一种防气窜体系及其应用的制作方法

1.本发明涉及油田开采领域，具体涉及一种防气窜体系及其应用。


背景技术：

2.在油田开采中，气驱采油是提高原油采收率的重要手段之一，但在注气开发过程中，由于地层多孔介质的非均质性，储层平面上及纵向上物性的差异，随着注入孔隙体积倍数(pv)的增加，注入气的前缘部分将沿地层中的高渗透层形成优势流道，突破至生产井井底，即发生气窜现象。注入气发生突破后，伴随注入体积的不断累积，大部分注入气将无效循环，导致注入气对原始地层流体的驱替效率大幅降低，降低注入气的波及系数，进而影响到采收率及压力保持度，导致注入气开发效果变差、经济效益下降；并且气窜也将导致受效井的气液比升高，以及受效井在关井后井口压力升高等问题。
3.为了实现气驱封窜，现阶段主要采用两种方式，一是通过改善储层条件，封堵高渗透层；二是调整气驱剂与原油之间的粘度差。基于这两种方式，研发了多相流封窜体系、有机类封窜体系和无机类封窜体系共三个大类防气窜体系。例如，专利文献cn106188403a公开了一种高温高盐油藏防co2气窜堵剂及其制备方法，利用凝胶封堵优势通道，实现封窜，该体系为有机类封窜体系，体系注入性好，可封堵微裂缝，但存在抗盐性较差、注入过程选择性差等缺点，存在施工风险；cn103225491公开了一种凝析气藏盐沉析抑制气体窜流技术，该技术采用盐沉析技术在储层中析出盐的晶体颗粒，通过晶体的运移堆积作用堵塞气窜通道，抑制气体窜流，该体系为无机类封窜体系，不受地层矿化度、温度影响，容易解堵，但存在选择性差、封堵率小等缺点。因此，亟需开发一种更有效的防气窜方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术所存在的缺陷，本发明提供一种防气窜体系，该体系具有良好的耐高温、抗盐特性，注入性和选择性好，能够实现深部封窜，从而达到扩大气驱体积、提高原油采收率的目的。
5.本发明还提供一种防气窜体系在气驱采油过程中的应用，采用上述防气窜体系，能够实现更有效的气驱采油封窜，适用于温度不高于140℃、井深7000m以内、矿化度不大于25
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104mg/l的油藏。
6.本发明的一方面，提供一种防气窜体系，其组成及重量百分比为：起泡剂：0.1％～2％、聚电解质：0.05％～1％、泡沫增强助剂：0.001％～0.1％、除氧化剂：0.01％～0.5％、螯合剂：0.05％～2％，余量为水。
7.本发明提供的防气窜体系，具有良好的耐高温、抗盐等特性，注入性和选择性好，能够实现深部封窜，从而达到扩大气驱体积、提高原油采收率的目的。发明人经分析认为，采用该防气窜体系和驱油气体混合产生泡沫，改变油藏储层中的吸液剖面，封堵储层中高渗透层的优势流道，使得气驱过程中所注入的气体不会从高渗透路径泄露。
8.根据本发明的研究，泡沫增强助剂为纳米材料，利于进一步提高防气窜效果，具体来说，在本发明防气窜体系的组成下，采用起泡剂、聚电解质和纳米材料协同增效，聚电解质和纳米材料能使得起泡剂产生的泡沫液膜的粘度增大，降低液膜的排液速度，从而实现维持泡沫的稳定，同时配合除氧剂和螯合剂，不仅可充分发挥各组分优势，而且各组分之间还具有协同增效作用，使得本发明的防气窜体系具有良好的耐高温、抗盐特性，注入性和选择性好，可实现有效防气窜。
9.为了更进一步提高泡沫的稳定性，在一些实施例中，上述泡沫增强助剂可以包括纳米二硫化钼、纳米氧化石墨烯、气相二氧化硅、气相氧化铝、纳米二氧化钛、碳纳米管中的至少一种。利用纳米颗粒进行填充，吸附在拉普拉斯通道上，进一步降低液膜的排液速度，提高防气窜体系泡沫的稳定性。
10.根据本发明的研究，上述起泡剂可以包括阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阴-非离子型表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种。其中，上述阴离子表面活性剂可以包括烷基乙醚磺酸盐、烷基二苯醚磺酸盐；上述两性离子表面活性剂可以包括磺基烷基甜菜碱、羟基磺基甜菜碱；上述阴-非离子型表面活性剂可以包括磺酸盐型聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚；上述非离子表面活性剂可以包括双子型氟碳表面活性剂。其中，磺酸盐型聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚阴-非离子型表面活性兼具了磺酸盐型表面活性剂的耐温能力和聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚非离子表面活性剂的耐盐能力，提高了产生的泡沫的稳定性。上述的起泡剂中，可使用两种及两种以上的起泡剂共用，进一步提高产生的泡沫的稳定性，比如烷基乙醚磺酸盐与双子型氟碳表面活性剂联用，可以进一步提高防气窜体系的抗油能力及其稳定性。
11.经进一步研究，上述聚电解质可以包括聚苯乙烯磺酸盐、丙烯酰胺多元共聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种。聚电解质的加入可以提高产生的泡沫液膜双电层的静电斥力，使液膜的粘度增大，降低液膜的排液速度，进一步维持防气窜体系的稳定性。
12.具体地，上述除氧剂可以包括亚硫酸钠、硫代硫酸钠、吗啉、d-异抗坏血酸钠中的至少一种，其能避免上述起泡剂和聚电解质有氧环境中发生氧化降解，进一步提高防气窜体系泡沫的稳定性。
13.在本发明的一实施方式中，上述螯合剂可以包括乙二胺四乙酸二钠、羟乙基乙二胺三乙酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的任意一种，可以减少高矿化度的地层水对该防气窜体系的影响，提高其抗盐能力。
14.根据本发明的研究，防气窜体系中起泡剂的含量进一步可以为0.1％～0.5％或0.1～0.3％，和/或，聚电解质的含量进一步可以为0.05％～0.5％，和/或，泡沫增强助剂的含量进一步可以为0.01％～0.05％，和/或，除氧化剂的含量进一步可以为0.05％～0.3％，和/或，螯合剂的含量进一步可以为0.05％～1％。例如，在一具体实施例中，防气窜体系中，起泡剂的含量为0.3％，聚电解质的含量为0.5％，泡沫增强助剂的含量为0.02％，除氧剂的含量为0.1％，螯合剂的含量为0.05％。
15.本发明的另一方面，还提供一种防气窜体系在气驱采油中的应用。本发明能够实现更有效的气驱采油封窜，在油田开采领域具有更大的实用意义。
16.具体地，上述气驱采油过程所用的驱油气体包括天然气、二氧化碳、氮气中的至少
一种。
17.在具体应用时，根据地层条件的不同，防气窜体系的注入方式可以不同，比如，对于高渗透层，可以使防气窜体系在地表发泡，即使用上述气体与防气窜体系溶液在泡沫发生器中混合产生泡沫，然后进行注入；或者，对于低渗透层，可以先注入防气窜体系溶液，再注入上述气体，使得两者在地层接触产生泡沫；或者，可以利用两根管柱同时注入防气窜体系溶液和上述气体，使两者在注入井较近的地层内产生泡沫，实现封窜。
18.本发明的实施，至少具有如下有益效果：
19.本发明提供的防气窜体系，各组分协同增效，兼具良好的耐高温和耐盐特性，注入性和选择性良好，能够实现深部封窜，提高原油采收率。
20.本发明提供的防气窜体系在气驱采油过程中的应用，采用上述防气窜体系，对于渗透率极差为2的填砂管剖面改善率可达到65.8％以上，渗透率极差为6的填砂管剖面改善率可达到62.4％以上，尤其适用于温度不高于140℃、井深7000m以内、矿化度不大于25
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104mg/l的油藏。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.以下实施例中均按照如下过程，评价防气窜体系的封窜效果：
23.通过对不同渗透率极差(高渗填砂管渗透率与低渗填砂管渗透率之比)的两根填砂管进行并联驱替实验对实施例中防气窜体系的封窜效果进行评价，通过评价防气窜体系改善剖面分流量的程度来表征其剖面改善性能和延缓气窜的能力。
24.实验方法：
25.1、极差为2的填砂管剖面改善率试验过程：
26.①
将储气罐、回压储气罐充气至压力为3.4mpa，并联连接级差为2的1#、2#填砂管，实验温度设定为140℃，以2ml/min的速度气驱2pv，记录高低渗填砂管(1#、2#)的气体流量；
27.②
注入2pv的气液比为1∶1的防气窜体系，再进行气驱，记录高低渗填砂管(1#、2#)的气体流量。
28.封窜前高低渗填砂管(1#、2#)气体流量的比值计为调前高低分流率之比，封窜后高低渗填砂管(1#、2#)气体流量的比值计为调后高低分流率之比。
29.计算剖面改善率：
[0030][0031]
2、采用渗透率级差为6的3#和4#填砂管替换上述渗透率级差为2的1#、2#填砂管，按照上述过程测得极差为6的填砂管剖面改善率。
[0032]
实施例1
[0033]
本实施例提供的防气窜体系，所用原料均为化学纯或工业纯。其组成及重量百分比为：0.3％磺酸盐型聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚阴非离子表面活性剂、0.5％聚苯乙烯磺酸盐、
0.02％纳米二硫化钼、0.1％硫代硫酸钠、0.05％乙二胺四乙酸二钠，其余为水。
[0034]
将上述组分加入水中充分搅拌溶解得到防气窜体系溶液，使溶液与气驱气体1:1混合产生泡沫，然后进行封窜效果评价。
[0035]
剖面改善率实验结果见表1，实验测得本实施例的防气窜体系对于极差为2的填砂管剖面改善率为65.8％，极差为6的填砂管剖面改善率为62.4％。
[0036]
实施例2
[0037]
本实施例提供的防气窜体系，所用原料均为化学纯或工业纯。其组成及重量百分比为：0.1％磺基烷基甜菜碱、0.2％丙烯酰胺多元共聚物、0.01％纳米氧化石墨烯、0.1％d-异抗坏血酸钠、0.1％葡萄糖酸钠，其余为水。
[0038]
将上述组分加入水中充分搅拌溶解得到防气窜体系溶液，将溶液与气驱气体1:1混合产生泡沫，然后进行封窜效果评价。
[0039]
剖面改善率实验结果见表1，实验测得本实施例的防气窜体系对于极差为2的填砂管剖面改善率为68.3％，极差为6的填砂管剖面改善率为64.4％。
[0040]
实施例3
[0041]
本实施例提供的防气窜体系，所用原料均为化学纯或工业纯。其组成及重量百分比为：0.2％烷基二苯醚磺酸盐、0.05％双子型氟碳表面活性剂、0.6％聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、0.02％碳纳米管、0.2％亚硫酸钠、0.2％羟乙基乙二胺三乙酸，其余为水。
[0042]
将上述组分加入水中充分搅拌溶解得到防气窜体系溶液，将溶液与气驱气体1:1混合产生泡沫然后进封窜效果评价。
[0043]
剖面改善率实验结果见表1，实验测得本实施例的防气窜体系对于极差为2的填砂管剖面改善率为79.2％，极差为6的填砂管剖面改善率为70.8％。
[0044]
表1剖面改善率实验结果
[0045]
[0046]
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。