CN103555309B - 一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂及其制备方法，属于油田入井液添加剂技术领域，所述水锁伤害处理剂按质量百分比包括下述组分：微生物发酵液30～70%、非离子型表面活性剂1～5%、氟碳表面活性剂0.5～1%、阳离子表面活性剂5～8%、蒸馏水余量，所述微生物发酵液为产鼠李糖脂、脂肽、海藻糖脂和槐糖脂中的一种生物表面活性剂的微生物菌株发酵液，本发明有益效果为具有相对广谱效应、高效解除水锁，易于大面积推广。

Description

一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂及其制备方法，属于油田入井液添加剂技术领域。
背景技术
在我国，低渗透油气田开发潜力巨大，仅2008年，低渗透原油产量就占全国原油总产量的37.6％，低渗透天然气产量则占全国天然气总产量的42.1％。同时，我国东部老油区目前的主力产层，多数是已处于高含水期的中高渗透油藏，采出程度在28％左右，可采储量采出程度达70％以上，含水普遍高达90％，自然递减率则超过了11％，若无新的储量接替，现有产量将难以保持；由此，低渗透油气田的高效开发日益凸显其深远意义。
当外来的水相流体渗入油气层孔道后，会将储层中的油气推向储层深部，并在油气/水界面形成一个凹向油相的弯液面。由于表面张力的作用，任何弯液面都存在一个附加压力，即产生毛细管阻力，其大小等于弯液面两侧水相压力和油气相压力之差，并且可由任意曲界面的拉普拉斯方程确定。欲使其流向井筒，就必须克服这一毛细管阻力和流体流动的摩擦阻力。若储层能量不能克服这一附加的毛细管压力，就不能把水的堵塞消除，最终影响储层的采收率，这种损害称为“水锁损害”。水锁损害多发生在低渗透油气藏中，研究表明由于外来液体侵入造成的伤害最大可达80％以上，严重影响了低渗透油气藏开发效果，已成为低渗透油气藏的主要损害类型之一。
低渗透、特低渗透油藏普遍存在着水锁效应，出现这种情况后将严重影响油藏开发效果，如：妨碍油藏及时发现和准确评价；增加作业成本；降低天然气采收率；减缓开发过程；延长资金回收周期。
造成水锁效应的主要影响因素有：渗透率大小、初始饱和度、界面张力、水相物理侵入深度、注入流体粘度、驱动压力、孔隙结构、粘土矿物种类及含量等。
一般认为，水锁效应存在内在和外在两方面的因素。储层致密、孔隙喉道小，油藏压力低、存在薄膜状的孔隙衬边结构是造成储层产生水锁效应的内在因素；驱动压差小、外来流体与岩石的润湿角小、粘度大及油水界面张力大是造成储层产生水锁效应的外在因素。
水伤害程度与储集层渗透率的负相关性很强，渗透率越大伤害越小。与岩性密切相关，喉道细、伊利石、泥质含量高的储集层水锁伤害大。储集层原始含水饱和度与水锁伤害程度负相关，含水饱和度越高水锁伤害越小。水锁伤害程度与束缚水饱和度正相关，束缚水饱和度越高水锁伤害越严重。在压裂作业中，外来的压力将地层水和外来流体强行压入，使得储层含水饱和度明显增加，水相物理侵入深度增加，水伤害更加严重。室内试验表明，外来压力由5MPa上升到10MPa，损害程度可由50％上升到80％，外来压力越大，加压时间越长，水锁伤害越严重。
现有减轻或消除水锁效应的方法为水力压裂、预热地层、注混相溶剂、增大生产压差、酸化处理及添加表面活性剂等，但由于不同井导致水锁的原因也不同，因此一种具有相对广谱效应、高效解除水锁，又易于大面积推广的方法是迫切需要解决的。
发明内容
本发明通过以产鼠李糖脂、脂肽、海藻糖脂和槐糖脂中的一种生物表面活性剂的微生物菌株发酵液为主剂，辅以多种化学表面活性剂制备的水锁伤害处理剂，解决了现有水锁伤害处理剂不具有相对广谱效应、高效解除水锁，难于大面积推广的难题。
本发明提供了一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂，所述水锁伤害处理剂按质量百分比包括下述组分：
所述微生物发酵液为产鼠李糖脂、脂肽、海藻糖脂和槐糖脂中的一种生物表面活性剂的微生物菌株发酵液。
本发明所述水锁伤害处理剂以富含生物表面活性剂的微生物发酵液为主剂，该微生物发酵液具有较低的表界面张力，较多的活性基团有利于吸附在油水界面，促使地层毛细管中的弯页面变形，降低毛细管自吸力，同时具有较好的稳定性、抗温抗盐性。所述水锁伤害处理剂辅以多种化学表面活性剂，通过降低油(气)/水界面张力，减弱毛管力效应和贾敏效应，有效降低入井液的返排阻力、减少返排时间、提高返排效率，从而达到改善作业效果、提高采收率的目的。
本发明所述微生物菌株优选为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、红球菌Rhodococcus sp.H13A和球拟酵母Torulopsis apicola和假丝酵母属Candida bombicola中的一种。
本发明所述非离子型表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酰烷醇胺、酰烷醇聚氧乙烯醚、甘油脂肪酸酯聚氧乙烯和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种，进一步优选为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
本发明所述氟碳表面活性剂优选为阴离子氟碳表面活性剂、阳离子氟碳表面活性剂、两性氟碳表面活性剂和非离子氟碳表面活性剂中的一种，进一步优选为非离子氟碳表面活性剂。
本发明所述阳离子表面活性剂优选为脂肪胺盐酸盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双烷基二甲基氯化铵、脂肪基咪唑乙酸盐、烷基三甲基氯化铵、烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑型铵盐、聚季铵盐、烷基氯化吡啶、烷基胺乙酸盐、烷基二甲基胺乙酸盐、吉米奇双子季铵盐和多头季铵盐中的一种，进一步优选为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
本发明另一目的提供了一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
①在30～50℃下，将质量百分比为30～70％的微生物发酵液、1～5％的非离子型表面活性剂、0.5～1％的氟碳表面活性剂搅拌30～60min；
②向步骤①得到的溶液中加入5～8％的阳离子表面活性剂、余量的蒸馏水在50～70℃下反应1～2h。
本发明有益效果为该水锁伤害处理剂对油/气藏泥质含量高、油层渗透率低、凝析油藏水锁水敏及高含蜡油藏结蜡严重等问题具有明显的解除效果，与不同的入井液配伍性良好，可广泛应用于洗井、压井、冲砂、油层改造等作业过程，有效地预防和解除水锁伤害，最大程度保护油气层。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明下述烷基酚聚氧乙烯醚购于辽宁华兴集团化工股份公司；
本发明下述非离子氟碳表面活性剂购于方舟(佛冈)化学材料有限公司；
本发明下述十六烷基三甲基溴化铵购于上海雪捷化工有限公司。
实施例1
一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
①在35℃下，将质量百分比为65％的微生物发酵液、2.5％的烷基酚聚氧乙烯醚、0.5％的非离子氟碳表面活性剂搅拌30min；
②向步骤①得到的溶液中加入5％的十六烷基三甲基溴化铵、27％的蒸馏水在50℃下反应1h。
上述微生物发酵液制备方法为：
①将铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027接种于固体培养基中，35℃培养24h；
②将步骤①得到的固体培养基单菌落接于种子培养基中，35℃、150rpm震荡培养1天。
③将步骤②得到的种子液加入到发酵培养基中，35℃培养48h，过滤，得到鼠李糖脂微生物发酵液，其表面张力为29.0mN/m。
所述微生物菌株的固体培养基为：琼脂粉3g/L，葡萄糖10g/L，NaNO3 3.6g/L，酵母浸粉0.5g/L，KCl 1.1g/L，NaCl 1.1g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L。
所述微生物菌株的种子培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 3.6g/L，酵母浸粉0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L。
所述微生物菌株的发酵培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 3.6g/L，酵母浸粉0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，MnSO4 0.17g/L，CuSO4·5H2O 0.25g/L，CaCl2·4H2O 0.24g/L，ZnSO4 0.29g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L。
实施例2
一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
①在35℃下，将质量百分比为50％的微生物发酵液、3％的烷基酚聚氧乙烯醚、0.7％的非离子氟碳表面活性剂搅拌30min；
②向步骤①得到的溶液中加入5％的十六烷基三甲基溴化铵、41.3％的蒸馏水在50℃下反应1h，其表面张力为30.0mN/m。
上述微生物发酵液制备方法为：
①将枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ATCC 21332接种于固体培养基中，37℃培养20h；
②将步骤①得到的固体培养基单菌落接于种子培养基中，37℃、170rpm震荡培养24h。
③将步骤②得到的种子液加入到发酵培养基中，37℃培养48h，过滤，得到脂肽微生物发酵液。
所述微生物菌株的固体培养基为：琼脂粉3g/L，葡萄糖10g/L，NaNO3 2g/L，酵母浸粉0.5g/L，KCl 1.5g/L，NaCl 1.0g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L。
所述微生物菌株的种子培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 2g/L，酵母浸粉0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L。
所述微生物菌株的发酵培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 2g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，MnSO4 0.17g/L，CuSO4·5H2O 0.25g/L，CaCl2·4H2O0.24g/L，ZnSO4 0.29g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L。
应用例1
岩心气相渗透率恢复实验：
①钻取直径为2.5cm、高为3.0cm的低渗透油田岩心1和岩心2，洗油、60℃烘箱烘干10h；
②将烘干后岩心保持60℃，平衡1h，以0.2mL/min流速通入2％KCl精滤盐水1PV后用氨水驱替盐水，建立束缚水，测定稳定时的气相渗透率K0；
③继续以0.2mL/min流速通入2％KCl精滤盐水15PV后用氨水驱替盐水，测定稳定时的气相渗透率K1；
④用2％KCl精滤盐水配制1％水伤害处理剂后以0.2mL/min流速通入1％水伤害处理剂15PV，用氨水驱替盐水，测定稳定时的气相渗透率K2；
气相渗透率恢复率按照式Ⅰ计算：
H＝(K2－K1)/(K0－K1) 式Ⅰ
式Ⅰ中：
H为渗透率恢复率；
K1为原始气相渗透率；
K2为通水伤害处理剂后气相渗透率。
低渗透类型油藏岩心水锁伤害恢复实验，结果见表1：
表1 岩心水锁伤害恢复试验
应用例2
水锁伤害处理剂使用方法：
根据应用例1的岩心气相渗透率恢复实验，得到处理半径为2～3m，此时既能达到预期效果，又能控制成本，达到理想投入产出比；
单井入井液用量按照式Ⅱ计算：
Q＝πR2Hφ 式Ⅱ
式Ⅱ中：
Q为入井液用量(m3)；
R为处理半径(m)；
H为油层厚度(m)；
φ为油层孔隙度％。
计算得水锁伤害处理剂用量为入井液质量的1～5％。
应用例3
水锁伤害处理剂应用实例：
某作业井压裂投产后，日产油10.4t/d。以盐水压井作业后，日产油降到4.5t/d，之后产量逐渐下降，直至降到日产油1.0t/d。采用水伤害处理剂解堵后日产油11.7t/d，恢复正常生产。
某作业井压裂井段为2167.9～2172.8m，厚度为4.9m，孔隙度为15.87％，渗透率仅为5.45×10-3μm2，实行压裂措施时，在压裂液中添加2t水锁伤害处理剂，措施后日油为4.2t/d，取得了良好的效果。
某作业井渗透率292.4mD，属砂岩油藏，由于该井压力系数低，作业施工时地层漏失大量液体，对地层产生了水锁伤害。伤害初期日液19.5t/d，日油5.7t/d。以水锁伤害处理剂实施解堵工艺后日液39.4t/d，日油23t/d，取得了良好的解堵效果。

Claims (2)

1.一种基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂，所述水锁伤害处理剂按质量百分比包括下述组分：
所述微生物发酵液的制备方法为：
①将铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027接种于固体培养基中，35℃培养24h；
②将步骤①得到的固体培养基单菌落接于种子培养基中，35℃、150rpm震荡培养1天；
③将步骤②得到的种子液加入到发酵培养基中，35℃培养48h，过滤，得到鼠李糖脂微生物发酵液，其表面张力为29.0mN/m；
所述微生物菌株的固体培养基为：琼脂粉3g/L，葡萄糖10g/L，NaNO3 3.6g/L，酵母浸粉0.5g/L，KCl 1.1g/L，NaCl 1.1g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L；
所述微生物菌株的种子培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 3.6g/L，酵母浸粉0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L；
所述微生物菌株的发酵培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 3.6g/L，酵母浸粉0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，MnSO4 0.17g/L，CuSO4·5H2O 0.25g/L，CaCl2·4H2O 0.24g/L，ZnSO4 0.29g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L；
或①将枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ATCC 21332接种于固体培养基中，37℃培养20h；
②将步骤①得到的固体培养基单菌落接于种子培养基中，37℃、170rpm震荡培养24h；
③将步骤②得到的种子液加入到发酵培养基中，37℃培养48h，过滤，得到脂肽微生物发酵液；
所述微生物菌株的固体培养基为：琼脂粉3g/L，葡萄糖10g/L，NaNO3 2g/L，酵母浸粉0.5g/L，KCl 1.5g/L，NaCl 1.0g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L；
所述微生物菌株的种子培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 2g/L，酵母浸粉0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L；
所述微生物菌株的发酵培养基为：葡萄糖10g/L，NaNO3 2g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，FeSO4·7H2O 2.8×10-4g/L，MnSO4 0.17g/L，CuSO4·5H2O 0.25g/L，CaCl2·4H2O0.24g/L，ZnSO4 0.29g/L，Tris-HCl 14.54g/L，补水至1L；
所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种；
所述氟碳表面活性剂为非离子氟碳表面活性剂；
所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双烷基二甲基氯化铵、脂肪基咪唑乙酸盐和烷基氯化吡啶中的一种。
2.权利要求1所述基于生物表面活性剂的水锁伤害处理剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
①在30～50℃下，将质量百分比为30～70％的微生物发酵液、1～5％的非离子型表面活性剂、0.5～1％的氟碳表面活性剂搅拌30～60min；
②向步骤①得到的溶液中加入5～8％的阳离子表面活性剂、余量的蒸馏水在50～70℃下反应1～2h。
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