一种玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂及其制备和应用的制作方法

本发明属于采油领域，具体涉及一种调剖堵水封窜剂及其制备和应用。

背景技术：

1、注水开采油藏由于地层非均质性，存在高渗透层，注入的水沿着高渗透层突进，造成注水地层的吸水剖面不均匀。同时油井周围的边底水侵入，大大降低注水开发效果，油井产液含水率增高，原油产量降低。通过化学调剖堵水作业，可以封堵高渗透层，调整注水剖面和产液剖面，提高注入水的波及体积和利用率，从而提高原油采收率。目前常用的调剖堵水剂有：无机或有机聚合物颗粒类，无机盐沉淀类，水溶聚合物冻胶类，有机或无机凝胶类，树脂类等。从《油田化学堵水调剖剂应用研究综述》(山东化工,2022,51(03):56-57+60)中可以看出，各种调剖堵水剂具有各自的优缺点，通常是以水玻璃作为无机盐沉淀类调剖堵水剂，在使用时，先将一种化学药剂剂注入地层，然后用其他药剂隔开，再注入另一种化学药剂，使前者与之发生反应。这种方法存在地层中充分接触问题，利用率低。例如：《单液法、双液法结合堵水调剖新工艺》(油田化学,2002(01):33-35)一文中提出，水玻璃和氯化钙双液法进行岩心试验，由于双液体仅有部分发生反应，封堵率只能达到90％左右。《堵水堵漏用凝胶水泥的研究》(钻采工艺,2018,41(02):105-107+121)一文中提出，超细水泥进行堵水时存在波及体积小，施工安全不好保证的技术难点，且不能有效地驻留在封堵层位。

2、二氧化碳驱油是低渗透油藏提高采收率的有效技术，在国内外均得到了广泛的应用。由于油藏地质条件复杂，渗透性差异大，且二氧化碳气体的流动性好，容易产生气体窜流的现象。气窜的发生严重影响注气开发的效果。目前，为了有效的封堵气窜通道，国内外开发了许多化学封窜剂，有效改善吸气及产液剖面，提高注气开发的波及体积和驱油效率。目前常用的封窜剂有：泡沫封窜剂，反应凝胶封窜剂，冻胶封窜剂等。但泡沫封窜剂存在封堵强度弱和有效期短的问题；凝胶和冻胶类封窜剂在后续高压气体的冲击下容易破胶而失去作用。

3、因此，有必要进一步开发封堵力强、价格低廉的封堵剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种价格低廉、封堵力强的玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂。

2、本发明还提供上述玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂的制备方法。

3、本发明还提供上述玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂的应用方法。

4、第一方面，本发明提供一种玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂，包括玉米芯颗粒粉、液体水玻璃和阳离子表面活性剂，其中，玉米芯颗粒粉用量为x％，液体水玻璃用量为y％，表面活性剂用量为z％，x、y、z符合以下关系式：

5、(1)玉米芯颗粒粉比重×x％+水玻璃比重×y％+表面活性剂比重×z％＝配注水比重；

6、(2)x％+y％+z％＝100％，且z值的取值范围在0.1-5％，优选0.5-2％，x、y值根据关系计算得到。

7、所述玉米芯颗粒粉由玉米棒粉碎加工再经过筛选得到不同目数的粉体，市售的玉米芯颗粒粉比重为0.3-0.35g/ml，比表面积大于6000cm2/g，根据其目数可分为60目、80目、100目、120目、140目、160目，其对应比重分别为0.3g/ml、0.31g/ml、0.32g/ml、0.33g/ml、0.34g/ml、0.35g/ml。

8、所述液体水玻璃是由石英砂、碱按一定比例混合后在高温下熔解而制成的可溶性硅酸盐。其分子式：na2o·nsio2。在水玻璃中石英砂和碱的配合比例即sio2和na2o的摩尔比决定水玻璃的模数n，模数既显示水玻璃的组成，又影响硅酸钠的物理、化学性质。因此，不同模数的硅酸钠有着不同的用处。根据液体水玻璃国家标准(gb/t4209-2008)生产的液体水玻璃比重分为1.336-1.362g/ml、1.368-1.394g/ml、1.436-1.465g/ml、1.526-1.559g/ml，其对应模数分别为3.41-3.60、3.10-3.40、2.60-2.90、2.20-2.50。本发明优选的水玻璃模数为3.10-3.40，对应比重为1.368-1.394g/ml。

9、所述阳离子表面活性剂选自季铵盐型、咪唑啉型阳离子表面活性剂。优选季铵盐型阳离子表面活性剂，更优选十二烷基三甲基氯化铵(1231)、十六烷基三甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)。

10、本发明中，玉米芯颗粒粉具有微孔结构，大多数微孔在1nm左右，并且有机质的玉米芯颗粒粉体具有一定的疏水性，密度较大的液体水玻璃溶液难以进入到微孔并附着于其表面。因此，为了使水玻璃充分填充到玉米芯颗粒粉的微孔结构中并附着于其表面，达到改善颗粒比重的目的，需要利用表面活性剂对玉米芯进行润湿和分散。而阳离子表面活性剂能够通过库仑力吸附在微孔内部或颗粒表面。经阳离子表面活性剂润湿的玉米芯颗粒，离子交换容量明显提高，进而增强了对液体水玻璃的吸附能力。

11、第二方面，本发明提供前述玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂的制备方法。所述方法包括：将阳离子表面活性剂溶解在液体水玻璃中，搅拌混合均匀后，将玉米芯颗粒粉加入到混合溶液中，混合均匀；

12、其中，玉米芯颗粒粉用量为x％，液体水玻璃用量为y％，表面活性剂用量为z％，那么x、y、z满足以下关系：

13、(1)玉米芯颗粒粉比重×x％+水玻璃比重×y％+阳离子表面活性剂比重×z％＝配注水比重；

14、(2)x％+y％+z％＝100％，且z值的取值范围在0.1-5％，优选0.5-2％，x、y值根据式子计算得到。

15、为了使玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂能够与注入水均匀混合，配制玉米芯颗粒粉调剖堵水剂遵从的原则是配制出来的玉米芯颗粒粉调剖堵水剂的比重等于配注水比重，配制后能够更好的形成一个稳定的悬浮体。

16、具体来说，制备步骤如下：

17、首先根据各组分和配注水比重，计算好各组分用量。然后将表面活性剂溶解在液体水玻璃中，搅拌混合均匀后，将玉米芯颗粒粉加入到混合溶液中，搅拌分散4-8小时，使玉米芯颗粒粉均匀分散在水玻璃溶液中，保证玉米芯颗粒中的微孔被水玻璃溶液充分浸湿，改变颗粒比重，在表面活性剂的作用下能够稳定分散于溶液中，得到膏状玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂。

18、第三方面，本发明提供前述玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂的应用方法，包括：其可以应用于水驱油藏的调剖堵水作业，也可用于二氧化碳驱油气窜的治理。

19、具体应用方式如下：

20、(1)用于水驱油藏调剖堵水

21、采用双液法，将制备得到的玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂与注入水按照一定比例配制成注入体系，根据设计用量和活化体系不同，从注水井分段塞交替注入到地层中，然后注入一定量的顶替液。活化体系包括并不限于酸性气体、酸性液体、氯化钙溶液等，利用其酸性活化成胶。

22、采用单液法，将制备得到的玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂与注入水和潜在酸(在一定温度条件下能够释放出酸性物质的活化剂)或缓释酸(能够缓慢释放酸性物质的活化剂)按照一定比例配制成注入体系，根据设计用量从注水井或油井直接注入到地层中，然后注入一定量的顶替液，使其进入到目标地层，利用潜在酸、缓释酸的缓慢释放积累酸性成胶。

23、(2)用于二氧化碳气驱防气窜

24、将制备得到的玉米芯颗粒粉调剖堵水封窜剂与注入水按照一定比例配置成注入体系，根据设计用量从注气井直接注入到地层中，然后注入一定量的顶替液，使其进入到目标地层。后续注入二氧化碳气体，利用二氧化碳酸性活化其成胶。

25、我国是一个玉米生产大国,如果每年数千万吨的玉米棒被烧掉,既浪费资源又污染环境。本发明所述玉米芯颗粒粉由玉米棒粉碎加工再经过筛选制成不同目数的粉体，原料来源广，价格低廉。该粉体含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等。市售的玉米芯颗粒粉比表面积大，吸附力强，可作为反应物的吸附载体。同时，其自身具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强等特点。本发明选用价格低廉的玉米芯粉和水玻璃为主要组分，一方面作为颗粒类堵剂封堵强度大，二是颗粒与凝胶结合，大大增强凝胶的破胶强度。本发明方法除了可以发挥二者的优势性能外，还能降低施工成本，提高调剖堵水封窜剂的用量，扩大波及体积，避免后续水驱或气驱的流体绕流的发生。