CN105907385A - 一种注水井酸化预处理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注水井酸化预处理剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：纳米SiO2粉1～5份，亲水性乳化剂10～15份，十二烷基磺酸钠1～3份，十八醇15～20份，丙三醇2～5份，防膨剂1～3份，水70～90份。该酸化预处理剂能改善欠注井的注水能力，降压增注效果显著。其中纳米SiO2粉具有极强的吸附活性，能通过竞争性吸附作用替换孔隙内砂岩表面吸附的水膜，改变岩石表面的亲水疏水特性，使亲水性转变为疏水性，从而减小注入水流动阻力，提高现场施工的酸化效果。

Description

一种注水井酸化预处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种注水井酸化预处理剂，同时还涉及该酸化预处理剂的制备方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
针对低渗、特低渗油藏如宝浪油田，其平均渗透率仅10×10-3μm2，随着注水时间的延长，注水井近井带岩石孔道经长期冲刷，其表面润湿性已由最初的亲油性转变为亲水性，形成一水化膜，水化膜的存在使得岩心孔道的有效直径变小，水流阻力提高，具体表现为注水压力大幅度上升，注水量下降。据统计，宝浪油田系统注水压力已经历2～3次升压，平均注水压力达32MPa，但是，多口注水井在接近破裂压力下仍达不到配注要求。2015年宝浪油田72口注水井日注900m3，平均单井日注仅12.5m3，日欠注485m3。近年来，化学、物理等增注措施虽达到了一定的增注效果，但普遍存在有效期短、增注效果差、施工成本高等缺陷。目前，注水压力高与注水井欠注已成为严重制约低渗、特低渗油藏如宝浪油田开发效果的关键因素。
公布号CN105001846A的发明专利公开了一种致密油注水开发降压增注用纳米液，由以下质量百分数的组分组成：疏水纳米SiO2 0.1％～1％、分散剂(选自TX-100、PEG400、PEG600、丙三醇)0.3％～3％、分散助剂(选自NaOH、Na2SiO3、正丁醇)0.1％～1％，余量为水。其中，疏水纳米SiO2能吸附在岩石表面，剥离其上的水化膜，将水湿转变为油湿，从而降低水流阻力和注水压力，改善油田开发效果，但是该纳米液包含NaOH，易与酸反应，不适用于酸化预处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种注水井酸化预处理剂，利用纳米材料极强的吸附活性，通过竞争性吸附作用替换原先吸附于孔隙内砂岩表面的水膜，使岩石表面的亲水疏水性发生改变，由亲水性转变为疏水性，从而减小注入水流动阻力，达到降压增注的目的。
同时，本发明再提供一种上述酸化预处理剂的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种注水井酸化预处理剂，由以下质量份数的原料制成：纳米SiO2粉1～5份，亲水性乳化剂10～15份，十二烷基磺酸钠1～3份，十八醇15～20份，丙三醇2～5份，防膨剂1～3份，水70～90份。
所述纳米SiO2粉的粒径优选为10～20nm。
所述亲水性乳化剂选自吐温系列，如吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80等中的一种或多种。优选吐温-60。
所述防膨剂优选为氯化铵。
各原料作用简述如下：
纳米SiO2粉：球形或椭球形颗粒，具有极强的吸附活性，能通过竞争性吸附作用替换孔隙内砂岩表面吸附的水膜，改变岩石表面的亲水疏水特性，使亲水性转变为疏水性，从而减小注入水流动阻力，达到降压增注的目的。
亲水性乳化剂：如吐温，是携带纳米SiO2材料的重要组成部分。
十二烷基磺酸钠：主要用于调节亲水性乳化剂的HLB值，乳化剂的HLB值直接决定乳状液的粒径大小、分散状态和稳定性。乳化剂可以吸附于油水界面，具有两亲特性，它的这种能力通过亲水亲油平衡值表现，一般情况下，低HLB值(＜7)乳化剂用于制备W/O(油包水)型乳状液，高HLB值(＞7)乳化剂用于制备O/W型乳状液。
十八醇(硬脂醇)：用于表面活性剂，以增加乳状液的稳定性。
丙三醇(甘油)：用作油相。
防膨剂：如氯化铵，起到防止粘土膨胀的作用，在注入地层过程中不会引起粘土膨胀，不伤害地层。
优选的，注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：纳米SiO2粉3份，吐温-6015份，十二烷基磺酸钠2份，十八醇19份，丙三醇5份，氯化铵2份，水90份。
一种注水井酸化预处理剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按照质量份数准确取各原料，将亲水性乳化剂与十二烷基磺酸钠混匀，得混合物A；
2)在混合物A中加入十八醇、丙三醇，混匀后再加入部分水，混匀，得混合物B；
3)在混合物B中加入纳米SiO2粉，混匀，得混合物C；
4)在混合物C中加入防膨剂和剩余的水，混匀，即得。
步骤1)～2)中相变由W/O到O/W，从而形成均匀、分散且稳定的乳状液。
步骤1)～3)中混匀时可适当加热，以使原料溶解或熔融。
优选的，步骤1)中混匀的操作为：室温下以转速150～250r/min搅拌10～15min。步骤2)中第一次混匀的操作为：温度80～90℃下以转速150～250r/min搅拌20～40min；第二次混匀的操作为：温度40～55℃下以转速150～250r/min搅拌15～25min。步骤3)中混匀的操作为：室温下以转速150～200r/min搅拌15～30min。
本发明的有益效果：
本发明中注水井酸化预处理剂以纳米SiO2粉、亲水性乳化剂、丙三醇为原料制备，在水中极易分散，与其他酸化添加剂配伍性良好，主要用于注水井酸化前的预处理。该酸化预处理剂中的纳米SiO2粉具有极强的吸附活性，能通过竞争性吸附作用替换孔隙内砂岩表面吸附的水膜，改变岩石表面的亲水疏水特性，使亲水性转变为疏水性，从而减小注入水流动阻力，提高现场施工的酸化效果。并且，纳米SiO2粉进入地层孔隙后没有副产物产生，不会对储层造成二次伤害，施工简洁、有效期长、安全环保。该酸化预处理剂能改善欠注井的注水能力，降压增注效果显著，从微观上解决了低渗油田注水难的问题。
本发明中注水井酸化预处理剂的制备工艺简单、操作简便，适于大规模工业化生产应用。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：粒径10～20nm的纳米SiO2粉1份(即DS-W纳米材料，购自郑州东申石化科技有限公司)，吐温-60 10份，十二烷基磺酸钠1份，十八醇17份，丙三醇2份，氯化铵1份，水70份。
制备步骤如下：
1)室温下，将吐温-60、十二烷基磺酸钠加入反应釜(带电动搅拌器)中，以转速160r/min搅拌混合10min，得混合物A备用；
2)在混合物A中加入十八醇和丙三醇，在温度80℃、转速200r/min下搅拌混合40min，降温至50℃，缓慢加入20份水，继续搅拌混合20min，得混合物B备用；
3)室温下，在混合物B中加入纳米SiO2粉，以转速200r/min搅拌混合15min，得混合物C备用；
4)在混合物C中加入氯化铵和剩余的水，混匀，即得。
实施例2
注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：粒径10～20nm的纳米SiO2粉3份，吐温-60 15份，十二烷基磺酸钠2份，十八醇19份，丙三醇5份，氯化铵2份，水90份。
制备步骤如下：
1)室温下，将吐温-60、十二烷基磺酸钠加入反应釜(带电动搅拌器)中，以转速200r/min搅拌混合15min，得混合物A备用；
2)在混合物A中加入十八醇和丙三醇，在温度80℃、转速150r/min下搅拌混合30min，降温至50℃，缓慢加入30份水，继续搅拌混合20min，得混合物B备用；
3)室温下，在混合物B中加入纳米SiO2粉，以转速180r/min搅拌混合20min，得混合物C备用；
4)在混合物C中加入氯化铵和剩余的水，混匀，即得。
实施例3
注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：粒径10～20nm的纳米SiO2粉5份，吐温-60 15份，十二烷基磺酸钠3份，十八醇20份，丙三醇5份，氯化铵3份，水90份。
制备步骤如下：
1)室温下，将吐温-60、十二烷基磺酸钠加入反应釜(带电动搅拌器)中，以转速150r/min搅拌混合15min，得混合物A备用；
2)在混合物A中加入十八醇和丙三醇，在温度90℃、转速250r/min下搅拌混合20min，降温至50℃，缓慢加入30份水，继续搅拌混合25min，得混合物B备用；
3)室温下，在混合物B中加入纳米SiO2粉，以转速150r/min搅拌混合30min，得混合物C备用；
4)在混合物C中加入氯化铵和剩余的水，混匀，即得。
实施例4
注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：粒径10～20nm的纳米SiO2粉3份，吐温-60 15份，十二烷基磺酸钠1份，十八醇20份，丙三醇5份，氯化铵2份，水90份。
制备步骤如下：
1)室温下，将吐温-60、十二烷基磺酸钠加入反应釜(带电动搅拌器)中，以转速250r/min搅拌混合15min，得混合物A备用；
2)在混合物A中加入十八醇和丙三醇，在温度80℃、转速150r/min下搅拌混合30min，降温至50℃，缓慢加入30份水，继续搅拌混合15min，得混合物B备用；
3)室温下，在混合物B中加入纳米SiO2粉，以转速180r/min搅拌混合30min，得混合物C备用；
4)在混合物C中加入氯化铵和剩余的水，混匀，即得。
实施例5
注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：粒径10～20nm的纳米SiO2粉4份，吐温-80 10份，十二烷基磺酸钠2份，十八醇15份，丙三醇3.5份，氯化铵2份，水80份。
制备步骤如下：
1)室温下，将吐温-80、十二烷基磺酸钠加入反应釜(带电动搅拌器)中，以转速200r/min搅拌混合12min，得混合物A备用；
2)在混合物A中加入十八醇和丙三醇，在温度85℃、转速200r/min下搅拌混合30min，降温至50℃，缓慢加入30份水，继续搅拌混合20min，得混合物B备用；
3)室温下，在混合物B中加入纳米SiO2粉，以转速180r/min搅拌混合20min，得混合物C备用；
4)在混合物C中加入氯化铵和剩余的水，混匀，即得。
实施例6
注水井酸化预处理剂由以下质量份数的原料制成：粒径10～20nm的纳米SiO2粉3份，吐温-20 8份，吐温-40 5份，十二烷基磺酸钠2份，十八醇18份，丙三醇4份，氯化铵2份，水85份。
制备步骤如下：
1)室温下，将吐温-20、吐温-40和十二烷基磺酸钠加入反应釜(带电动搅拌器)中，以转速200r/min搅拌混合15min，得混合物A备用；
2)在混合物A中加入十八醇和丙三醇，在温度85℃、转速250r/min下搅拌混合30min，降温至50℃，缓慢加入30份水，继续搅拌混合15min，得混合物B备用；
3)室温下，在混合物B中加入纳米SiO2粉，以转速200r/min搅拌混合25min，得混合物C备用；
4)在混合物C中加入氯化铵和剩余的水，混匀，即得。
试验例
1、注水井酸化预处理剂的稳定性检测
检测方法：取实施例1～4中酸化预处理剂，分别配成浓度10％的分散液各100mL，超声波处理5min(或充分振荡10min)，在TU-1901型分光光度计上测量其透光率，检测波长530nm。判定分散液的分散性及不同时间段的溶解稳定性，透光率(T)大于90％为优，80％～90％之间为良，60％～70％之间为中，低于60％为差，检测结果见下表1。
表1实施例1～4中酸化预处理剂的分散、稳定性测试结果
从表1可以看出，实施例1～4中酸化预处理剂在常温下的分散性和稳定性均较好，尤其实施例1～3中预处理剂的稳定性为佳，在高温下实施例2中酸化预处理剂的分散性和稳定性最佳。
2、注水井酸化预处理剂的界面张力检测
检测方法：取实施例1～4中酸化预处理剂，分别配成浓度2％的分散液各100mL，在德国克吕士公司DSA100型视频光学接触角测量仪上测定其界面张力，以纯水作对照，检测结果见下表2。
表2实施例1～4中酸化预处理剂的界面张力
分散液 纯水 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
表面张力/N·m-1 73.0 32.23 31.91 34.56 35.31
从表2可以看出，实施例1～4中酸化预处理剂的表面张力显著低于纯水，其中实施例2中预处理剂的表面张力最低。
3、岩心流动试验
仪器：高温高压岩心流动实验仪一套，电热数字显示恒温水浴锅、天平和变频高速搅拌机各一台，其他配套设备若干。
材料：洗过油的天然岩心，圆形，直径25mm，长100mm；实施例2中酸化预处理剂及试验驱替测试用液(浓度3％的NH4Cl溶液)。
试验方法：
采用岩心流动模拟实验法评价预处理剂减阻/增注效果，试验参照石油与天然气行业标准，数据处理采用稳定流量法。具体步骤如下：
1)将岩心饱和地层水，驱替测试一定流量下的水驱压力，测岩心渗透率k；
2)用清水清洗管线，在较低流量(0.5mL/min)下注入预定浓度和体积(5个PV)的预处理剂，然后在设定温度下关闭闸阀静置24h以上；
3)用清水清洗管线，再低速驱替(0.5mL/min)，直至驱出流体中无预处理剂，再测试一定流量下的水驱压力，测岩心渗透率kh；
4)参照下式1计算渗透率提高率，结果见下表3。
式1：渗透率提高率＝(kh-k)/k×100％。
以上测试采用单点测试法，要求每次流量相同，测试压力稳定。
表3实施例1～4中酸化预处理剂的减阻/增注试验结果
从表3可以看出，采用实施例2中酸化预处理剂驱替后，岩心水相渗透率均有不同程度的提高，增幅为11.9％～40.64％，表明本发明中酸化预处理剂能提高低渗储层的渗透率。

Claims (10)

1.一种注水井酸化预处理剂，其特征在于：由以下质量份数的原料制成：纳米SiO2粉1～5份，亲水性乳化剂10～15份，十二烷基磺酸钠1～3份，十八醇15～20份，丙三醇2～5份，防膨剂1～3份，水70～90份。
2.根据权利要求1所述的酸化预处理剂，其特征在于：所述纳米SiO2粉的粒径为10～20nm。
3.根据权利要求1所述的酸化预处理剂，其特征在于：所述亲水性乳化剂选自吐温系列。
4.根据权利要求3所述的酸化预处理剂，其特征在于：所述亲水性乳化剂为吐温-60。
5.根据权利要求1所述的酸化预处理剂，其特征在于：所述防膨剂为氯化铵。
6.根据权利要求1所述的酸化预处理剂，其特征在于：由以下质量份数的原料制成：纳米SiO2粉3份，吐温-60 15份，十二烷基磺酸钠2份，十八醇19份，丙三醇5份，氯化铵2份，水90份。
7.如权利要求1～6中任一项所述注水井酸化预处理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按照质量份数准确取各原料，将亲水性乳化剂与十二烷基磺酸钠混匀，得混合物A；
2)在混合物A中加入十八醇、丙三醇，混匀后再加入部分水，混匀，得混合物B；
3)在混合物B中加入纳米SiO2粉，混匀，得混合物C；
4)在混合物C中加入防膨剂和剩余的水，混匀，即得。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中混匀的操作为：室温下以转速150～250r/min搅拌10～15min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中第一次混匀的操作为：温度80～90℃下以转速150～250r/min搅拌20～40min；第二次混匀的操作为：温度40～55℃下以转速150～250r/min搅拌15～25min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中混匀的操作为：室温下以转速150～200r/min搅拌15～30min。
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