一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气田开发堵水技术领域，尤其涉及一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶及其制备方法。

背景技术

粉煤灰作为常见的碱激发无机聚合物，含有二氧化硅、氧化钙等活性成分，在碱性条件下可反应生成具有水硬胶凝性能的化合物，且该类胶凝材料具有强度高、耐高温、耐久性好的优点。因此，近年来粉煤灰被广泛应用于石油开采行业，其中以调剖堵水为主，形成低成本的无机凝胶堵剂。

塔河油田是我国发现的第一个亿吨级古生界油田，自开发以来，以其较高的油气产量和地质储存量跻身中石化油田的第二位，为我国的油气田产量做出了突出贡献。塔河油田碳酸盐岩储层底部有强大的底水能量，即为地层补充能量的同时，又容易形成锥进，水淹油井，油水关系复杂，开采难度很大。特别在开采后期，经过多轮注水之后，含水率已达到95％以上，注水失效，成为了影响产量的关键问题。现有的塔河油田所采用的堵剂多为可溶性硅酸盐和可固化颗粒，复杂堵水技术为密度选择性堵水技术和复合段塞逐级托举技术。可溶性硅酸盐和可固化颗粒堵剂虽然适合高温、高矿化度油藏，但是容易堵死出油裂缝；密度选择性堵水技术则存在堵剂漏失量大，不能在地层长时间驻留，封堵效果很难提高。

授权专利CN102746835B公开了一种碳酸盐岩油井密度选择性堵水剂，其组份配方按重量份计，水泥100份、粉煤灰60-75份、粘土50-58份、微硅52-62份、早强剂5-8份、降失水剂16-28份、水1100-1200份。一种碳酸盐岩油井密度选择性堵水剂的制备工艺，按上述配方量称取降失水剂、早强剂，溶解在配方量的水中，然后再加入配方量的水泥、粉煤灰、粘土、微硅充分溶解后得产物。本发明提供的碳酸盐岩油井密度选择性堵水剂有益效果为：易于在油水界面之间驻留，建立堵水隔板；保证固化效果；注入安全且扩大了堵水半径；固化后抗压强度大；易配制，注入性好，施工工艺简单，施工效率高。

授权专利CN101898860B工开了一种含油泥无机复合调剖剂及其应用方法，包括有含油污泥、水泥、粉煤灰、缓凝剂、固化剂、表面活性剂经混合配制而成，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，各原料按重量份数计为：含油污泥10-15，水泥5-25，粉煤灰0-5，固化剂0-10，缓凝剂0-10，表面活性剂0-0.2。本发明有以下几个优点：第一，配方加入一定量的水搅拌所得的工作液黏度小，便于搅拌和灌注；第二，工作液均一稳定，悬浮性能好，满足现场施工对工作液稳定性要求；第三，注入后在底层环境下固化强度适中，能够堵水调剖。

论文(陈阳，塔河油田碳酸盐岩储层系列堵剂筛选与研究[D],西安石油大学，2019)根据研究区块储层温度高、流体矿化度高的油藏条件对目前运用较好的调堵调驱体系进行筛选分析,优选了多功能无机复合凝胶体系,该体系在砂岩油藏应用效果良好,但未在碳酸盐岩裂缝、缝洞型复杂储层运用。

针对碳酸盐岩油藏无机堵水用剂，关键问题是降低堵剂漏失，提高封堵强度以及降低堵剂成本；但上述专利堵剂均未达到理想性能和成本要求，距离现场需求仍有一定的差距。因此，通过进一步研究灰岩堵水低成本无机凝胶堵剂，对灰岩堵水有效率和工艺技术提升具有重要意义，是本领域亟需解决的问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶及其制备方法，所述的无机凝胶堵剂填补了灰岩堵水用剂在地层中易漏失，驻留能力差，封堵强度低，单方堵剂成本高的问题，在实现现场实际应用的同时，有效降低堵剂成本。

本发明解决上述技术问题的技术方案具体如下：一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，包括质量分数分别为35-40％的主剂、5-10％的悬浮剂、5-10％主激发剂和1-5％助激发剂，余量为水。

优选地，所述的碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，包括质量分数分别为36-39％的主剂、6-9％的悬浮剂、6-9％主激发剂和2-4％助激发剂，余量为水。

再优选地，所述的碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，包括质量分数分别为37-38％的主剂、7-8％的悬浮剂、7-8％主激发剂和3-4％助激发剂，余量为水。

所述主剂为粉煤灰；

其中，所述粉煤灰的成分为：

优选地，在一个优选实施方案中所述粉煤灰的成分为：

所述悬浮剂为无机悬浮剂；

其中，所述悬浮剂为粘土类悬浮剂；

所述的粘土类悬浮剂选自凹凸棒土悬浮剂、蒙脱石悬浮剂、膨润土悬浮剂中的任意一种。

优选地，所述的粘土类悬浮剂为膨润土悬浮剂。

所述主激发剂为氯盐、碱和硫酸盐中的任意一种；

优选地，所述主激发剂包括碱和硫酸盐；

所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙中任一种；优选地所述碱为氢氧化钠。

所述硫酸盐为硫酸钠或硫酸钾中的任一种；优选地，所述的硫酸盐为硫酸钠。

所述碱和硫酸盐的质量比为1：0.1-0.3。

所述助激发剂为亚硫酸钠。

其中，所述粉煤灰无机凝胶还包括质量分数为0.5-2％的缓凝剂。

所述的缓释剂聚羧酸类的缓凝剂；

所述的聚羧酸类的缓凝剂为DRH-2L。

本发明还公开了一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶的制备方法，包括以下步骤：按照配方用量将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至125-135℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

发明为解决碳酸盐岩油藏区现有堵剂体系成本昂贵、易漏失、难以形成有效规模封堵的问题，提供了一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶及其制备方法，以低成本粉煤灰为主剂，添加激发剂、悬浮剂等助剂，制得一种高温高强度无机凝胶堵剂，在实现有效封堵的同时，降低堵剂成本。该发明制备的粉煤灰无机凝胶初始密度1.10-1.14g/cm

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、4.5％氢氧化钠、0.5％的硫酸钠、5％亚硫酸钠和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

其具体制备方法如下：按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至125℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物A。

实施例2

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：40％的粉煤灰、5％的膨润土悬浮剂、9％氢氧化钠、1％的硫酸钠、1％亚硫酸钠和余量水。

其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

其具体制备方法如下：按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至125℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物B。

实施例3

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、7.5％氢氧化钠、1.5％的硫酸钠、2％亚硫酸钠和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

其具体制备方法如下：按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至125℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物C。

实施例4

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、9.0％氢氧化钠、1.0％的硫酸钠、2％亚硫酸钠和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

其具体制备方法如下：按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至135℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物D。

实施例5

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、9.0％氢氧化钠、0.95％的硫酸钠、2％亚硫酸钠和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

其具体制备方法如下：按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至130℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物E。

实施例6

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、7.5％氢氧化钠、1.5％的硫酸钠、2％亚硫酸钠、0.5％的缓凝剂和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，再加入缓凝剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至130℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物F。

实施例7

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、7.5％氢氧化钠、1.5％的硫酸钠、2％亚硫酸钠、2％的缓凝剂和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，再加入缓凝剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至130℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物G。

实施例8

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、7.5％氢氧化钠、1.5％的硫酸钠、2％亚硫酸钠、1％的缓凝剂和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，再加入缓凝剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至130℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物H。

实施例9

一种碳酸盐岩油藏堵水用无机凝胶，其按照以下配比进行制备：35％的粉煤灰、10％的膨润土悬浮剂、4.5％氢氧化钠、0.5％的硫酸钠、5％亚硫酸钠和余量水。其中，所述粉煤灰的主要化学组成为：

其具体制备方法如下：按照上述配比将激发剂、悬浮剂、助激发剂加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀且能溶于水的化学试剂完全溶解；然后加入主剂，搅拌混合均匀后，在密封环境下加热至125℃反应，待终凝后反应完全，冷却得到产物I。

在上述实施例1-9制备产物的过程中，通过维卡仪测定其初凝时间和终凝时间，并用YAW-300D抗压抗折强度分析仪测定终凝后的产物的固化强度，其测定结果如下：

从测试结果可知，本发明制备的低成本无机凝胶堵剂初始密度1.10-1.14g/cm

上述详细说明是针对本发明其中可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。