CN103865509A - 用于提高凝析气藏采收率的长效混合氟碳表面活性剂处理剂及其应用 - Google Patents
用于提高凝析气藏采收率的长效混合氟碳表面活性剂处理剂及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于提高凝析气藏采收率的长效混合氟碳表面活性剂处理剂及其应用。该混合氟碳表面活性剂处理剂的组成为：非离子氟碳表面活性剂0.05-0.3%，两性离子氟碳表面活性剂0.05-0.3%，非离子碳氢表面活性剂0.05-0.3%，醇5-30%，其余为水。本发明混合氟碳表面活性剂处理剂能在岩石表面形成紧密的吸附膜，构成良好的气流通道，提高地层的气相渗透率，显著提高气驱的驱替效率，有效期长。本发明还提供混合氟碳表面活性剂处理剂的应用，用于凝析气藏，防止水锁，提高采收率，注入岩心或地层的注入量0.2-0.4PV，在不同的温度下能提高气驱采收率为40-78%。
Description
技术领域
本发明涉及气藏开采增产技术领域，特别涉及一种长效混合氟碳表面活性剂处理剂及用混合氟碳表面活性剂提高凝析气藏采收率的方法。
背景技术
我国凝析气藏具有高矿化度边底水、埋藏深、温度高、地露压差小等特点，属中-低渗、中-高凝析油含量的凝析气藏。前期采用衰竭式开发，随着压力的下降、边底水的推进，生产过程中地层水、外来入井液极易发生液锁效应，导致气井产能急剧下降含水上升快，严重制约了气藏、凝析气藏提高采收率。
目前解决气藏水淹、采收率低的方法一般是通过润湿反转解除水锁，通过在近井地带将储层由水润湿转变为油润湿、中间润湿、气湿，阻止水进入地层孔隙，表面活性剂是重要而有效的润湿反转剂。例如，姚同玉等，“气湿对凝析气藏渗透特征的影响”，《油田化学》2008年，第25卷第2期第101-104页，报道了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯酚聚氧乙烯醚OP-15、二甲基硅油GB-2201、二氯二甲基硅烷等化学剂能够将砂岩表面从强液湿性转变为气湿性。中国专利文件CN102504790A提供了一种用阳离子氟碳表面活性剂实现岩心表面气湿反转的方法”，其中润湿反转处理剂由阳离子氟碳表面活性剂FC911、十六烷基三甲基溴化铵和水配成，实现岩心表面气湿反转，能有效的将砂岩表面从液体润湿性转变为气体润湿性。
但是，现有技术表面活性剂应用都是通过在地层岩石表面的吸附达到润湿反转的作用，因此，表面活性剂非常容易在大量水的反复冲刷下失去效果，有效期短。
发明内容
针对现有凝析气藏开采技术采收率低、易产生水锁，现有表面活性剂润湿反转技术有效期短的问题，本发明提供一种可在岩石表面紧密吸附的长效混合氟碳表面活性剂。
本发明还提供用所述的混合氟碳表面活性剂提高凝析气藏采收率的方法，可用于80-160℃的凝析气藏。
术语说明：注入量即为段塞体积，以PV表示孔隙体积（pore volume）,某注入段塞注入nPV,是指该注入段塞的体积是n倍的孔隙体积,例如0.3PV就是0.3倍的孔隙体积。
本发明的技术方案如下：
一种用于凝析气藏的长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂0.05-0.3%，
两性离子氟碳表面活性剂0.05-0.3%，
非离子碳氢表面活性剂0.05-0.3%，
醇5-30%，其余为水；
所述的非离子氟碳表面活性剂为全氟烷基聚乙二醇醚，结构式为CF3(CF2)m(CH2CH2O)nH，其中：m=3，5或7，n=10，15或20；
所述的两性氟碳表面活性剂为分子式为下列之一：
Rf CH2CH2(OOCCH3)CH2N+(CH3)2CH2COO-）；
所述的非离子碳氢表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚OP-10或OP-20、辛基酚聚氧乙烯醚(TritonX-100)、脂肪醇聚氧乙烯醚平平加O；
所述的醇为C1-C3醇。
根据本发明优选的，壬基酚聚氧乙烯醚是OP-10或OP-20；脂肪醇聚氧乙烯醚平平加O是平平加O-10、平平加O-15或平平加O-20。
根据本发明优选的，所述的醇为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或丙三醇。
根据本发明优选的，当应用地层温度高于110℃时，所述的非离子碳氢表面活性剂选用OP-20或平平加O-20。
根据本发明，进一步优选的，一种长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂0.1-0.2%，
两性离子氟碳表面活性剂0.1-0.2%，
非离子碳氢表面活性剂0.1-0.2%，
醇15-25%，其余为水。
根据本发明，所述长效混合氟碳表面活性剂处理剂的制备方法：将各组分按比例混合均匀，即得。
本发明的长效混合氟碳表面活性剂处理剂溶液能在室温～160℃保持澄清透明；体系稳定，耐高温性能良好。
本发明的长效混合氟碳表面活性剂处理剂应用于凝析气藏，防止水锁，提高采收率。
一种用混合氟碳表面活性剂处理剂提高凝析气藏采收率的方法，将本发明上述的长效混合氟碳表面活性剂处理剂，注入温度80℃-160℃的岩心或地层，注入量0.2-0.4PV。随着岩心或地层温度的升高，气驱采收率的增幅增加。
在岩心或地层温度80℃以下，提高气驱采收率为40-42%；增幅约20%。
在岩心或地层温度高于80℃低于100℃，提高气驱采收率为60-62%；增幅约40%。
在岩心或地层温度高于100℃低于120℃，提高气驱采收率为75-78%；增幅约50%。
在岩心或地层温度>120℃，提高气驱采收率≥80%。
根据本发明上述的一种用混合氟碳表面活性剂处理剂提高凝析气藏采收率的方法，优选的，先用甲烷进行一次气驱，再注入0.2-0.4PV所述的混合氟碳表面活性剂，老化24-48小时后用甲烷进行二次气驱。
本发明的优良效果如下：
本发明使用不同离子类型的氟碳表面活性剂，适应性强。非离子表面活性剂的羟基、两性表面活性剂的离子头基有效吸附在地层岩石表面，不同离子类型、不同碳链（碳氢链、氟碳链）以及短链醇之间互相协同作用，在岩石表面形成紧密而牢固的吸附膜，构成良好的气流通道，防止水锁，提高地层的气相渗透率，显著提高气驱的驱替效率，而且有效期长。
本发明中短链醇的加入，还降低了体系中水的含量，进一步增强了防止水锁的效果。
本发明的混合氟碳表面活性剂处理剂中加入了碳氢表面活性剂，还可降低处理成本、改善氟碳表面活性剂在溶剂中的溶解性和溶液的高温稳定性，在高温下溶液不分层、不产生沉淀，提高了处理的效果，而且保护了地层。
附图说明
图1为气驱实验装置示意图。图中，1、岩心，2、岩心夹持器，3、气体流量计，4、压力表，5、缓冲罐，6、围压泵，7、平流泵，8、蒸馏水。
图2为气驱过程的注采压差变化曲线。
图3为气驱驱替效率变化曲线。
图4为实施例9用实施例1处理剂处理岩心前后，液滴在岩心表面的接触角照片。其中，
a.水滴在未经处理的岩心表面的接触角,θ＝35°；
b.油滴在未经处理的岩心表面的接触角,0-0°；
c.水滴在处理剂处理过的岩心表面的接触角,θ＝145°；
d.油滴在处理剂处理过的岩心表面的接触角,θ＝83°。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但并不限制本发明。除特别说明外，实施例中所有百分比均为质量百分比，所用原料均为市购材料。
实施例中提高凝析气藏采收率的实验方法如下：
（1）将岩心放入高温高压驱替装置中进行驱替实验，设定系统回压20MPa，初始温度为80℃，饱和地层水，测定渗透率；
（2）然后饱和凝析油；
（3）开始气驱，使用甲烷气驱替岩心，驱替速度为0.1ml/min，直至不出油为止，记录驱替过程中驱替压差，出液量等数据，计算处理前的采收率；
（4）注入0.2-0.4PV的处理剂溶液，老化24-48小时后甲烷气驱。
本发明原料中，两性氟碳表面活性剂
选用代号为DF-921的武汉市德孚经济发展有限公司产品；
Rf CH2CH2(OOCCH3)CH2N+(CH3)2CH2COO-）选用商品名
FSK杜邦产品（甜菜碱型两性离子氟碳表面活性剂，杜邦公司产）。
非离子氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)20H、CF3(CF2)7(CH2CH2O)15H，上海有机氟研究所。
实施例1：长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)20H0.1%，两性离子氟碳表面活性剂DF-9210.1%，非离子碳氢表面活性剂OP-200.1%，乙醇20%，其余为水。
将上述各组分混合均匀即得处理剂，处理剂溶液在140℃保持澄清透明。
将上述处理剂应用于凝析气藏，注入岩心，注入量0.3PV。
实施例2：长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)15H0.15%，两性离子氟碳表面活性剂
FSK0.1%，非离子碳氢表面活性剂平平加O-200.1%，甲醇20%，其余为水。
将上述处理剂应用于凝析气藏注入岩心，注入量0.3PV。
实施例3：长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)20H0.1%，两性离子氟碳表面活性剂（DF-921）0.15%，非离子碳氢表面活性剂OP-200.2%，乙二醇25%，其余为水。
将上述处理剂应用于凝析气藏注入岩心，注入量0.2-0.3PV。
实施例4：长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)20H0.1%，两性离子氟碳表面活性剂DF-9210.2%，非离子碳氢表面活性剂TritonX-1000.1%，异丙醇15%，其余为水。
将上述处理剂应用于凝析气藏注入岩心，注入量0.3-0.4PV。
实施例5：长效混合氟碳表面活性剂处理剂，按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)20H0.2%，两性离子氟碳表面活性剂DF-9210.15%，非离子碳氢表面活性剂OP-100.1%，丙三醇10%，其余为水。
将上述处理剂应用于凝析气藏注入岩心，注入量0.3-0.4PV。
以下实施例6-7是提高凝析气藏采收率实验。
实施例6：注采压差
用实施例1的处理剂，采用图1所示的气驱实验装置进行实验。温度分别设定在80℃、100℃和120℃。使用甲烷气驱。图2是实验得到的注采压差变化曲线。从三组实验的注采压差变化曲线可明显看出，系统的注入压力随着注入PV的增加呈现出先增大后减小的规律，且温度越高，对应的突破压力点越高。PV数在0-50时，注入压力随着PV数的增加而增加；PV在50-80时，注入压力达到突破点，PV数超过80以后，随着PV数的增加，注入压力逐渐减小。
不同温度下气驱压力数据见表1。实施例1的处理剂在温度分别为100℃、120℃时，突破压力远高于初始压力，说明该温度下，较多的原油被洗下来，在流动的过程中占据了气体的优势通道，流体的流动阻力会明显变大，从而使得注入压力明显增加。
表1不同温度下气驱压力数据
通过注采压差变化实验显示，本发明的处理剂可以提高压差，从而提高驱替效率。
实施例7：驱替效率实验，使用甲烷气驱
图3是用图1所示的实验装置进行气驱的驱替效率变化曲线。开始气驱直到一次气驱结束，三组实验气驱的采收率分别为19.23%，19.10%和18.50%，一次气驱的采收率基本在20%左右。随后注入0.3PV的实施例1的处理剂溶液，老化24小时进行二次气驱，随着驱替PV数的不断增加，三组体系的采收率均明显上升，而且随着温度的升高，气驱采收率的增幅也明显增加。120℃下，气驱提高采收率为75%，增幅达50%；100℃下，气驱提高采收率为60.9%，增幅接近40%；80℃下，气驱提高采收率为40.6%，增幅接近20%。
通过气驱驱替效率实验，可以看出，本发明的处理剂可以显著提高气驱的驱替效率，提高凝析气藏的采收率。
实施例8：渗透率变化
一次气驱结束后注入实施例1的处理剂溶液，注入量是0.3PV，进行二次气驱。表2的数据表明，注入处理剂溶液后，不同实验温度下填砂管的渗透率均有所增加，而且温度越高，渗透率增加的幅度越大。在温度为80℃时，注处理剂溶液后填砂管渗透率的增幅为4.67%，处理前后填砂管渗透率的变化不大；当温度为100℃时，填砂管渗透率的增幅上升为22.72%，处理后岩心的渗透率明显增加；当温度为120℃时，填砂管渗透率的增幅达到47.41%。
表2处理前后填砂管的渗透率
通过用本发明的处理剂处理岩心前后的渗透率变化实验，可以看出，本发明的处理剂显著改善了岩心的渗透率，有效防止水锁。
实施例9：处理剂有效期实验
用实施例1的处理剂浸泡岩心，40℃，浸泡12小时。水相和油相在处理前的岩心上的接触角分别为35°和0°，水相和油相在处理后的岩心上的接触角，用水冲洗10次后分别为145°和83°。
对比试验：用单一组分氟碳表面活性剂CF3(CF2)7(CH2CH2O)20H（浓度0.3wt%）处理后的岩心，其接触角在用水冲洗10次后接近于处理前的接触角，失去了效果。
通过岩心接触角对比实验，可以看出，本发明的处理剂在岩心表面具有强的吸附力，耐冲洗，可长期有效使用。
Claims (9)
1.一种混合氟碳表面活性剂处理剂，其特征在于按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂0.05-0.3%，
两性离子氟碳表面活性剂0.05-0.3%，
非离子碳氢表面活性剂0.05-0.3%，
醇5-30%，其余为水；
所述的非离子氟碳表面活性剂为全氟烷基聚乙二醇醚，结构式为CF3(CF2)m(CH2CH2O)nH，其中：m=3，5或7，n=10，15或20；
所述的两性氟碳表面活性剂为分子式为下列之一：
Rf CH2CH2(OOCCH3)CH2N+(CH3)2CH2COO-）；
所述的非离子碳氢表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚OP-10或OP-20、辛基酚聚氧乙烯醚(TritonX-100)、脂肪醇聚氧乙烯醚平平加O；
所述的醇为C1-C3醇。
2.如权利要求1所述的混合氟碳表面活性剂处理剂，其特征在于所述壬基酚聚氧乙烯醚是OP-10或OP-20；脂肪醇聚氧乙烯醚平平加O是平平加O-10、平平加O-15或平平加O-20。
3.如权利要求1所述的混合氟碳表面活性剂处理剂，其特征在于所述的醇为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或丙三醇。
4.如权利要求1所述的混合氟碳表面活性剂处理剂，其特征在于当应用地层温度高于110℃时，所述的非离子碳氢表面活性剂选用OP-20或平平加O-20。
5.如权利要求1所述的混合氟碳表面活性剂处理剂，其特征在于按质量百分比原料组分如下：
非离子氟碳表面活性剂0.1-0.2%，
两性离子氟碳表面活性剂0.1-0.2%，
非离子碳氢表面活性剂0.1-0.2%，
醇15‐25%，其余为水。
6.权利要求1-5任一项所述的混合氟碳表面活性剂处理剂用于凝析气藏，防止水锁，提高采收率。
7.一种用混合氟碳表面活性剂处理剂提高凝析气藏采收率的方法，将1-5任一项所述的混合氟碳表面活性剂处理剂，注入岩心或地层，注入量0.2-0.4PV。
8.如权利要求7所述的用混合氟碳表面活性剂处理剂提高凝析气藏采收率的方法，其中岩心或地层温度80-160℃。
9.如权利要求7所述的用混合氟碳表面活性剂处理剂提高凝析气藏采收率的方法，其特征在于，使用甲烷进行一次气驱，再注入0.2-0.4PV注入量的所述混合氟碳表面活性剂，老化24-48小时后用甲烷进行二次气驱。
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