CN106520105B - 用压裂液返排液制备的驱油剂及其驱油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用压裂液返排液制备的驱油剂及其驱油方法，属于油气田开发工程技术领域。清洁压裂液返排液，包括粘弹性表面活性剂和地层水。本发明为压裂液返排液的再利用形成驱油剂进行驱油，进一步改善低渗透油田压裂后的开发效果，实现提高原油采收率和变废为宝的目标。驱油剂包括为粘弹性表面活性剂，在地层水中极易分散，吸附于地层砂岩和油水界面，通过降低油水界面张力机理、乳化润湿机理、吸附机理，进而达到低渗油藏提高采收率的目标。
Description
技术领域
本发明涉及用压裂液返排液制备的驱油剂及其驱油方法，它为低渗透油藏压裂后进一步提高采收率提供了系统、全面且行之有效的降本增效新方法，属于油气田开发工程技术领域。
背景技术：
随着油田勘探程度的提高和开发技术的进步，低渗透油气资源的开发速度越来越大，低渗油藏已成为石油开发的主力战场并在我国油气田勘探开发中占有重要的战略地位。然而低渗透储层渗透率低，物性较差，孔喉结构复杂，因此在开发过程中自然产能低，产量下降快，注水井吸水能力差，注水压力高，甚至存在“注不进”现象，采液、采油指数急剧下降，致使最终采收率很低。
水力压裂技术是上世纪40年代发展起来的一种改造低渗透储层渗流特性的工艺技术，是油气井增产、注水井增注的重要措施。水力压裂过程中，压裂液的选择至关重要。近年来，清洁压裂液以其低摩阻、低伤害等优势得到大规模应用。但同时也产生了大量的返排液，返排液中所含甲醛、石油类及其它各种添加剂，是油田不容忽视的污染源。随着国家环保执法力度的加大，如何合理处理及有效利用清洁压裂液返排液，成为目前亟待解决的问题。
为了在一定程度解决清洁压裂液返排液处理问题，CN200910159223.1公开了一种清洁压裂返排液回收驱油及解堵工艺，主要是通过对返排液进行悬浮物沉积、杀菌、过滤及精细过滤后添加一定量生物酶制剂，回注改善地层渗透率，防止垢形成及提高原油采收率；CN201510626770.1公开了一种利用胍胶类压裂返排液提高原油采收率的方法，主要通过调节pH、去悬浮物、添加氮源和磷源处理，与空气配合注入油藏，实现污水的资源化利用；CN104498014A公开了基于破胶液的调驱剂及制备方法，主要包括制备稠化水清洁压裂液破胶液、加入助表面活及地层水，注入水井内，有效降低油水界面张力，改变润湿性，提高采收率。但目前的工艺方法均需要添加助剂，也没有对返排液中粘弹性表面活性剂的含量进行精确标定，导致助剂加入量难以确定，且不能充分利用返排液中的粘弹性表面活性剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明致力于构建一种基于清洁压裂液返排液的驱油体系，该方法主要适用于低渗透或其他需进行压裂增产的油田，它能有效的利用压裂液返排液来进一步提高低渗透油藏采收率。利用简单的方法标定压裂液返排液中粘弹性表面活性剂的含量，并充分利用其界面活性，采用地层水稀释至粘弹性表面活性剂的最佳含量后注入地层。不仅变废为宝，而且节约了化工材料和水资源，实现了绿色环保的目标；同时拓宽了清洁压裂液返排液的利用范围，实现了其在油田化学领域的高效、综合利用，提高了油田开发效益，对国家石油、能源安全具有重要的战略意义。
具体的技术方案为：
用压裂液返排液制备的驱油剂，包括粘弹性表面活性剂和地层水。
其中所述的粘弹性表面活性剂为长链季铵盐型表面活性剂、氧化胺型两性表面活性剂或双子型表面活性剂。
具体的，所述的地层水是含Na+、Ca2+、Mg2+、K+、HCO3 -和Cl-的水，地层水的K+和Na+总浓度为10000～180000mg/L，Ca2+和Mg2+总浓度为500～20000mg/L。
该驱油剂的驱油方法，包括以下过程：
现场压裂后返排液依次进行自然沉降、一次过滤、二次过滤处理；
将上述处理后的返排液进行主要成份有效浓度检测，加入地层水稀释至粘弹性表面活性剂的有效质量浓度为0.03～0.3wt％；形成驱油剂；
将驱油剂通过注水井注入地层，与储层岩石、油、水发生相互作用，进行驱油，进而提高采收率。
表面活性剂驱，是指以表面活性剂溶液作为驱油剂的驱油法，属化学驱。
清洁压裂液，是指水基压裂液破胶后无不溶物(残渣)或不溶物极低的压裂液，是一种基于粘弹性表面活性剂的溶液。
压裂液返排液，是指油藏压裂后返排至地面的液体。
动态吸附量，是指在岩心流动条件下测得的表面活性剂吸附于单位质量吸附剂上的质量。
水驱采收率增值，是指注入表面活性剂后的采收率与水驱采收率的差值。
该利用清洁压裂液返排液的驱油方法适用于低渗透油藏压裂后进一步提高采收率。本发明所述的清洁压裂液返排液主要成分为十八烷基三甲基氯化铵，为本发明所保护的粘弹性表面活性剂的一种，经检测，其有效浓度为0.3～0.8wt％。应用时，将就地用地层水稀释一定倍数的返排液形成驱油剂就近注入注水井，进行驱油，进而提高采收率。
本发明为压裂液返排液再利用，进一步改善低渗透油田压裂后的开发效果，实现提高原油采收率和变废为宝的目标。压裂液返排液主要成份为粘弹性表面活性剂，在地层水中极易分散，吸附于地层砂岩和油水界面，通过降低油水界面张力机理、乳化润湿机理、吸附机理，进而达到低渗油藏提高采收率的目标。
本发明的有益效果是：
(1)本发明结合石油行业高效开发和注重环境保护的特点，利用清洁压裂液返排液进行驱油，返排液中所含的主要成份为粘弹性表面活性剂，具有降低油水界面张力、乳化、润湿、吸附等机理，起到低渗油藏压裂后进一步提高采收率的要求，同时还能避免污染环境，实现变废为宝、一剂多用的目的。
(2)本发明提供的驱油剂组成简单，环境友好，具有快速溶解，对设备要求低，注入工艺简单，非常适合低渗透油田压裂后的后续操作。可以实现低渗透油藏压裂后立即进行利用压裂液返排液进行驱油，进一步提高低渗透油田采收率。本发明的用压裂液返排液制备的驱油剂在油气田开发领域具有重要的应用价值。
附图说明
图1为实施例2驱油剂与储层原油间界面张力随体系浓度的关系图；
图2为实施例3驱油剂作用前后石英片表面接触角随体系浓度的关系图。
图3为实施例4驱油剂动态吸附量随注入孔隙体积倍数的关系图；
图4为实施例5驱油剂实验结果。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图进一步说明本发明，但本发明不限于以下实例。
下述实例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下面实例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：驱油剂的组成
用压裂液返排液制备的驱油剂，以体系总量100％计，由0.03-0.3wt％的粘弹性表面活性剂(折算返排液中粘弹性表面活性剂有效浓度)和余量的地层水组成。
所述的压裂液返排液为国内某油田压裂现场收集得到，其主要成份结构为：
经检测，其有效浓度为0.3％。
地层水的K+和Na+总浓度为10000～180000mg/L，Ca2+和Mg2+总浓度为500～20000mg/L。
实施例2：用压裂液返排液制备的驱油剂油水界面张力
参照中国石油天然气行业标准《表面及界面张力测定方法》，采用地层水配制驱油剂，80℃下利用旋转滴界面张力仪Texas-500C测定驱油剂与储层脱水原油间的界面张力。
将实施例1中所述的返排液采用地层水稀释至不同倍数，得到不同有效浓度的驱油剂，分别测定其与储层原油的界面张力值。
实验结果表明，在0.03～0.30wt％浓度范围内油水界面张力均可达到10-4～10- 3mN/m的超低数量级，显示出优越的降低油水界面张力的能力。驱油剂与储层原油间界面张力随体系浓度的关系见图1所示。
实施例3：驱油剂改变岩石润湿性
将石英片用储层脱水原油/正庚烷(两者体积比为4:1)混合溶液进行老化处理，采用文献中的静态接触角测量方法，测定体系作用前后石英片表面接触角的变化。
将实施例1中所述的返排液采用地层水稀释至不同倍数，得到不同有效浓度的驱油剂，分别测定体系作用前后石英片表面接触角的变化。
实验结果表明，该体系对石英片的润湿性产生了强烈的影响，增强了石英片表面的亲水性，将亲油表面转变为弱亲水表面，随着浓度增大，接触角迅速降低，达到一定浓度后，接触角稍有增大，但差别不大，在有效质量分数为0.04％时接触角达到最低值为48.6°。再利用体系作用前后石英片表面接触角随体系浓度的关系见图2所示。
实施例4：驱油剂动态吸附量
采用文献中的酸性橙Ⅱ分光光度法，测定驱油剂吸附前后的吸光度，以此确定体系在吸附前后的质量浓度，计算出动态吸附量。
实验结果表明，体系在注入56～73PV，动态吸附达到饱和，动态饱和吸附量为9.53mg/g。与静态吸附量测定相比，动态吸附量的测定更具有实际意义，且驱油剂的动态吸附量要低得多，动态吸附量之所以少于静态吸附量，原因在于，①动态吸附过程是一个吸附脱附过程，驱油剂在推进过程中不断被吸附，吸附的分子又会因后续溶液的强烈冲刷而脱附；②岩心中砂粒之间相互胶结，与散砂相比，比表面积小，③岩心中存在一些盲端孔隙，也增加了驱油剂的波及的困难性。水驱过后，仍有驱油剂滞留于岩心中，但是数量较小只相当于动态饱和吸附量的1/4～1/3，可见驱油剂在孔隙中的吸附并不牢固，脱附严重，驱油剂可以重新溶解并恢复流动，这对驱油效果是有利的。驱油剂动态吸附量随注入孔隙体积倍数的关系见图3所示。
实施例5：驱油剂提高采收率性能
采用文献中提高采收率测定方法，测定步骤为：①天然岩心分别称干质量；②抽真空饱和地层模拟水；③天然岩心分别称湿质量；④测定天然岩心的渗透率；⑤天然岩心分别饱和地层脱水原油；⑥水驱至含水率达到98％；⑦注驱油剂；⑧80℃条件下老化直至吸附饱和；⑨再水驱至含水率达到98％；⑩计算采收率增值。
实验结果表明，低渗透岩心水驱采收率为52.0(OOIP)％，水驱后转注驱油剂段塞，水驱采收率的增幅为11.8(OOIP)％，最终采收率为63.8(OOIP)％。低渗透岩心转注驱油剂段塞后，含水率下降，采收率随之增加。原因在于，驱油剂的注入降低了油水界面张力，随界面张力的降低，颗粒表面的油膜更容易被剥落成油滴参与流动，散落的油滴也更容易聚并形成油带被水驱替出来，同时油滴在流经小孔道时也更容易变形和通过。
表1驱油剂提高采收率效果
驱油剂配方设计、岩心基本参数及实验结果如表1、图4所示。
Claims (2)
1.用压裂液返排液制备的驱油剂，其特征在于，所述驱油剂由粘弹性表面活性剂和地层水组成，其中，所述粘弹性表面活性剂的结构为
所述地层水是含Na+、Ca2+、Mg2+、K+、HCO3 -和Cl-的水，地层水的K+和Na+总浓度为10000～180000mg/L，Ca2+和Mg2+总浓度为500～20000mg/L，
其中，所述驱油剂的制备方法包括：
现场压裂后返排液依次进行自然沉降、一次过滤、二次过滤处理；
将上述处理后的返排液采用分光光度法进行粘弹性表面活性剂有效浓度检测，加入地层水稀释至粘弹性表面活性剂的有效质量浓度为0.03～0.3wt％。
2.根据权利要求1所述的用压裂液返排液制备的驱油剂的驱油方法，其特征在于，包括以下过程：
现场压裂后返排液依次进行自然沉降、一次过滤、二次过滤处理；
将上述处理后的返排液采用分光光度法进行粘弹性表面活性剂有效浓度检测，加入地层水稀释至粘弹性表面活性剂的有效质量浓度为0.03～0.3wt％；形成驱油剂；
将驱油剂通过注水井注入地层，与储层岩石、油、水发生相互作用，进行表面活性剂驱油，进而提高采收率。
Priority Applications (1)
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