渗透选择性堵剂及其制备方法和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种渗透选择性堵剂，同时，本发明还涉及该渗透选择性堵剂的制备 方法和使用方法。
【背景技术】
[0002] 国内80%的油田都已进入到注水开发的方式开采，目前到了高含水开发阶段，据 统计大部分油田的综合含水率高达80%以上，而一些老油田的综合含水率更是高达90%以 上。油田长期注水开发，由于油藏的非均质性，油、水粘度上的差异和油水井组内的不平衡， 必然导致注入水沿高渗透条带突入、窜流到生产井，向低渗透层波及程度低，导致注入水的 循环效率低。人们一直寻求采用各种技术和手段来提高采油率，其中油井堵水、注水井调剖 作为一种有效的技术手段得到了广泛的应用，如中国专利CN101451061B涉及一种油泥砂 固砂堵水调剖剂的研宄，CN101898860B提供了一种含油泥无机复合调剖剂及其应用方法， CN103232838A公开了一种水泥调堵剂的制备及其应用方法等等。但按常规方法堵水虽然 可以控制无效产水，但也损失了大部分储量，而且伴随着部分井夹层水泥环被破裂，造成严 重的层间串槽现象，封隔器失效，非选择性堵水技术受到了夹层水和出水层位不明确的限 制。为了提高油井采油量，及时调整吸水剖面和产液剖面，充分封堵高含水层层内大孔道， 解放层内低含水且低渗透油层，提高层内储量的动用是油田开发作业中必须解决的问题。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种选择性高、稳定性好的渗透选 择性堵剂。
[0004] 为实现上述目的，本发明的渗透选择性堵剂，由以下重量配比的组分制成：400份 水中加入由超细油井水泥10~20份和超细矿渣80~100份构成的主剂，增粘剂15~30份，促 凝剂〇~2份，缓凝剂0~2份，稳定剂1~10份；所述主剂的平均粒径为15~16ym。
[0005] 渗透选择性堵剂的主剂由超细油井水泥和超细矿渣构成的富钙相和富硅相组成， 富钙相的Ca-o,Mg-o键比富硅相的Si-o键弱得多，且具有庞大的内比表面积，和较高的热 力学不稳定性，故富钙相的水硬活性高于富硅相；另一方面，富钙相又具有一定的动力学稳 定性，必须克服一定的活化能才能使其破坏，因此主剂的活性是潜在的，在通常情况下，水 分子的作用不足以克服富钙相的分解活化能，主剂和水混合，在其表面仅能发生轻微的水 化反应，使其部分物质溶解和水化，形成C-S-H凝胶，但进一步水化被表面的低渗透保护膜 所阻止。促凝剂的作用就是使主剂结构破坏，促进主剂再进行水化固化反应，克服富钙相 的分解活化能，发生反应使富钙相溶解。富钙相的反应较为剧烈和迅速，而富硅相的反应则 较为缓慢和持久，初期的水化以富钙相的迅速水化和解体并导致主剂玻璃体解体为主，其 水化产物填充于原充水空间，脱离原先结构的富硅相则填充于富钙相水化产物的间隙中， 随着富硅相水化反应的进行，其水化产物不断填充于先前的水化产物间隙内，使水化产物 的结构更加致密。选择水泥和矿渣的混合浆体作为主剂原料，一方面可以克服单独浆体的 弊端，如仅使用矿渣材料，强度低，突破压力低，会造成施工后承压能力差，突破时间变短， 封堵施工后有效期缩短的问题；仅使用水泥容易在现场出现浆体不相容的问题，并容易污 染井下的其他浆体，而且井下其他浆体中存在的盐或聚合物可能影响水泥的稠化时间，造 成安全事故；另一方面，混合浆体为辅剂体系的选择提供了更丰富的范围，为保证施工安全 提供更多便利。配制渗透选择性堵剂体系时，增粘剂用于调节体系的流动性能，稳定剂用于 协助增粘剂确保体系的不分层、稳定性能，促凝剂与缓凝剂配合用于调节体系的固化时间， 主剂与各类辅剂间的协同作用，使得常温下五种材料极其缓慢的发生着化学反应，当进入 地层达到一定温度时化学反应加快，生成具有一定强度的硅酸盐固化体。其主要反应式如 下： 3CaO?Si02+nH20=xCa0 ?Si02 ?yH20+(3-x)Ca(0H)2 2CaO?Si02+nH20=xCa0 ?Si02 ?yH20+(2-x)Ca(0H)2 终产物为硅酸盐物质，该物质结晶较大、胶结紧密，具有一定的强度，耐高温性能良好。
[0006] 为使本发明的渗透选择性堵剂能够选择性的进入大孔道、高渗层，不进入中低渗 地层，限定主剂的颗粒平均粒径为15~16ym，基于三分之二架桥理论，并利用主剂中矿渣在 初期水化形成的无机凝胶，夹杂在堆积的颗粒其中可以很好的形成屏蔽层，防止堵漏浆向 低渗透层内的继续灌入。获得的渗透选择性堵剂以液体状态选择性进入大孔道，不进入中 低渗地层，在地层内水化、离子重聚，与大孔道中疏松砂粒及孔壁胶结，根据要求适当时间 固化，封堵大孔道，达到调整储层不均匀性的目的，改变地层的非均质性，疏松地层重新固 结，减少地层出砂几率，而且很少进入原始油层，对储层基本不会造成损害。
[0007] 作为对上述方式的限定，所述主剂的粒径< 50ym。
[0008] 作为对上述方式的限定，所述增粘剂为锂铝硅酸盐。
[0009] 作为对上述方式的限定，所述促凝剂为亚硝酸盐。
[0010] 作为对上述方式的限定，所述缓凝剂为羟基羧酸盐。
[0011] 作为对上述方式的限定，所述稳定剂为丙烯基聚合物。
[0012] 由于渗透选择性堵剂中主剂使用了水泥和矿渣两种与水反应固化的材料，在反应 过程中，两者存在协同固化的情况，因此选择促凝剂和缓凝剂要考虑对两种材料的通用性 才会达到最佳的使用效果。增粘剂、稳定剂的选择，要考虑主剂中水泥与地层粘土间会发生 钙侵增加浆体稠度的情况，而且这种增稠还会表现为一定的触变性，即当浆体静置几分钟 后稠度迅速增加，从而增加浆体在地层中滞留的能力，以防止浆体被地层中其它流体携带 过多，保证封固的质量。
[0013] 同时，本发明的渗透选择性堵剂的制备方法是，向水中先加入缓凝剂和促凝剂，搅 拌溶解；在搅拌状态下加入增粘剂和稳定剂，使分散均匀；最后加入主剂，在搅拌状态下得 到呈悬浮态的渗透选择性堵剂。
[0014] 渗透选择性堵剂的制备过程中，根据各物料在体系中的作用限定了缓凝剂、促凝 剂、增粘剂、稳定剂及主剂的加入顺序，使获得的渗透选择性堵剂具有最佳的性能及效果。
[0015] 同时，本发明的渗透选择性堵剂的使用方法，包括以下步骤： 步骤一，地层预处理，挤注前置液、清洗液； 步骤二，连续挤注如上所述的渗透选择性堵剂； 步骤三，挤注顶替液。
[0016] 挤注渗透选择性堵剂前对地层进行预处理，再使用前置液、清洗液，挤注渗透选择 性堵剂后再挤注顶替液。通过前置液清洗井筒、降低地层温度，清洗液清除孔道中的有机杂 质，最后挤注顶替液按设计要求将堵剂顶替到设计位置完成挤注工艺。
[0017] 作为对上述方式的限定，在挤注清洗液之后、渗透选择性堵剂之前，挤注隔离液； 在挤注渗透选择性堵剂之后、顶替液之前，挤注隔离液。
[0018] 为使本发明的渗透选择性堵剂发挥最佳的选择性封堵效果，延长封堵时效，使用 渗透选择性堵剂前用隔离液将地层中的水推开，降低封堵剂被水稀释的程度，提前改善地 层的胶结能力，并降低封堵剂遇到其它离子的风险，保证施工安全，而且使用隔离液后残余 的碱也可以防止后续渗透选择性堵剂在底层被稀释后难以凝固的情况发生，提高封堵能 力；挤注渗透选择性堵剂后再使用隔离液以保护渗透选择性堵剂固化，防止顶替液稀释导 致堵剂固化不完全、返渣现象。通过前置、后置隔离液强化渗透选择性堵剂的封堵效果。
[0019] 作为对上述方式的限定，所述隔离液由以下质量配比的组分制成：100份水中加 入氢氧化钠1~5份，钠蒙脱土5~10份，六偏磷酸钠0. 05~0. 1份。
[0020] 如上的隔离液可以高效配合本发明的渗透选择性堵剂发挥高选择性高稳定性的 封堵效果。
[0021] 综上所述，采用本发明的技术方案，获得的渗透选择性堵剂稳定性良好，在配置过 程不会出现泌水和离析现象，对水的矿化度适应范围宽，粘度较低，泵入性能良好；挤注入 地层后选择性封堵大孔道，不进入中低渗地层，改变地层的非均质性，重新固结疏松地层， 不损害地层和储层，适用温度30~190°C，固化后抗温能力达到300°C以上，耐高温性能良 好。该渗透选择性堵剂配合前置隔离液和后置隔离液的使用，能够更好的发挥封堵效果，可 以做到堵而不死，并可用土酸解堵。
【具体实施方式】
[0022] 实施例一 本实施例涉及几组渗透选择性堵剂，配方如下表所示：
【主权项】
1. 一种渗透选择性堵剂，其特征在于，由以下重量配比的组分制成：400份水中加入由 超细油井水泥1〇~20份和超细矿渣80~100份构成的主剂，增粘剂15~30份，促凝剂0~2份， 缓凝剂〇~2份，稳定剂1~10份；所述主剂的平均粒径为15~16ym。
2. 根据权利要求1所述的渗透选择性堵剂，其特征在于：所述主剂的粒径< 50ym。
3. 根据权利要求1所述的渗透选择性堵剂，其特征在于：所述增粘剂为锂铝硅酸盐。
4. 根据权利要求1所述的渗透选择性堵剂，其特征在于：所述促凝剂为亚硝酸盐。
5. 根据权利要求1所述的渗透选择性堵剂，其特征在于：所述缓凝剂为羟基羧酸盐。
6. 根据权利要求1所述的渗透选择性堵剂，其特征在于：所述稳定剂为丙烯基聚合物。
7. -种如权利要求1所述的渗透选择性堵剂的制备方法，其特征在于：向水中先加入 缓凝剂和促凝剂，搅拌溶解；在搅拌状态下加入增粘剂和稳定剂，使分散均匀；最后加入主 剂，在搅拌状态下得到呈悬浮态的渗透选择性堵剂。
8. -种渗透选择性堵剂的使用方法，包括以下步骤： 步骤一，地层预处理，挤注前置液、清洗液； 步骤二，连续挤注如权利要求1所述的渗透选择性堵剂； 步骤三，挤注顶替液。
9. 根据权利要求8所述的渗透选择性堵剂的使用方法，其特征在于：在挤注清洗液之 后、渗透选择性堵剂之前，挤注隔离液；在挤注渗透选择性堵剂之后、顶替液之前，挤注隔离 液。
10. 根据权利要求9所述的渗透选择性堵剂的使用方法，其特征在于：所述隔离液由以 下重量配比的组分制成：1〇〇份水中加入氢氧化钠1~5份，钠蒙脱土 5~10份，六偏磷酸钠 0? 05~0. 1 份。
【专利摘要】本发明涉及一种渗透选择性堵剂，由以下重量配比的组分制成：400份水中加入由超细油井水泥10~20份和超细矿渣80~100份构成的主剂，增粘剂15~30份，促凝剂0~2份，缓凝剂0~2份，稳定剂1~10份；所述主剂的平均粒径为15~16μm。该渗透选择性堵剂稳定性良好，对水的矿化度适应范围宽，粘度较低，泵入性能良好，挤注入地层后选择性封堵大孔道，不进入中低渗地层，不损害地层和储层，耐高温性能良好。本发明还涉及该渗透选择性堵剂的制备方法和使用方法，使其能够更好的发挥封堵效果，做到堵而不死，并可用土酸解堵。
【IPC分类】C09K8-508, E21B33-13
【公开号】CN104762072
【申请号】CN201510078131
【发明人】潘卫国
【申请人】丹诺(北京)石油技术服务有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月14日