，用量0.03%；十二烷基硫酸钠，用量1.1%；氮气，气液比1:1（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.6，用量0.25%；其余为水。

本发明提到的一种三相泡沫复合堵调液的制作方法，包括以下方法：在搅拌条件下，向水中加入粘土、水泥、硅酸钠、水解聚丙烯酰胺、水溶性酚醛树脂交联剂、有机铬交联剂，搅拌20～30min后加入十二烷基硫酸钠，得混合液，最后通入氮气，混合混匀，即得三相泡沫复合调堵液。

优选的，本发明提到的一种三相泡沫复合堵调液的应用，包括以下方法：

（1）在现场实施过程中，可采用事先配置的三相泡沫复合堵调液体系，若需进行现场配置则可按一定体积比同时注入配置好的粘土水泥聚合物起泡剂混合液体和氮气；

（2）注一段时间蒸汽，使地层保持一定温度，关井；

（3）关井12小时后即可进行蒸汽驱。

现场利用泵车段塞式泵入，施工操作参数可以参照现有类似操作的参数（依据地层亏空程度、孔隙度、渗透率、地层压力、汽窜情况等因素确定）。通常复合封堵调液体系的加入速度以不堵塞管柱和压力不高为原则（速度越快越容易导致压力升高）。施工压力控制在地层破裂压力、井口管汇的额定工作压力以内。

本发明的三相泡沫复合堵调液，所用原料的工作原理如下：超细粘土颗粒细度较小，吸水性强，分散在水中具有较高的粘度，附着力好，是该三相泡沫复合堵调液体系中主要的固相泡沫稳定剂。当粘土被掺入水中时，粘土中的高岭石会分散形成片状的假六面体颗粒，颗粒的表面和边缘会带有不同的电荷，在电荷的作用下，各颗粒间的边与面相吸引，形成棚架结构。当超细水泥加入后，水泥初期水化反应强烈，同时由于水泥颗粒大于粘土颗粒，且水泥颗粒表面存在正电荷，当水泥颗粒与粘土浆液中的假六方片状粘土颗粒相遇，在不同的电荷作用下，片状的粘土颗粒会被吸附于水泥颗粒表面，形成以水泥为中心的粘土水泥球结构，增大体系内颗粒粒径，增强颗粒堵塞物的封堵强度。当遇到孔喉直径较小的地层时，堵调体系内的粘土水泥颗粒容易在端面发生堆积，使三相泡沫体系分离成固相颗粒和气液混相。由于体系中含有水解聚丙烯酰胺、水溶性酚醛树脂交联剂和有机铬交联剂，三者在含有气体的一定温度条件下可发生交联反应形成凝胶泡沫，再次提高泡沫稳定性。有机铬交联剂和酚醛交联体系在150℃下交联时间约为90min，在高于90℃高温下具有较长的老化时间。同时，由于热量散失和固体颗粒的隔热等作用，进入深部的蒸汽温度有所降低，形成的凝胶泡沫不容易被破坏。十二烷基硫酸钠具有较好的起泡性能，在有稳泡剂存在的情况下，该发泡剂发泡形成的泡沫具有较高的稳定性，因此在高温下，高起泡剂也具有较好的性能。硅酸钠又称水玻璃，它是良好的泥浆分散剂和结构形成剂；在粘土水泥浆中加入一定量的水玻璃时，粘土颗粒的水化能力和稳定性均提高，而且水玻璃还可在水泥水化过程中形成水化硅酸钙凝胶。水玻璃的加入可有效调节粘土水泥固化的速度，并可在一定程度上增加颗粒堆积体的抗渗能力。

本发明的有益效果是：本发明是针对目前稠油蒸汽驱油藏普通泡沫驱有效周期短、作用效果差等问题而开发的，稳定性高，耐高温，适于高温蒸汽驱稠油油藏深部调驱。本发明将近年来现场实践中获得成功的泡沫调驱、聚合物调驱、无机颗粒调驱和表面活性剂调驱有机结合起来，通过在地层深部产生泡沫的贾敏效应及无机颗粒堵剂的机械堵塞作用，实现在油井油层深部的封堵调剖；并且通入的气体具有补充地层能量、降低原油粘度的作用；同时聚合物具有粘弹性；再次表面活性剂可有效改变地层岩石的润湿性，乳化原油，大幅度提高波及面积及洗油效率，在改善注汽剖面的同时，实现油井稳产增效的目的。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，本发明配制三相泡沫复合堵调液体系，各组分质量百分比：

粘土颗粒，规格400目，用量6.0%；水泥颗粒，规格450目，用量1.0%；水解聚丙烯酰胺，分子量1800万，用量0.3%；水溶性酚醛树脂，用量0.45%；有机铬交联剂，用量0.09%；十二烷基硫酸钠，用量1.0%；氮气，气液比1:1（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.8，用量0.25%；其余为水。高渗管渗透率k1=9.3μm²，低渗管渗透率k2=4.2μm²，流体注入速度均为3.0ml/min，注入量为45ml（约0.3pv），实验中无回压。

其制备方法为：在带有搅拌器的配液池中加入ph为6.5～7的水，启动搅拌器后依次加入粘土、水泥、水解聚丙烯酰胺、液态酚醛树脂、有机铬交联剂，搅拌25min后加入十二烷基硫酸钠，最后和氮气混合，即得三相泡沫复合调堵液体系。

室内实验表明，在60℃地层条件下，采用200℃高温蒸汽驱，未注入三相泡沫复合堵调剂时，蒸汽注入压力为0.2mpa，注入堵调剂后，蒸汽注入压力可达1.0mpa，在60℃条件下放置24h后，对高渗管进行反驱，反驱最大压力可达1.5mpa，封堵率可达89.5%。

实施例2，本发明配制三相泡沫复合堵调液体系，各组分质量百分比：

粘土颗粒，规格400目，用量9.0%；水泥颗粒，规格450目，用量0.5%；水解聚丙烯酰胺，分子量1600万，用量0.1%；水溶性酚醛树脂，用量0.15%；有机铬交联剂，用量0.03%；十二烷基硫酸钠，用量1.4%；氮气，气液比3:2（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.4，用量0.3%；其余为水。高渗管渗透率k1=8.6μm²，低渗管渗透率k2=4.5μm²，流体注入速度均为3.0ml/min，注入量为95ml（约0.8pv），实验中回压为1.0mpa。

本发明的制备方法与实施例1相同。

室内实验表明，在60℃地层条件下，采用200℃高温蒸汽驱，未注入三相泡沫复合堵调剂时，蒸汽注入压力为1.34mpa，注入堵调剂后，蒸汽注入压力可达2.5mpa，在60℃条件下放置24h后，对高渗管进行反驱，反驱最大压力可达2.8mpa，封堵率可达94.7%。

实施例3，本发明配制三相泡沫复合堵调液体系，各组分质量百分比：

粘土颗粒，规格200目，用量7.0%；水泥颗粒，规格450目，用量0.75%；水解聚丙烯酰胺，分子量1600万，用量0.1%；水溶性酚醛树脂，用量0.15%；有机铬交联剂，用量0.03%；十二烷基硫酸钠，用量1.1%；氮气，气液比1:1（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.6，用量0.25%；其余为水。高渗管渗透率k1=12.3μm²，低渗管渗透率k2=6.4μm²，流体注入速度均为3.0ml/min，注入量为90ml（约0.6pv），实验中无回压。

制备方法与实施例1相同。

室内实验表明，在60℃地层条件下，采用200℃高温蒸汽驱，未注入三相泡沫复合堵调剂时，蒸汽注入压力为0.15mpa，注入堵调剂后，蒸汽注入压力可达1.0mpa，在60℃条件下放置24h后，对高渗管进行反驱，反驱最大压力可达1.2mpa，封堵强度可达90.2%。

由于不同油藏的不同井地质特征各异，所以选用本发明进行处理时，需要进行针对性的匹配实验，调整到最佳效果。

实施例4，本发明配制三相泡沫复合堵调液体系，各组分质量百分比：

粘土颗粒，规格200目，用量10%；水泥颗粒，规格450目，用量1.5%；水解聚丙烯酰胺，分子量1600万，用量0.5%；水溶性酚醛树脂，用量0.75%；有机铬交联剂，用量0.15%；十二烷基硫酸钠，用量1.5%；氮气，气液比2:1（v气体：v液体）；硅酸钠，模数2.6，用量0.75%；其余为水。高渗管渗透率k1=12.1μm²，低渗管渗透率k2=6.1μm²，流体注入速度均为3.0ml/min，注入量为90ml（约0.6pv），实验中无回压。

制备方法和应用与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。