一种冻胶型泡沫体系调流剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及油田化学领域，具体涉及一种冻胶型泡沫体系调流剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着对于油田开发的不断深入，地层能量的持续下降，导致油井产油能力下降，注气驱油技术成为继水驱油技术、聚合物驱油技术等化学驱油技术之后提高石油采收率的一个重要途径。但由于油藏的非均质性，会使得储层间和储层内动用不均匀，且随着注气规模的增加，会出现严重的气锥现象，致使气驱效率低下，因此有效封堵气窜通道、改善气驱效果变的十分重要。现有的堵剂在低密度和高温高盐两方面难以兼顾，对于气窜通道的流度调节效果并不理想。泡沫型堵剂因其具有粘度高、可选择性封堵、可有效增大地层流动阻力和对于地层伤害小等特点而受到广泛的应用。但在地层高温高盐的环境下，泡沫的稳定性会急剧下降，难以长时间保持稳定的调流能力。中国发明专利cn108219761提供了一种密度低、对储层伤害小的耐高温生物聚合物泡沫凝胶堵剂，其中液相组分中的黄原胶是由黄原杆菌作用于碳水化合物而生成的高分子链多糖聚合物，其分子结构中具有较多的支链，且具有丰富的羟基，对地层没有污染。中国发明专利cn108203579供了一种氮气泡沫凝胶调堵剂，其中稳泡剂羧甲基纤维素钠和可溶性淀粉可以稳定气泡的大小，减少液膜的排液速度，还可起到增强泡沫的膜强度的作用。技术实现要素：本发明的目的是为了克服现有技术存在的泡沫型堵剂耐温耐盐稳定性差的问题，提供一种冻胶型泡沫体系调流剂及其制备方法和应用。该冻胶型泡沫体系调流剂适用于高温高盐油藏封堵气窜通道用，具有成胶时间短、成胶强度高，抗地层水稀释，高温高盐环境下可以维持长时间的稳定的特点。为了实现上述目的，本发明一方面提供一种冻胶型泡沫体系调流剂，制备所述冻胶型泡沫体系调流剂的原料含有0.3-0.6重量％的海藻酸钠、0.1-0.2重量％的起泡剂、0.02-0.05重量％的钙盐、6-12重量％的单体、0.4-0.8重量％的交联剂、0.01-0.05重量％的引发剂a、0.1-1重量％的引发剂b、0.05-0.1重量％的稳泡剂和余量的水。优选地，制备所述冻胶型泡沫体系调流剂的原料含有0.4-0.5重量％的海藻酸钠、0.14-0.16重量％的起泡剂、0.03-0.04重量％的钙盐、9-12重量％的单体、0.6-0.8重量％的交联剂、0.03-0.05重量％的引发剂a、0.5-1重量％的引发剂b、0.06-0.09重量％的稳泡剂和余量的水。优选地，所述起泡剂为十四烷基羟磺基甜菜碱；所述钙盐为cacl2。优选地，所述单体为丙烯酰胺单体，所述交联剂为n-n亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂a为叔丁基过氧化氢，所述引发剂b为过硫酸铵，所述稳泡剂为高分子类稳泡剂；优选地，所述高分子类稳泡剂为阴离子型聚丙烯酰胺；优选地，所述阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1800万。本发明第二方面提供上述冻胶型泡沫体系调流剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)按照配比称取原料；(2)将海藻酸钠、起泡剂、部分单体、部分交联剂、部分引发剂a、部分引发剂b、稳泡剂和部分水进行混合至均匀，得到聚合物基液；(3)将钙盐、剩余的单体、剩余的交联剂、剩余的引发剂a、剩余的引发剂b和剩余的水混合至均匀，得到盐离子基液；(4)将步骤(2)所得聚合物基液置于搅拌器内搅拌，直至形成均匀致密的泡沫体系；(5)将步骤(4)所得泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积为(2-6):1的比例从底部注入步骤(3)所得盐离子基液内充分混合，得到固化泡沫体系；(6)将步骤(5)所得固化泡沫体系进行成胶，得到冻胶型泡沫体系调流剂。优选地，在步骤(2)中，混合时间为6-8h。优选地，在步骤(3)中，混合时间为1-2h。优选地，在步骤(4)中，所述搅拌的条件包括：转速为4000-5000r/min，时间为4-6min。优选地，在步骤(6)中，所述成胶的温度为100-130℃。本发明第三方面提供上述冻胶型泡沫体系调流剂在油藏封堵气窜通道中的应用。本发明所述的冻胶型泡沫体系调流剂，适用于高温高盐油藏封堵气窜通道，利用海藻酸钠遇ca2+迅速形成水凝胶固化的特性，形成的固化泡沫体系，具有良好的机械强度与结构强度，有良好的抗剪切能力，可以有效抵抗地层水对于体系的稀释作用；最高耐温130℃，最高耐盐22万矿化度。附图说明图1是实施例1中泡沫体系注入盐离子基液内固化后的照片；图2是实施例1中制得的冻胶型泡沫体系调流剂在130℃、22万矿化度地层条件下养护4h的照片；图3是实施例1中制得的冻胶型泡沫体系调流剂在130℃、22万矿化度地层条件下养护24h的照片；图4是实施例1中制得的冻胶型泡沫体系调流剂在130℃、22万矿化度地层条件下养护48h的照片。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。为了实现上述目的，本发明一方面提供一种冻胶型泡沫体系调流剂，制备所述冻胶型泡沫体系调流剂的原料含有0.3-0.6重量％的海藻酸钠、0.1-0.2重量％的起泡剂、0.02-0.05重量％的钙盐、6-12重量％的单体、0.4-0.8重量％的交联剂、0.01-0.05重量％的引发剂a、0.1-1重量％的引发剂b、0.05-0.1重量％的稳泡剂和余量的水。在优选的实施方式中，制备所述冻胶型泡沫体系调流剂的原料含有0.4-0.5重量％的海藻酸钠、0.14-0.16重量％的起泡剂、0.03-0.04重量％的钙盐、9-12重量％的单体、0.6-0.8重量％的交联剂、0.03-0.05重量％的引发剂a、0.5-1重量％的引发剂b、0.06-0.09重量％的稳泡剂和余量的水。在优选的实施方式中，所述起泡剂为十四烷基羟磺基甜菜碱。在优选的实施方式中，所述钙盐为cacl2。在优选的实施方式中，所述单体为丙烯酰胺单体(am)，所述交联剂为n-n亚甲基双丙烯酰胺(mba)，所述引发剂a为叔丁基过氧化氢(sa)，所述引发剂b为过硫酸铵，所述稳泡剂为高分子类稳泡剂；进一步优选地，所述高分子类稳泡剂为阴离子型聚丙烯酰胺(hpam)。更进一步优选地，所述阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1800万。在本发明中，使用两种引发剂，加快了反应速率，并且使用了阴离子型聚丙烯酰胺作为稳泡剂，既能在交联前起到稳泡的作用，还能参与交联形成冻胶。本发明第二方面提供上述冻胶型泡沫体系调流剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)按照配比称取原料；(2)将海藻酸钠、起泡剂、部分单体、部分交联剂、部分引发剂a、部分引发剂b、稳泡剂和部分水进行混合至均匀，得到聚合物基液；(3)将钙盐、剩余的单体、剩余的交联剂、剩余的引发剂a、剩余的引发剂b和剩余的水混合至均匀，得到盐离子基液；(4)将步骤(2)所得聚合物基液置于搅拌器内搅拌，直至形成均匀致密的泡沫体系；(5)将步骤(4)所得泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积为(2-6):1的比例从底部注入步骤(3)所得盐离子基液内充分混合，得到固化泡沫体系；(6)将步骤(5)所得固化泡沫体系进行成胶，得到冻胶型泡沫体系调流剂。在一种优选地实施方式中，在步骤(2)中，所述部分单体的重量为原料中单体总重量的50％，所述部分引发剂a的重量为原料中引发剂总重量的50％，所述部分引发剂b的重量为原料中引发剂总重量的50％，所述部分交联剂的重量为原料中交联剂总重量的50％。在本发明所述的方法中，对于步骤(2)中的混合时间没有特殊的要求，只要能够混合均匀即可。在一种优选地实施方式中，在步骤(2)中，混合时间为6-8h。具体的，所述混合时间可以为6h、6.5h、7h、7.5h或8h。在本发明所述的方法中，对于步骤(3)中的混合时间没有特殊的要求，只要能够混合均匀即可。在一种优选地实施方式中，在步骤(3)中，混合时间为1-2h。具体的，所述混合时间可以为1h、1.2h、1.5h、1.75h或2h。在一种优选地实施方式中，在步骤(4)中，所述搅拌的条件包括：转速为4000-5000r/min，时间为4-6min。具体的，所述搅拌转速可以为4000r/min、4100r/min、4200r/min、4300r/min、4400r/min、4500r/min、4600r/min、4700r/min、4800r/min、4900r/min或5000r/min；所述搅拌时间可以为4min、4.5min、5min、5.5min或6min。在本发明所述的方法中，在步骤(6)中，对于成胶的条件没有特殊的要求，可以为本领域的常规选择。在优选的实施方式中，为了更好的达到成胶效果，并且满足高温高盐地层的使用条件，所述成胶的温度为100-130℃。最优选为130℃。在本发明所述的方法中，在步骤(6)中，所述成胶的时间受到原料的配比和成胶的温度的影响，成胶时间可以通过调配原料配比和成胶温度进行控制。在优选地实施方式中，所述成胶的时间为175min-270min。在本发明中，制得的冻胶型泡沫体系调流剂，随着气液比例的不同，密度在0.6～0.9g/cm3范围内可控。本发明第三方面提供上述冻胶型泡沫体系调流剂在油藏封堵气窜通道中的应用。本发明所述的冻胶型泡沫体系调流剂适用于高温高盐型油藏封堵气窜通道用，最高耐温130℃，最高耐盐22万矿化度，海藻酸钠遇ca2+迅速形成水凝胶固化的特性，形成的固化泡沫体系，具有良好的机械强度与结构强度，有良好的抗剪切能力，可以有效抵抗地层水对于体系的稀释作用。在应用时，可以将步骤(1-5)得到的固化泡沫体系注入高温高盐地层，注入地层后，凭借其结构强度可以在130℃温度下维持泡沫体系稳定4～5h，同时利用地层温度促使体系快速成胶，成胶后的得到的调流剂半衰期达48h以上，可以达到长期耐高温的目的。并且，调流剂中的海藻酸钠聚合物可以与地层中的二价阳离子形成水凝胶，高矿化度地层水可以使本调流剂更加稳定，从而达到耐高矿化度的目的。以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。实施例1按照配比称取原料，将0.6g海藻酸钠、0.3gthsb、6gam、0.4gmba、0.01gsa、0.1g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到92.49g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.04gcacl2、6gam、0.4gmba、0.01gsa、0.1g过硫酸铵加入到93.45g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积6:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系，将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间4.5h。其中，图1为泡沫体系以6:1的比例注入盐离子基液内固化后的照片。制得的固化泡沫体系在室温下极其稳定，可保持原体积在十几天内几乎不发生变化，且流动性良好。实施例2按照配比称取原料，将0.6g海藻酸钠、0.3gthsb、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到88.87g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵加入到89.81g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积5:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间3.5h。实施例3按照配比称取原料，将0.6g海藻酸钠、0.3gthsb、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵、0.2g1800万hpam加入到85.05g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.08gcacl2、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵加入到86.07g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积3:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间3h。实施例4按照配比称取原料，将0.8g海藻酸钠、0.3gthsb、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到88.67g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵加入到89.81g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积3:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间3.17h。实施例5按照配比称取原料，将0.8g海藻酸钠、0.3gthsb、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到84.95g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵加入到86.09g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积4:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间2.83h。实施例6按照配比称取原料，将1g海藻酸钠、0.3gthsb、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到88.47g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵加入到89.81g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积5:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间3.25h。实施例7按照配比称取原料，将1g海藻酸钠、0.3gthsb、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到84.75g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵加入到86.09g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积6:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间2.75h。实施例8按照配比称取原料，将1.2g海藻酸钠、0.3gthsb、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到88.27g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、9gam、0.6gmba、0.03gsa、0.5g过硫酸铵加入到89.81g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积6:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间3.17h。实施例9按照配比称取原料，将1.2g海藻酸钠、0.3gthsb、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵、0.1g1800万hpam加入到84.55g水中，搅拌8小时后形成聚合物基液；将0.06gcacl2、12gam、0.8gmba、0.05gsa、1.0g过硫酸铵加入到86.09g水中，搅拌2小时后得到盐离子基液；将上述聚合物基液置于搅拌器内起泡，搅拌转速5000r/min，搅拌时间5min，形成均匀泡沫体系；将上述泡沫体系以气泡体积比盐溶液体积6:1的比例从底部注入上述盐离子基液内，使泡沫与盐溶液充分混合，得到固化泡沫体系；将上述固化泡沫体系置于130℃的环境内成胶，成胶时间2.67h。对比例1按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，将实施例1中的海藻酸钠用相同重量的水代替。对比例2按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，将实施例1中的cacl2用相同重量的水代替。对比例3按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，将实施例1中的1800万hpam用相同重量的水代替。测试例1、将实施例1制得的冻胶型泡沫体系调流剂在130℃、22万矿化度地层条件下分别养护4h、24h、48h后的照片如图2、3和4所示。从图2、图3和图4可以看出，成胶后的冻胶型泡沫体系调流剂在130℃环境中，体积变化幅度较小，经过72h后，体积仍维持在较高的水平，说明该调流剂成胶强度高，在130℃环境中非常稳定。且现场应用过程中，能起到在高温高矿化度地层长期封堵的作用。2、对实施例和对比例制得的冻胶型泡沫体系调流剂的调流效果进行检测。具体步骤包括：将长10cm，内径2.5cm的露头岩心用22万矿化度盐水饱和后置于岩心夹持器内；将岩心夹持器的围压加至3mpa，调节isco泵在恒流条件下注入22万矿化度盐水进行水驱，模拟岩心的地层润湿条件，等待压力稳定后停泵；将氮气瓶与岩心夹持器相连，打开气瓶调节压力，注入氮气，利用排液法测量气体流速。把岩心夹持器的输出端管线插入水中，等待输出端气泡排出稳定后，使用量筒称量500ml水并用手堵住放入桶中，将输出端管线插入到量筒中，计量排出液体所需要的时间，并计算出流速q1；反向注入0.3pv的制得的固化泡沫体系，再注入0.1pv的22万矿化度盐水顶替；然后将岩心夹持器置于130℃恒温箱内进行成胶(成胶时间与各实施例和对比例的时间保持一致)，成胶完成后，将岩心夹持器取出，然后再次利用排液法计量排出液体所需的时间，并计算出流速q2，按照封堵率计算公式η＝(q1-q2)/q1计算各岩心封堵率，封堵结果如表1所示：表1编号q1/ml·min-1q2/ml·min-1η/％实施例123.560.4997.92实施例224.120.4798.05实施例323.840.4398.20实施例423.170.4398.14实施例524.090.3798.46实施例624.150.4498.18实施例723.880.3398.62实施例823.970.3598.54实施例924.210.3098.76对比例123.4113.7041.48对比例223.3811.9548.88对比例323.513.4580.33根据表1的结果可知，本发明所述的冻胶型泡沫调流剂可以满足高温高盐油藏的封堵需求，可以对气窜通道和高渗层进行有效封堵，以而提高原油的开采效率，能够满足现场的使用要求。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 

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