CN106967394B - 一种聚合物射孔液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物射孔液及其制备方法。该聚合物射孔液由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.25％～0.45％，加重剂12％～26％，助排剂0.02％～0.08％，破胶剂0.015％～0.03％，暂堵剂0.55％～2.5％，余量为水。本发明提供的聚合物射孔液，密度在1.10g/cm3～1.25g/cm3可调，在温度50～100℃、转速1000s‑1、剪切60min后粘度在50mPa·s以上；破胶液粘度≤2mPa·s，界面张力低，施工后可快速返排；该射孔液尤其适用于异常高压的高孔高渗碱敏性地层，具有密度可调、防漏堵漏、耐温耐剪切、低滤失、低腐蚀率、低岩心伤害、破胶彻底、易返排的特点。
Description
技术领域
本发明属于射孔液技术领域，具体涉及一种聚合物射孔液及其制备方法。
背景技术
射孔液是完井过程中用于射孔时使用的完井液。完井液是直接接触储层的流体，其性能好坏直接关系着油田的储量和产量。射孔液对储层的伤害主要体现在以下几个方面：射孔液中固相颗粒堵塞孔喉；与油气层矿物或流体不配伍，产生化学沉淀或结垢；射孔液与油气层中的原油生成乳状液，或造成储层润湿反转，增大油流阻力。开发具有低滤失、低腐蚀率、低岩心伤害、易返排等综合性能的射孔液具有良好的应用前景。
CN103146373B公开了一种水平井水力喷砂射孔液，其为1-5％烷基季铵盐、0.1-0.5％反离子盐和1-3％无机盐混合后的水溶液；或者是由1-5％烷基季铵盐、0.1-0.5％反离子盐、1-3％无机盐和0.02-0.08％直链醇混合后的水溶液。该射孔液在返置地面经过简单处理后可以重复利用，降低了射孔作业的成本；同时该射孔液经长时间放置后不容易腐败，射孔液体系具有较好的稳定性，剪切后液体粘度会自动修复，同时避免了残砂对射孔效果的影响。
CN102899008A公开了一种双保型射孔液，该射孔液中，水、增粘剂、降滤失剂、防膨剂、表面活性剂和破胶剂的质量份数比为100∶(0.2-0.5)∶(0.8-2)∶(2-3)∶(0.05-0.15)∶(0.05-0.2)。该双保型射孔液具有一定粘度，在保证泵送的同时，能够起到较好的清洁、携屑作用；滤失量低，可尽量减少滤液对地层损害；防膨率高，可以抑制粘土水化膨胀；界面张力低，从而有利于液体返排，降低水锁损害；聚合物的自动降解和破胶剂的应用，消除了聚合物吸附带来的损害；岩心渗透率恢复率高，对油层保护效果好，解决了聚合物类射孔液中的高分子聚合物在地层孔道表面吸附对地层造成损害和对环境的污染问题。
CN101974315B公开了一种海上石油完井用低温微泡射孔液，该射孔液中，水、碳酸钠、流型调节剂、发泡剂和稳定剂的质量份数比为：100∶(0.1-0.3)∶(0.3-0.4)∶(0.1-0.2)∶(0.2-0.4)。这种射孔液具有防漏堵漏的特点，解决了完井过程中的漏失问题。
CN103387826A公开了一种射孔液，由弱凝胶剂、pH调节剂、降滤失剂以及海水组成，其各组分的体积百分比是：弱凝胶剂为0.5％至1％，pH调节剂为0.1％至0.5％，降滤失剂为1％至4％，其余为海水。本发明射孔液可大幅度地降低射孔完井时的漏失量(减少大约50％左右)，使油气井投产时射孔液的返排时间缩短一半，能有效地减少油气层伤害，保证油气井尽快投产；减少地层出砂并能有效地悬浮地层砂，解决了射孔完井时地层出砂埋射孔枪的技术难题，同时可全面提高高孔高渗低压衰竭油气藏射孔完井作业的安全性。
油气井完井作业时需要根据不同的储层特征、流体类型、地层温度及压力等因素来选择合适的射孔液，以尽可能地保护储层，提高油气井产能。现有技术中，缺乏一种适用于异常高压的高孔高渗碱敏性储层的射孔液。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚合物射孔液，从而可以应用于异常高压的高孔高渗碱敏性储层，具有防漏堵漏、耐温耐剪切、防漏失、不易腐败变质、破胶彻底、易返排的特点。
本发明的第二个目的是提供上述聚合物射孔液的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种聚合物射孔液，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.25％～0.45％，加重剂12％～26％，助排剂0.02％～0.08％，破胶剂0.015％～0.03％，暂堵剂0.55％～2.5％，余量为水；所述聚合物稠化剂由丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对烯基苯磺酸盐四种单体在pH为6～8的水溶液中共聚而成，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对烯基苯磺酸盐的质量比为(4～8):1，丙烯酸、丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对烯基苯磺酸盐混合物的质量比为(1～2)：(10～15)：(2～4)。
所述聚合物稠化剂由包括以下步骤的方法制备而成：
1)溶液的配制：按照质量比准确取各单体，加入水中配制成浓度为30～40％的单体溶液，搅拌溶解后调节溶液pH值为中性，继续搅拌熟化25～35分钟；
2)溶液的调整：调节熟化后溶液的pH值为6～8，调节温度为15±1℃；
3)溶液的聚合：在氮气保护下加入占单体总质量的0.2～0.4％的引发剂，在温度为45～55℃下密闭反应8～10小时即得。
该聚合物稠化剂的化学结构式及具体反应过程可参见CN104109219A公开的内容。
优选的，所述聚合物稠化剂由丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对乙烯基苯磺酸钠四种单体在pH为6的水溶液中共聚而成，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对乙烯基苯磺酸钠的质量比为4:1，丙烯酸、丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对乙烯基苯磺酸钠的质量比为1：8：2。该聚合物稠化剂由包括以下步骤的方法制备而成：
1)向水中加入丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对乙烯基苯磺酸钠四种单体进行溶解，调节pH值为6，得到单体溶液；单体溶液中四种单体的质量浓度之和为30％；
2)在氮气保护下向单体溶液中加入四种单体总质量0.2％的引发剂，在45℃下密闭反应10h即得；所述引发剂为甲醛合次亚硫酸氢钠和过硫酸铵按1:1的质量比组成的混合物。
所述加重剂为氯化钾、氯化钠、溴化钾其中一种或两种任意比的混合物。
所述破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
助排剂是帮助酸化、压裂等作业过程中的工作残液从地层返排的化学品；助排剂可选择市售常规商品，优选的，助排剂为北京宝丰春石油技术有限公司生产的压裂用破乳助排剂。
暂堵剂是能暂时降低地层渗透性或暂时封堵高渗透油层的物质，注入油水井后，在压差的作用下形成薄而致密的油层暂堵带，经过一段时间后可自行或人工解堵，暂堵剂能根据地层温度要求调整软化点，以满足储层不同条件下的暂堵要求。暂堵剂可选择市售常规商品，优选的，暂堵剂为新乡市玄泰实业有限公司生产的暂堵剂。
水可选择纯净水、自来水或经处理后的油田污水。优选的，水为油田采油污水经油水分离、絮凝沉降、反渗透过滤处理后的回注水。或者，水为压裂返排液污水经隔油除砂、絮凝沉降、石英砂过滤处理后的返排液处理水。回注水、返排液处理水在10℃～15℃下，粘度≤5.0mPa·s，悬浮固体含量≤0.8mg·L-1，悬浮物颗粒直径中值≤0.8mg·L-1，含油量≤3.0mg·L-1。
本发明提供的聚合物射孔液，通过调节加重剂，可实现聚合物射孔液密度在1.10g/cm3～1.25g/cm3可调，从而有助于平衡地层压力。聚合物射孔液在温度50～100℃、转速1000s-1、剪切60min后粘度在50mPa·s以上，具有较好的耐温耐剪切性能；同时，该聚合物射孔液具有良好的破胶性能，破胶液粘度≤2mPa·s，且破胶液界面张力低，施工后可快速返排，减少了对储层的伤害；可降低外来流体对储层的碱敏、酸敏、盐敏、水敏、速敏的伤害；该聚合物射孔液的pH值在6～7，适用于弱酸敏、强碱敏地层；与植物类稠化剂相比，本发明的射孔液不易腐败变质；破胶液对岩心伤害率低。
本发明提供的聚合物射孔液，尤其适用于异常高压的高孔高渗碱敏性地层，具有密度可调、防漏堵漏、耐温耐剪切、低滤失、低腐蚀率、低岩心伤害、破胶彻底、易返排的特点。可使用油田污水处理水或压裂返排液处理水，充分利用了处理水中残留的黏土稳定剂、杀菌剂、助排剂等成分，降低了聚合物射孔液成本，减少了水资源浪费，满足了油气田射孔完井的要求。
一种上述聚合物射孔液的制备方法，包括以下步骤：
1)向水中加入加重剂、聚合物稠化剂、助排剂混合均匀，得到聚合物射孔液基液；
2)向聚合物射孔液基液中加入暂堵剂、破胶剂，混合均匀，即得。
步骤1)中，所述混合为200～500r/min下搅拌混合20～40min。
本发明的聚合物射孔液的制备方法，各组分易于混合，配伍性能好，制备过程简单，所得射孔液性能稳定，能够满足井深2000m以内的射孔需要。
附图说明
图1为本发明实施例1的聚合物射孔液在温度50℃、转速1000s-1、剪切时间60min下的耐温耐剪切性能检测图；
图2为本发明实施例2的聚合物射孔液在温度70℃、转速1000s-1、剪切时间60min下的耐温耐剪切性能检测图；
图3为本发明实施例3的聚合物射孔液在温度100℃、转速1000s-1、剪切时间60min下的耐温耐剪切性能检测图；
图4为春光油田春27-4井的生产曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中，压裂用破乳助排剂购自北京宝丰春石油技术有限公司；暂堵剂购自新乡市玄泰实业有限公司。
聚合物稠化剂由丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对乙烯基苯磺酸钠四种单体在pH为6的水溶液中共聚而成，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对乙烯基苯磺酸钠的质量比为4:1，丙烯酸、丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对乙烯基苯磺酸钠的质量比为1：8：2。该聚合物稠化剂由包括以下步骤的方法制备而成：1)向水中加入丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对乙烯基苯磺酸钠四种单体进行溶解，熟化30min，调节pH值为6，温度为15℃，得到单体溶液；单体溶液中四种单体的质量浓度之和为30％；2)在氮气保护下向单体溶液中加入四种单体总质量0.2％的引发剂，在45℃下密闭反应10h，剪切造粒，在50℃烘干，粉碎，即得；所述引发剂为甲醛合次亚硫酸氢钠和过硫酸铵按1:1的质量比组成的混合物。
回注水为春光油田联合站回注水，其是由原油采出污水、酸化返排液等各种油田作业产生的废液，经综合收集后，经过油水分离、絮凝沉降、反渗透过滤工序处理得到的；回注水的水质分析如表1所示：
表1春光油田联合站回注水数据表
返排液处理水为春光油田压裂返排液污水经现场收集后，经过隔油除砂、絮凝沉降、石英砂过滤处理得到；返排液处理水的水质分析如表2所示。
表2返排液处理水的水质数据表
| 序号 | 分析项目 | 分析结果 | 序号 | 分析项目 | 分析结果 |
| 1 | Na<sup>+</sup>,(mg/L) | 8157 | 11 | 铁含量,(mg/L) | 6 |
| 2 | Ca<sup>2+</sup>，(mg/L) | 7385 | 12 | 原油含量,(mg/L) | 3 |
| 3 | K<sup>+</sup>，(mg/L) | 10145 | 13 | 细菌含量,(mg/L) | 90 |
| 4 | Mg<sup>2+</sup>，(mg/L) | 10720 | 14 | 外观 | 淡黄色 |
| 5 | Cl<sup>-</sup>,(mg/L) | 28421 | 15 | 气味 | 无味 |
| 6 | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,(mg/L) | 9364 | 16 | 原油含量,(mg/L) | 0.3 |
| 7 | HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>,(mg/L) | 6794 | 17 | 悬浮固体含量,(mg/L) | 0.4 |
| 8 | 总矿化度,(mg/L) | 80986 | 18 | 悬浮物颗粒直径中值，(μm) | 0.12 |
| 9 | pH值 | 6.5 | 19 | 处理体粘度，(mPa·s) | 1 |
| 10 | 有机物杂质,(mg/L) | 32 |
实施例1
本实施例的聚合物射孔液，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.25％，加重剂12％，助排剂0.02％，破胶剂0.015％，暂堵剂0.55％，余量为返排液处理水；加重剂为溴化钾和氯化钠按1:4的重量比组成的混合物，破胶剂为过硫酸钠。
本实施例的聚合物射孔液的制备方法，包括以下步骤：
1)向1000mL的吴茵搅拌器内加入871.65g返排液处理水，在200r/min的搅拌速度下加入120g加重剂，待加重剂溶解后，再加入2.5g聚合物稠化剂，在300r/min的速度下搅拌20min后，再加入0.2mL助排剂，继续搅拌5min，得到聚合物射孔液基液，密度为1.11g/cm3；
2)向聚合物射孔液基液中加入5.5g暂堵剂、0.15g破胶剂，搅拌均匀，即得。
实施例2
本实施例的聚合物射孔液，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.3％，加重剂16％，助排剂0.03％，破胶剂0.018％，暂堵剂1％，余量为回注水；加重剂为溴化钾和氯化钠按1.2:3.5的重量比组成的混合物，破胶剂为过硫酸铵。
本实施例的聚合物射孔液的制备方法，包括以下步骤：
1)向1000mL的吴茵搅拌器内加入826.52g回注水，在400r/min的搅拌速度下加入160g加重剂，待加重剂溶解后，再加入3g聚合物稠化剂，在500r/min的速度下搅拌20min后，再加入0.3mL助排剂，继续搅拌5min，得到聚合物射孔液基液，密度为1.15g/cm3；
2)向聚合物射孔液基液中加入10g暂堵剂、0.18g破胶剂，搅拌均匀，即得。
实施例3
本实施例的聚合物射孔液，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.35％，加重剂22％，助排剂0.04％，破胶剂0.02％，暂堵剂1.5％，余量为回注水；加重剂为氯化钾和氯化钠按6.4:1.3的重量比组成的混合物，破胶剂为过硫酸铵。
本实施例的聚合物射孔液的制备方法，包括以下步骤：
1)向1000mL的吴茵搅拌器内加入780.9g回注水，在300r/min的搅拌速度下加入200g加重剂，待加重剂溶解后，再加入3.5g聚合物稠化剂，在400r/min的速度下搅拌30min后，再加入0.4mL助排剂，继续搅拌5min，得到聚合物射孔液基液，密度为1.19g/cm3；
2)向聚合物射孔液基液中加入15g暂堵剂、0.2g破胶剂，搅拌均匀，即得。
实施例4
本实施例的聚合物射孔液，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.4％，加重剂24％，助排剂0.06％，破胶剂0.025％，暂堵剂2％，余量为回注水；加重剂为溴化钾和氯化钾按5.7:1.1的重量比组成的混合物，破胶剂为过硫酸铵。
本实施例的聚合物射孔液的制备方法，包括以下步骤：
1)向1000mL的吴茵搅拌器内加入735.15g回注水，在200r/min的搅拌速度下加入240g加重剂，待加重剂溶解后，再加入4g聚合物稠化剂，在200r/min的速度下搅拌30min后，再加入0.6mL助排剂，继续搅拌5min，得到聚合物射孔液基液，密度为1.22g/cm3；
2)向聚合物射孔液基液中加入20g暂堵剂、0.25g破胶剂，搅拌均匀，即得。
实施例5
本实施例的聚合物射孔液，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.45％，加重剂26％，助排剂0.08％，破胶剂0.03％，暂堵剂2.5％，余量为回注水；加重剂为溴化钾，破胶剂为过硫酸钾。
本实施例的聚合物射孔液的制备方法，包括以下步骤：
1)向100m3的配液站内加入60m3回注水，在300r/min的搅拌速度下加入1560Kg加重剂，待加重剂溶解后，再加入2.7Kg聚合物稠化剂，在500r/min的速度下搅拌30min后，再加入480L助排剂，继续搅拌5min，得到聚合物射孔液基液，密度为1.25g/cm3；
2)向聚合物射孔液基液中加入150Kg暂堵剂、1.8Kg破胶剂，搅拌均匀，即得。
试验例1
本实施例检测实施例1～3的聚合物射孔液的耐温耐剪切性能，检测结果如图1～图3所示。
图1为实施例1的聚合物射孔液在温度50℃、转速1000s-1、剪切时间60min下的耐温耐剪切性能检测图，其尾粘为50mPa·s，具有较好的耐温耐剪切性能，可满足井深1000m以内的井的射孔需要。
图2为实施例2的聚合物射孔液在温度70℃、转速1000s-1、剪切时间60min下的耐温耐剪切性能检测图，其尾粘为50mPa·s，具有较好的耐温耐剪切性能，可满足井深1500m以内的井的射孔需要。
图3为实施例3的聚合物射孔液在温度100℃、转速1000s-1、剪切时间60min下的耐温耐剪切性能检测图，其尾粘为100mPa·s，具有较好的耐温耐剪切性能，可满足井深2000m以内的井的射孔需要。
试验例2
本试验例检测实施例1～5的聚合物射孔液的外观、密度、pH值、粒度中值等各项性能指标，结果如表3所示。
表3实施例1～5的聚合物射孔液的性能检测结果
| 测定项 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 外观 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 1.11 | 1.15 | 1.19 | 1.22 | 1.25 |
| pH值 | 6.2 | 6.2 | 6.3 | 6.3 | 6.4 |
| 粒度中值(μm) | 1.020 | 1.127 | 1.354 | 1.374 | 1.411 |
| 滤失速率(mL/30min) | 0.85 | 0.61 | 0.56 | 0.33 | 0.12 |
| 腐蚀速率(g/m<sup>2</sup>·h) | 0.035 | 0.036 | 0.039 | 0.040 | 0.047 |
| 界面张力(mN/m) | 0.36 | 0.39 | 0.41 | 0.42 | 0.42 |
| 膨胀率(％) | 10.25 | 11.34 | 12.01 | 9.52 | 11.54 |
| 破乳率(％) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 渗透率伤害率(％) | 9.21 | 9.81 | 10.01 | 10.25 | 11.71 |
| 破胶液粘度(mPa·s) | 1.82 | 1.92 | 1.42 | 1.45 | 1.22 |
由表3的检测结果可知，本发明实施例1～5的聚合物射孔液，外观透明，密度在1.10g/cm3～1.25g/cm3可调；pH值为6～7；滤失速率为0.85mL/30min～0.12mL/30min；腐蚀速率为0.035g/m2·h～0.047g/m2·h；界面张力为0.36mN/m～0.42mN/m；岩心实验岩石膨胀率为9％～12％；破乳率为100％；渗透率伤害率为9％～11％；通过RS600旋转流变仪检测，在50℃～100℃范围内，在转速1000s-1、剪切时间60min的条件下，该聚合物射孔液配方经剪切后粘度可达到50mPa·s以上；破胶液粘度≤1.5mPa·s，具有密度可调、防漏堵漏、耐温耐剪切、低滤失、低腐蚀率、低岩心伤害、破胶彻底、易返排的特点，应用前景良好。
试验例3
本试验例将实施例5的聚合物射孔液在春光油田的春27-4井进行现场应用，该井目的层岩心五敏实验数据如表4所示。
表4春光油田地层五敏伤害数据表
图4为春光油田春27-4井的生产曲线，由图可知，针对异常高压的高孔高渗碱敏性储层，本发明的射孔液应用效果良好，该井射孔井段：1659.1～1662.9m，目的层温度：60.03℃。射孔后该井初期日产油4.6吨/日，平均日产油7.59吨/日，目前该井已累计产油1305.7吨。
Claims (5)
1.一种聚合物射孔液，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：聚合物稠化剂0.25%～0.45%，加重剂12%～26%，助排剂0.02%～0.08%，破胶剂0.015%～0.03%，暂堵剂0.55%～2.5%，余量为水；所述聚合物稠化剂由丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对烯基苯磺酸盐四种单体在pH为6～8的水溶液中共聚而成，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对烯基苯磺酸盐的质量比为（4～8）：1，丙烯酸、丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对烯基苯磺酸盐混合物的质量比为（1～2）：（10～15）：（2～4）；所述加重剂为氯化钾、氯化钠、溴化钾其中一种或组合；所述破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠；所述水为油田采油污水经油水分离、絮凝沉降、反渗透过滤处理后的回注水，或者压裂返排液污水经隔油除砂、絮凝沉降、石英砂过滤处理后的返排液处理水。
2.如权利要求1所述的聚合物射孔液，其特征在于，所述聚合物稠化剂由丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对乙烯基苯磺酸钠四种单体在pH为6的水溶液中共聚而成，其中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与对乙烯基苯磺酸钠的质量比为4:1，丙烯酸、丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对乙烯基苯磺酸钠的质量比为1：8：2。
3.如权利要求2所述的聚合物射孔液，其特征在于，所述聚合物稠化剂由包括以下步骤的方法制备而成：
1）向水中加入丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对乙烯基苯磺酸钠四种单体进行溶解，调节pH值为6，得到单体溶液；单体溶液中四种单体的质量浓度之和为30%；
2）在氮气保护下向单体溶液中加入四种单体总质量0.2%的引发剂，在45℃下密闭反应10h即得；所述引发剂为甲醛合次亚硫酸氢钠和过硫酸铵按1:1的质量比组成的混合物。
4.如权利要求1所述的聚合物射孔液，其特征在于，回注水、返排液处理水在10℃～15℃下，粘度≤5.0mPa·s，悬浮固体含量≤0.8mg·L-1，悬浮物颗粒直径中值≤0.8mg·L-1，含油量≤3.0 mg·L-1。
5.一种如权利要求1所述的聚合物射孔液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）向水中加入加重剂、聚合物稠化剂、助排剂混合均匀，得到聚合物射孔液基液；
2）向聚合物射孔液基液中加入暂堵剂、破胶剂，混合均匀，即得。
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