CN104962261A - 一种堵水用稠化剂以及由其制成的堵水用稀油稠化剂 - Google Patents

一种堵水用稠化剂以及由其制成的堵水用稀油稠化剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种堵水用稠化剂以及由其制成的堵水用稀油稠化剂。该堵水用稠化剂由主剂和助剂组成，主剂是由两性离子表面活性剂与阴离子表面活性剂组成，所述两性离子表面活性剂为磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠阴离子表面活性剂，所述助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯非离子表面活性剂。上述堵水用稠化剂与稀油混合制得堵水用稀油稠化剂，该稀油稠化剂具有环境无毒无法染、生物降解性好、作业工序简单、配伍性好、选择性堵水能力强、耐高温高矿化度、对底层无伤害、适应稀油油藏等优点。本发明还提供了利用上述堵水用稀油稠化剂进行油井堵水的方法。

Description

一种堵水用稠化剂以及由其制成的堵水用稀油稠化剂
技术领域
本发明属于油井堵水领域，具体涉及一种堵水用稠化剂以及由其制成的堵水用稀油稠化剂。
背景技术
油田进入注水开发中后期，含水不断上升，产量快速递减。单纯通过调剖，措施效果不够理想，稳油控水难度大。因此，有必要采取“调堵结合”的工作思路。目前常用的堵水技术大都是非选择性堵剂，对出水层明确、隔层大、井况好的油井，其效果比较好。而对于找水难度大的油井，特别是边水、底水和注入水层内突进、油水同层，采用非选择性堵水，在堵水的同时也将油层堵死，对油层产生很大伤害。因此，选择性堵水技术是解决这类问题最有效的技术手段。
目前选择性堵水技术主要以部分水解聚丙烯酰胺类、稠化油类为主。但聚丙烯酰胺类堵水剂受地层温度影响，成胶稳定性差，有效期短，而稠化油堵水作为一项选择性好、对油层无损害的油井堵水技术，近年来受到广泛关注，该技术的关键问题在于优选合适的原油乳化剂，CN102061153A、CN102676137A分别公开了一种油井堵水用原油乳化剂及其制备方法，所述乳化剂的原料为二甲胺、环氧氯丙烷、油酸和水。该乳化剂存在易挥发、易燃、易爆炸、有剧毒、有致癌性等问题，需要在反应釜内提前密闭配制，配制过程剧烈放热，操作危险，而且须做好灭火准备，并戴好防护眼镜。
CN104130760A公开了一种堵水用高凝稠油稠化剂及堵水方法，其虽然工艺简单、与地层配伍性好、选择性堵水能力强，特别是对高凝稀油乳化效果很好，但对于稀油乳化效果不够理想，无法形成稀油油藏现场堵水需求，封堵强度有限，有效期短。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种堵水用稠化剂。
本发明的另一目的是提供一种堵水用稀油稠化剂。该堵水用稀油稠化剂具有环境友好、原料简单、成本低廉、易生物降解、乳化效果好、封堵强度大、堵水选择性好、有效期长、满足稀油油藏堵水需求等优点。
本发明的又一目的是提供一种利用上述堵水用稀油稠化剂进行油井堵水的方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种堵水用稠化剂，其中，该堵水用稠化剂由主剂和助剂组成，所述主剂由两性离子表面活性剂与阴离子表面活性剂组成；所述两性离子表面活性剂为磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠阴离子表面活性剂；所述助剂为所述主剂重量的3-10％。
在上述堵水用稠化剂中，优选地，在主剂中，两性离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的重量比为3：1-9：1，进一步优选为5：1-7：1。
在上述堵水用稠化剂中，优选地，所述助剂为所述主剂重量的4-8％。
在上述堵水用稠化剂中，优选地，所述磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂为RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4 -，式中，R为C12-C18的烷基，优选为C14-C16的烷基。上述两性离子表面活性剂的分子由两部分组成，一部分是含氮的阳离子部分，由胺、季铵的长链衍生物构成；另一部分是阴离子部分，由磷酸酯盐构成。此结构决定其不仅具有两性表面活性剂的优良的润湿性、洗净性、增溶性、乳化分散性、增稠性、抗静电性、热稳定性等，以及良好的配伍性、较低的刺激性以及优于一般阴离子表面活性剂的耐碱性、耐电解质性和抗静电性优点，而且具有较强的钙皂分散性，具有表面张力低，起泡性能优良特点。
在上述堵水用稠化剂中，优选地，所述磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂包括：十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十四烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十六烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱或十八烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱。
在上述堵水用稠化剂中，优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠的分子式为RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa，其中，R为C12-C16的烷基，优选为C14-C16的烷基。
在上述堵水用稠化剂中，优选地，采用的助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯非离子表面活性剂，分子式为(ROCH2CH2O)mPO3Nan，式中，m＝1或2；n＝1或2；R为C12-C18的烷基，优选为C14-C16的烷基。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯非离子表面活性剂为十二烷基聚氧乙烯醚磷酸单酯C12H23OCH2CH2OPO3Na2、十二烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯(C12H23OCH2CH2O)2PO3Na或十四烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯(C14H27OCH2CH2O)2PO3Na。
脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯表面活性剂具有优良的润湿、渗透、洗净、乳化、分散、柔软、抗静电、阻燃、消泡和螯合等多种优良特性，其还具有低毒，低刺激性和较好的生物降解性能，肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯表面活性剂耐酸碱、耐热和耐电解质，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯尤其是在碱性溶液中易溶解，且稳定不分层，不沉淀。脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯表面活性剂与其他阴离子、非离子和两性离子有很好的配伍性。
由于脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯中亲水性的醚键的存在，使表面活性剂的水溶性大大提高，在硬水中的起泡性也好，其碳链链长R碳原子数越少，烷基链越短，亲水性越强，在室温下越容易溶解在水中，生物降解性越好，反之，碳原子数越多，烷基链越长，亲水性越弱，越难溶解，因此，优选地，所采用的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的烷基为C14-C16的烷基。同时，利用将亲水性强的聚氧乙烯链接在烷基链和磷酸基团之间，水溶性和耐温性得到显著改善，目的是为了使原油活化后与地层水或注入水快速接触乳化。脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯属于非离子活性物不带电荷，不会与蛋白质结合，所以对皮肤刺激较小，毒性也低。
上述堵水用稠化剂的制备方法包括以下步骤：在常温下，将磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠阴离子表面活性剂加入搅拌罐，混合均匀后，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯非离子表面活性剂搅拌均匀，即得到该堵水用稠化剂。
本发明还提供一种堵水用稀油稠化剂，其是由上述堵水用稠化剂和稀油混合制得的。
在上述的堵水用稀油稠化剂中，优选地，以堵水用稀油稠化剂的总重为100wt％计，所述堵水用稠化剂的含量为2-8wt％，优选为4-6wt％。
在上述的堵水用稀油稠化剂中，优选地，所述稀油的凝固点为5℃以上，50℃时其粘度为76mPa·s以上，含水率为5％以下。
本发明还提供了一种利用上述堵水用稀油稠化剂进行油井堵水的方法，该方法包括以下步骤：
先向油井中注入温度为50-85℃的热污水作前置段塞；目的是预热井筒和近井地带，避免后续注入稀油因温度下降，造成粘度上升，堵塞地层，导致注入困难；
然后从油套环空反挤适量稀油至地层；目的是通过稀油暂堵保护，平衡层间压差，减少稠化剂无效使用；
再将上述堵水用稀油稠化剂注入地层(可现场将堵水用稠化剂按一定比例加入稀油中制备堵水用稀油稠化剂)，混合均匀后泵入地层。目的是通过其乳化后增粘封堵高渗通道，乳化剂对岩石润湿反转；
然后注入适量稀油；目的是通过岩石表面吸附稀油，收缩出水通道，形成堵水隔离屏障；
再用45-60℃的热水过量顶替，目的是深部封堵出水层，发挥最佳反应活性，防止堵剂反吐；
最后关井72小时后，开井生产。
将上述的稀油稠化剂加入到稀油中，泵入地层后，遇水能在较低搅动强度下稠化形成稳定的W/O型乳状液，黏度上升而阻止地层水向井底流动，乳状液由无数个液珠组成，随着水的含量的增大，物理堵塞孔道阻碍水流，体系中油滴在进入吼道小于其自身体系时，其前部分曲半径要小于留在孔隙部分的曲半径、这样油滴前部的毛管压力大于后部的毛管压力，需要较大的压力才能通过，许多这种油滴的累积效果是不容忽视的。此外，乳状液在岩石表面上的吸附，将改善岩石润湿性，降低水相的渗透率，阻碍水的流动。乳状液遇油会被稀释，黏度下降，流出地层，因此，实现稀油油藏选择性堵水。
本发明提供的油井堵水用稀油稠化剂是一种优良的稠化剂。与现有的油井堵水用稠化剂相比，本发明提供的稠化剂具有环境无毒无污染、生物降解性好、作业工序简单、配伍性好、选择性堵水能力强、耐高温高矿化度、对底层无伤害、适应稀油油藏等优点，而且原料用量少、成本低廉、不易挥发、不易燃、操作安全、不需要清水或去离子配制，现场施工不会出现原油在地面乳化，导致无法注入地层、采出液不需特殊处理等问题。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种堵水用稠化剂，其包括以下组成：
十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱：3重量份；
十二烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠：1重量份；
十二烷基聚氧乙烯醚磷酸甲酯，分子式为C12H23OCH2CH2OPO3Na2：0.4重量份。
上述堵水用稠化剂的制备方法包括以下步骤：
将十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十二烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠依次加入搅拌罐，混合均匀后，再加入十二烷基聚氧乙烯醚磷酸甲酯搅拌均匀，即可得到堵水用稠化剂。
实施例2
本实施例提供了一种堵水用稀油稠化剂，其是由堵水用稠化剂和稀油混合制得。
堵水用稠化剂包括以下组成：
十四烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱：9重量份；
十四烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠：1重量份；
十二烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯，分子式为(C12H23OCH2CH2O)2PO3Na：0.5重量份。
上述堵水用稠化剂的制备方法包括以下步骤：将十四烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十四烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠依次加入搅拌罐，混合均匀后，再加入十二烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯搅拌均匀，即可得到堵水用稠化剂。
堵水用稀油稠化剂的制备方法包括以下步骤：将上述堵水用稠化剂(4wt％)与辽河雷家区块稀油(96wt％)混合搅拌均匀后，得到堵水用稀油稠化剂。
其中，辽河雷家区块稀油的具体参数如下所示：地层原油粘度(76℃)：0.5mPa·s；50℃原油粘度：76mPa·s；凝固点：5-12℃；油田水型：NaHCO3型；矿化度：3125-8720mg/L，含水率为5％。
堵水用稀油稠化剂的性能评价：
向本实施例中的稀油稠化剂中加入温度为50℃，矿化度为3125mg/L的热污水，得到混合乳状液体系，使该混合乳状液体系含水率分别达到40％、50％、60％、70％、80％、90％，通过测试粘度来考察稀油稠化剂的增稠性能。50℃时不同含水率乳状液的粘度数据如表1所示。
表1 50℃时乳状液的粘度随含水率变化关系
含水率(％) 40 50 60 70 80 90
粘度(mPa·s) 27832 28325 29603 27690 27438 25535
从表1可以看出，乳状液粘度随含水率的增加，增稠效果呈下降趋势，当含水达到90％时，仍有良好的增稠效果，说明稀油稠化剂的适应含水范围广。
实施例3
本实施例提供了一种堵水用稀油稠化剂，其是由堵水用稠化剂和稀油混合制得。
堵水用稠化剂包括以下组成：
十六烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱：7重量份；
十六烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠：1重量份；
十四烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯，(C14H27OCH2CH2O)2PO3Na：0.8重量份。
上述堵水用稠化剂的制备方法包括以下步骤：将十六烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十六烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠依次加入搅拌罐，混合均匀后，再加入十四烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯搅拌均匀，即可得到油井堵水用稠化剂。
堵水用稀油稠化剂的制备方法包括以下步骤：将上述堵水用稠化剂(4wt％)与辽河雷家区块稀油(96wt％)混合搅拌均匀后，得到堵水用稀油稠化剂。
其中，辽河雷家区块稀油的具体参数如下所示：地层原油粘度(76℃)：0.5mPa·s；50℃原油粘度：76mPa·s；凝固点：5-12℃；油田水型：NaHCO3型；矿化度：3125-8720mg/L，含水率为5％。
稀油稠化剂的性能评价：
向本实施例中的稀油稠化剂中加入温度为50℃的热污水，配制成含水60％的混合乳液，使该体系矿化度分别为6000mg/L、8000mg/L、10000mg/L、12000mg/L、15000mg/L、20000mg/L，通过测试粘度来考察稀油稠化剂与地层水的适应性和配伍性。50℃时不同矿化度的乳状液的粘度数据如表2所示。
表2 50℃时乳状液的粘度随矿化度变化关系
矿化度(mg/L) 6000 8000 10000 12000 15000 20000
粘度(mPa·s) 29243 28759 27317 26321 25372 24870
从表2可以看出，乳状液粘度随矿化度的增加，增稠效果略有下降，说明矿化度对稀油稠化剂的增稠效果影响不大，适应性强。
实施例4
本实施例提供了一种堵水用稀油稠化剂，其是由堵水用稠化剂和稀油混合制得。
堵水用稠化剂包括以下组成：
十八烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱：10重量份；
十六烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠：2重量份；
十二烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯，(C12H23OCH2CH2O)2PO3Na：0.72重量份。
堵水用稠化剂的制备方法包括以下步骤：将十八烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十六烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠依次加入搅拌罐，混合均匀后，再加入十二烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯搅拌均匀，即得到油井堵水用稠化剂。
堵水用稀油稠化剂的制备方法包括以下步骤：将上述堵水用稠化剂(12.72重量份)与辽河雷家区块稀油(87.18重量)份混合搅拌均匀后，得到油井堵水用活化稀油堵水剂。
其中，辽河雷家区块稀油的具体参数如下所示：地层原油粘度(76℃)：0.5mPa·s；50℃原油粘度：76mPa·s；凝固点：5-12℃；油田水型：NaHCO3型；矿化度：3125-8720mg/L，含水率为5％。
稀油稠化剂的性能评价：
向本实施例中的稀油稠化剂中加入温度为50℃，矿化度为8720mg/L的热污水，配制成含水60％的混合乳液，通过测试粘度来考察耐温性和稳定性。不同温度下的乳状液的粘度数据如表3所示。
表3不同温度下乳状液的粘度变化情况
温度(℃) 50 60 70 80 90 100
粘度(mPa·s) 45180 47420 48710 45870 42420 41260
从表3可以看出，乳状液粘度随温度的上升，增稠效果先上升后下降，说明温度对稀油稠化剂的增稠效果影响较大，但在高温条件下，仍具有良好的增稠效果，说明稀油稠化剂耐温性良好。
稀油稠化剂稳定性数据如表4所示。
表4稀油稠化剂稳定性
时间(d) 7 15 30 60 120 150 180
粘度(mPa·s) 41260 42150 43450 45480 43210 41760 40420
从表4可以看出，乳状液粘度随时间的变化不明显，说明稀油稠化剂长期稳定性非常好。
实施例5
本实施例提供了一种堵水用稀油稠化剂，其是由堵水用稠化剂和稀油混合制得。
堵水用稠化剂包括以下组成：
十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱：12重量份；
十四烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠：2重量份；
十四烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯，(C14H27OCH2CH2O)2PO3Na：1.4重量份。
堵水用稠化剂的制备方法包括以下步骤：将十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十四烷基聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠依次加入搅拌罐，混合均匀后，再加入十四烷基聚氧乙烯醚磷酸双酯搅拌均匀，即得到油井堵水用稠化剂。
堵水用稀油稠化剂的制备方法为：将15.4重量份的上述堵水用稠化剂与84.6重量份的辽河雷家区块稀油混合搅拌均匀后，得到油井堵水用活化稀油堵水剂。
其中，辽河雷家区块稀油的具体参数如下所示：地层原油粘度(76℃)：0.5mPa·s；50℃原油粘度：76mPa·s；凝固点：5-12℃；油田水型：NaHCO3型；矿化度：3125-8720mg/L，含水率为5％。
稀油稠化剂的性能评价：
采取室内岩心模拟实验，测试封堵前后渗透率，考察得到的稀油稠化剂选择性和封堵强度。稀油稠化剂的选择性能如表5所示。
表5稀油稠化后堵水剂的选择性能
从上表5可以稀油活化后，封堵效果良好，堵水不堵油，选择性良好。
油稠化剂的封堵强度性能如表6所示。
表6活化稀油堵水剂的封堵性能
从上表6可以稀油活化后，封堵能力强，能够起到封堵效果。
2014年在雷家区块稀油区块共应用稀油稠化剂堵水技术2井次，平均单井增产原油842吨，平均单井降水2320吨，见到了显著的增油降水效果。由此可见，本发明提供的油井堵水用稀油稠化剂具有环境无毒无法染、生物降解性好、作业工序简单、配伍性好、选择性堵水能力强、耐高温高矿化度、对底层无伤害、适应稀油油藏等优点，而且原料用量少、成本低廉、不易挥发、不易燃、操作安全、不需要清水或去离子配制，现场施工不会出现原油在地面乳化，导致无法注入地层、采出液不需特殊处理等问题，更为重要的是在以往基础上，提高了堵剂封堵强度，大幅延长了堵水措施有效期，降低了现场应用成本。因此，该稀油稠化剂可以促进原油产量提高，降低联合站污水处理量，具有很高的经济价值。

Claims (10)

1.一种堵水用稠化剂，其中，该堵水用稠化剂由主剂和助剂组成，所述主剂由两性离子表面活性剂与阴离子表面活性剂组成，二者的重量比为3：1-9：1；所述两性离子表面活性剂为磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠阴离子表面活性剂；
所述助剂为所述主剂重量的3-10％。
2.如权利要求1所述的堵水用稠化剂，其中，所述主剂中的两性离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的重量为5：1-7：1；
所述助剂为所述主剂重量的4-8％。
3.如权利要求1所述的堵水用稠化剂，其中，所述磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂为RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4 -，式中，R为C12-C18的烷基，优选为C14-C16的烷基。
4.如权利要求3所述的堵水用稠化剂，其中，所述磷酸脂甜菜碱型两性离子表面活性剂包括：十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十四烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、十六烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱或十八烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱。
5.如权利要求1所述的堵水用稠化剂，其中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠的分子式为RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa，R为C12-C16的烷基，优选为C14-C16的烷基。
6.如权利要求1所述的堵水用稠化剂，其中，所述助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯非离子表面活性剂，分子式为(ROCH2CH2O)mPO3Nan，式中，m＝1或2；n＝1或2；R为C12-C18的烷基，优选为C14-C16的烷基。
7.一种堵水用稀油稠化剂，其是由权利要求1-6任一项所述的堵水用稠化剂和稀油混合制得的。
8.如权利要求7所述的堵水用稀油稠化剂，其中，以堵水用稀油稠化剂的总重为100wt％计，所述堵水用稠化剂的含量为2-8wt％，优选为4-6wt％。
9.如权利要求8所述的堵水用稀油稠化剂，其中，所述稀油的凝固点为5℃以上，50℃时其粘度为76mPa·s以上，含水率为5％以下。
10.一种使用权利要求7-9任意一项所述的堵水用稀油稠化剂进行油井堵水的方法，该方法包括以下步骤：
a、向油井中注入温度为50-85℃的水作为前置段塞，预热井筒和近井地带；
b、从油套环空反挤适量稀油至地层；
c、将堵水用稀油稠化剂注入地层封堵高渗通道；
d、注入适量稀油以形成堵水隔离屏障；
e、使用45-60℃的热水过量顶替，深部封堵出水层；
f、关井72小时后，开井生产。
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