本发明涉及一种复合矿物凝胶封堵体系及其制备方法。
背景技术：
随着油田开发逐步进入特高含水后期，受到长期注水开发的影响，储层渗透率、粒径中值变大，油藏非均质性进一步加剧。油藏的非均质和注采的不均衡，导致注入水沿极端耗水层带窜流，严重影响水驱及化学驱开发效果。相关研究表明：5％的极端耗水层带消耗了90％以上的注水量，因此，有效封堵极端耗水层带是特高含水期油田实现均衡驱替，提高波及效率的重要技术手段。目前，主导的封堵体系主要以冻胶和颗粒类堵剂为主，但其存在以下不足之处：冻胶封堵体系强度较低、热稳定性差，而且用量大、成本高；颗粒类堵剂封堵能力强，地层运移能力有限；现有体系无法实现堵剂深部运移能力与封堵强度的有效兼顾。
因此，仍需要不断开发用于采油堵水的封堵体系。
技术实现要素：
本发明提供了一种复合矿物凝胶封堵体系，其包含以下组分：
(1)复合矿物，其选自钠基膨润土、镁基膨润土、有机膨润土或其混合物；
(2)稳定剂，其选自磺化栲胶、磺化酚醛树脂、磺化褐煤或聚阴离子纤维素；
(3)分散剂，其选自硅酸盐；
(4)增稠剂，其选自聚丙烯酰胺和酚醛交联剂的混合物；以及
(5)水。
本发明还涉及所述的复合矿物凝胶封堵体系的制备方法，其包含以下步骤：
(1)将水加入到烧杯中，任选地加入预处理剂；之后，在搅拌下，例如550r/min-800r/min，将复合矿物加入，搅拌均匀；
(2)边搅拌边依次将稳定剂、分散剂、增稠剂加入步骤(1)的烧杯中，持续搅拌，例如搅拌速度为200r/min-350r/min下搅拌2-3h，得到均匀混合溶液；
(3)加热，例如40℃-130℃下，使步骤(2)中的混合溶液进行反应，例如20小时以上，生成凝固状的复合矿物凝胶。
本发明提供的复合矿物凝胶封堵体系，其热稳定性好、封堵强度高；其制备过程，采用价格低廉的原料，采用简单的配制工艺，易于生产、工业化。
具体实施方式
本发明提供一种复合矿物凝胶封堵体系，其包含以下组分：
(1)复合矿物，其选自钠基膨润土、镁基膨润土、有机膨润土或其混合物；
(2)稳定剂，其选自磺化栲胶、磺化酚醛树脂、磺化褐煤或聚阴离子纤维素；
(3)分散剂，其选自硅酸盐；
(4)增稠剂，其选自聚丙烯酰胺和酚醛交联剂的混合物，以及
(5)水。
在本发明的一个实施方案中，膨润土粒径优选过筛率(通过0.074mm筛网)大于95％，吸水膨胀倍数大于30。
本发明的酚醛交联剂为固体粉末状的酚醛树脂，其可市购获得，也可为根据现有文献制备的产品，例如乌洛托品(六亚甲基四胺)和苯酚按照以2:1质量比混合，在55-65℃条件下反应的产物。
在本发明的一个实施方案中，基于复合矿物凝胶封堵体系的100％总重量计，复合矿物为5％-25％，稳定剂为0.05％-1.5％，分散剂为0.1％-3.5％，增稠剂为0.02％-1.2％，其余为水。
在本发明的一个实施方案中，基于复合矿物凝胶封堵体系的100％总重量计，复合矿物为10％-20％，优选12％-18％；稳定剂为0.1％-0.5％，优选0.1％-0.3％；分散剂为0.4％-2.0％，优选0.5％-1.6％；增稠剂为0.2％-0.6％，优选0.2％-0.4％；其余为水。
在本发明的一个实施方案中，所述分散剂为硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或其混合物。所述硅酸盐优选为速溶颗粒状固体，模数为1.0。
在本发明的一个实施方案中，所述增稠剂为聚丙烯酰胺和酚醛交联剂按照重量比1：0.6-1.5，优选1：0.8-1.2的混合物，其中聚丙烯酰胺的固含量为88％-95％，优选90-95％，分子量为1500万-2500万。
在本发明的一个实施方案中，所述水为未矿化水或矿化水。
本发明中未矿化水意指日常中所见地下水、河水等清水，或自来水、去离子水等。
在本发明的一个实施方案中，所述水为矿化水，例如矿化水为5000mg/l-10000mg/l的油田注入水。由于受到矿化水中ca2+、mg2+离子影响，会抑制膨润土水化，导致膨润土颗粒聚沉，失水量加大，因此，在配制前在矿化水中加入预处理剂，预处理剂浓度在0.05％-0.3％，优选0.1-0.2％，基于复合矿物凝胶封堵体系的100％总重量计。
在本发明的一个实施方案中，所述预处理剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或其混合物。
本发明还涉及复合矿物凝胶封堵体系的制备方法，其包含以下步骤：
(1)将水加入到烧杯中，任选地加入预处理剂；之后，在搅拌下，例如550r/min-800r/min，将复合矿物加入，搅拌均匀；
(2)边搅拌边依次将稳定剂、分散剂、增稠剂加入步骤(1)的烧杯中，持续搅拌，例如搅拌速度为200r/min-350r/min下搅拌2-3h，得到均匀混合溶液；
(3)加热，例如40℃-130℃下，使步骤(2)中的混合溶液进行反应，例如20小时以上，生成凝固状的复合矿物凝胶。
在本发明的一个实施方案中，步骤(1)的水为矿化水，其中加入预处理剂，所述预处理剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或其混合物。
在本发明的一个实施方案中，本发明所述的复合矿物凝胶制备方法，具体如下：
1、清水中复合矿物凝胶的制备
(1)将清水加入到烧杯中，在550r/min-600r/min搅拌速度下，按上述重量百分数将复合矿物缓慢加入烧杯中，搅拌均匀。
(2)按照上述重量百分数，边搅拌边依次将稳定剂、分散剂、增稠剂加入步骤(1)的烧杯中，调整搅拌速度为300r/min-350r/min，持续搅拌2-2.5h，得到均匀混合溶液。
(3)将步骤(2)中配制好的混合溶液倒入具塞试管中，放入烘箱内，在40℃-130℃条件下进行反应24h-48h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。
2、矿化水中复合矿物凝胶的制备
首先在矿化水中加入预处理剂，预处理剂浓度在0.05％-0.3％。所述预处理剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。
(1)将矿化水加入到烧杯中，在550r/min-600r/min搅拌速度下，按上述重量百分数将预处理剂缓慢加入烧杯中，搅拌均匀。
(2)在550r/min-600r/min搅拌速度下，按上述重量百分数将复合矿物缓慢加入步骤(1)的烧杯中，搅拌均匀。
(3)按照上述重量百分数，边搅拌边依次将稳定剂、分散剂、增稠剂加入步骤(1)的烧杯中，调整搅拌速度为300r/min-350r/min，持续搅拌2-2.5h，得到均匀混合溶液。
(4)将步骤(3)中配制好的混合溶液倒入具塞试管中，放入烘箱内，在40℃-130℃条件下进行反应24h-48h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。
在本发明中，除非另外说明，否则所有份数或百分数均为重量份或重量百分数。
在本发明中，所用物质均为已知物质，可以购得或通过已知的方法合成。
在本发明中，所用装置或设备均为所述领域已知的常规装置或设备，均可购得。
下文将结合实施例具体说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例
实施例1
将178.4g自来水加入到300ml的烧杯中，在600r/min搅拌速度下，将20g钠基膨润土缓慢加入烧杯中，搅拌均匀；然后边搅拌边依次将0.2g磺化酚醛树脂、1.0g硅酸钠、0.2g聚丙烯酰胺和0.2g酚醛交联剂加入到的烧杯中；调整搅拌速度到300r/min，持续搅拌2.5h，得到均匀混合溶液；将配制好的混合溶液倒入具塞试管中，放入70℃烘箱内，反应30h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。所得复合矿物凝胶的室内实验的岩心封堵率可达98％。
实施例2
将178g油田注入水(矿化度7674mg/l)加入到300ml的烧杯中，在600r/min搅拌速度下，将0.4g氢氧化钠，加入到烧杯中，搅拌均匀；再将20g钠基膨润土缓慢加入烧杯中，搅拌均匀；然后边搅拌边依次将0.2g磺化酚醛树脂、1.0g硅酸钠、0.2g聚丙烯酰胺和0.2g酚醛交联剂加入到的烧杯中；调整搅拌速度到300r/min，持续搅拌2.5h，得到均匀混合溶液；将配制好的混合溶液倒入具塞试管中，放入70℃烘箱内，反应30h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。所得复合矿物凝胶的室内实验的岩心封堵率可达98％。
实施例3
将708g油田注入水(矿化度9628mg/l)加入到1000ml的烧杯中，在600r/min搅拌速度下，将1.6g碳酸氢钠，加入到烧杯中，搅拌均匀；再将80g有机膨润土缓慢加入烧杯中，搅拌均匀；然后边搅拌边依次将0.8g磺化酚醛树脂、8.0g硅酸钠、0.8g聚丙烯酰胺和0.8g酚醛交联剂加入到的烧杯中；调整搅拌速度到350r/min，持续搅拌2.5h，得到均匀混合溶液；将配制好的混合溶液倒入耐高温不锈钢容器中，放入130℃烘箱内，反应48h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。所得复合矿物凝胶的室内实验的岩心封堵率可达98％。
实施例4
将167g自来水加入到300ml的烧杯中，在600r/min搅拌速度下，将30g有机膨润土缓慢加入烧杯中，搅拌均匀；然后边搅拌边依次将0.4g磺化褐煤、2.0g硅酸钾、0.4g聚丙烯酰胺和0.2g酚醛交联剂加入到的烧杯中；调整搅拌速度到350r/min，持续搅拌2.5h，得到均匀混合溶液；将配制好的混合溶液倒入具塞试管中，放入40℃烘箱内，反应48h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。所得复合矿物凝胶的室内实验的岩心封堵率可达98％。
实施例5
将312.4g自来水加入到500ml的烧杯中，在600r/min搅拌速度下，将80g钠基膨润土缓慢加入烧杯中，搅拌均匀；然后边搅拌边依次将2.0g磺化褐煤、4.0g硅酸钾、0.8g聚丙烯酰胺和0.8g酚醛交联剂加入到的烧杯中；调整搅拌速度到350r/min，持续搅拌2.5h，得到均匀混合溶液；将配制好的混合溶液倒入具塞试管中，放入90℃烘箱内，反应48h，生成具有较高强度，凝固状的复合矿物凝胶。所得复合矿物凝胶的室内实验的岩心封堵率可达98％。