CN108251094A - 一种携砂液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种携砂液及其制备方法和应用，属于疏松砂岩开发领域。该携砂液包括90‑100重量份的清水、0.1‑0.2重量份的水溶性超支化聚合物、2.0‑3.5重量份的防膨剂、0.2‑0.3重量份的助排剂。本发明实施例提供的携砂液，通过在如上配比的各组分的协同作用下，不仅具有良好的携砂、悬砂效果，且容易返排，对地层和油层伤害较小。

Description

一种携砂液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及疏松砂岩开发领域，特别涉及一种携砂液及其制备方法和应用。

背景技术

对于疏松砂岩油藏，例如大港油田区块油藏来说，由于其具有油藏埋藏浅、成岩性差、胶结物质含量高、非均质性等特点，在对其开发过程中经常发生出砂问题，即地层砂随生产流体进入井筒内，从而影响油井的正常生产。目前常通过砾石充填防砂工艺来解决上述问题，按照所填充的砾石材料，该工艺分为化学人工井壁防砂和机械砾石充填防砂。其中，机械砾石充填防砂基于其具有更好的保持挡砂屏障的渗透率以及更长的有效期而被广泛应用。机械砾石充填防砂的主要过程如下所示：向井筒内下入防砂管柱，然后，向防砂管柱内泵入含有携砂液和砾石的充填液，使携砂液携砾石进入出砂地层，来对出砂地层充填砾石，例如石英砂或陶粒等，从而在近井地带建立挡砂屏障，阻挡地层砂进入到井筒内。携砂液对于机械砾石充填防砂的效果具有重要的意义。所以，有必要提供一种携砂液。

现有技术提供了这样一种携砂液，其包括清水和羧甲基纤维素钠，其中羧甲基纤维素钠的质量为清水质量的0.3-0.5％。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供携砂液在其将砾石携带至出砂地层后，很难返排出来，对地层造成伤害。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种即具有良好的携砂效果，且容易返排，对地层和油层伤害较小的携砂液及其制备方法和应用。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种携砂液，包括清水，所述清水为90-100重量份，所述携砂液还包括：0.1-0.2重量份的水溶性超支化聚合物、2.0-3.5重量份的防膨剂、0.2-0.3重量份的助排剂。

作为优选，所述水溶性超支化聚合物的化学结构式如下所示：

具体地，作为优选，所述防膨剂为羟胺基聚醚胺和/或氯化钾。

具体地，作为优选，所述防膨剂为羟胺基聚醚胺和氯化钾；

所述羟胺基聚醚胺在所述携砂液中所占的重量份为1.0-1.5重量份；

所述氯化钾在所述携砂液中所占的重量份为1.0-2.0重量份。

具体地，作为优选，所述助排剂为氟碳表面活性剂。

第二方面，本发明实施例提供了上述的携砂液的制备方法，包括：按照各组分的重量份数，将防膨剂、助排剂加入第一部分清水中，搅拌均匀，形成预制液；

将水溶性超支化聚合物加入剩余的第二部分清水中，搅拌均匀，形成稠化液；

在对所述稠化液进行搅拌的状态下，将所述预制液加入所述稠化液中，搅拌均匀，得到所述携砂液。

具体地，作为优选，在配制所述预制液时，将所述防膨剂和所述助排剂逐次加入所述第一部分清水中。

具体地，作为优选，所述第一部分清水占所述清水总量的重量分数为30％-40％。

具体地，作为优选，以0.5-1.5g/min的速度将所述预制液加入所述稠化液中。

第三方面，本发明实施例提供了上述的携砂液在机械砾石充填防砂工艺中的应用。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的携砂液，通过在如上配比的各组分的协同作用下，不仅具有良好的携砂、悬砂效果，且容易返排，对地层和油层伤害较小。具体地，通过使用水溶性超支化聚合物，赋予该携砂液良好的增粘携砂功能，且使该携砂液实现均匀分布在出砂地层中。通过使用防膨剂和助排剂，赋予该携砂液的破乳助排功能，有效防止粘土水化，使该携砂液在携砂作业完成后破胶返排出来，减少了对地层和油层的伤害。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种携砂液，该携砂液包括清水，进一步地，该清水为90-100重量份，并且该携砂液还包括：0.1-0.2重量份的水溶性超支化聚合物、2.0-3.5重量份的防膨剂、0.2-0.3重量份的助排剂。

本发明实施例提供的携砂液，通过在如上配比的各组分的协同作用下，不仅具有良好的携砂、悬砂效果，且容易返排，对地层和油层伤害较小。具体地，通过使用水溶性超支化聚合物，赋予该携砂液良好的增粘携砂功能，且使该携砂液实现均匀分布在出砂地层中。通过使用防膨剂和助排剂，赋予该携砂液的破乳助排功能，有效防止粘土水化，使该携砂液在携砂作业完成后破胶返排出来，减少了对地层和油层的伤害。

以下将就该携砂液的各组分给予详细描述：

具体地，该携砂液包括：90-100重量份的清水、0.1-0.2重量份的水溶性超支化聚合物、2.0-3.5重量份的防膨剂、0.2-0.3重量份的助排剂，举例来说，该清水的重量份可以为90份、93份、95份、98份、100份等。当清水为100重量份时，该防膨剂的重量份可以为2.0份、2.2份、2.5份、2.7份、2.8份、2.9份、3.0份、3.2份、3.5份等，而助排剂的重量份可以为0.21份、0.22份、0.23份、0.25份、0.26份、0.28份、0.3份等。

对于本领域技术人员来说，为了实现本发明，所采用的水溶性超支化聚合物、防膨剂、助排剂均可以为本领域所常用的种类。基于优化上述效果的目的，以下就各组分给出优选的种类，具体如下所述：

对于水溶性超支化聚合物来说，在油田应用领域其通常作为驱油剂来使用，举例来说，中国专利文献CN104844760A公开了一种水溶性超支化聚合物驱油剂及其制备方法；中国专利文献CN106117439A公开了一种基于含氟水溶性超支化聚合物的聚合物驱油剂溶液；CN103910830A公开了一种水溶性超支化聚合物及其应用。以上所公开的水溶性超支化聚合物均应用于油田开采领域，具有良好的水溶性及增粘性能，使其具有携砂功能。进一步地，现有技术还出现了多篇相关文献，举例来说，张海冰等在《应用化工》第45卷第3期公开了《水溶性超支化聚合物应用研究进展》，其中公开了多种类型的水溶性聚合物，并对水溶性聚合物在石油工程领域方面的应用进行了阐述。张婷在陕西科技大学硕士学位论文中公开了《端磺酸基超支化聚合物的制备、表征及应用》，其中就各种类型的水溶性超支化聚合物及其制备方法进行了详细描述。可见，本领域技术人员通过参考上述各种技术文献即可容易地获得该水溶性超支化聚合物。

作为优选，使用端磺酸基的水溶性超支化聚合物，这种类型的水溶性超支化聚合物由于分子中加入了磺酸盐单体，更利于水解，使其均匀分布。具体地，该端磺酸基的水溶性超支化聚合物的化学结构式如下所示：

上述化学结构式的水溶性超支化分子聚合物是一种具有高度分支结构的树枝状聚合物，具有独特的三维球状结构，含有大量的磺酸基亲水基团，在水介质中具有良好的溶解性。该水溶性超支化分子聚合物的水不溶物含量低，残渣低，形成的阴离子体系对地层吸附性低，对储层和裂缝伤害小；枝型分子结构具有很强的耐剪切性能，增粘性能好，大大提高了携砂和造缝能力；在水中分散性好，不易形成鱼眼，抗温性能好，具有一定的抗盐性能。此外，该化学结构式的水溶性超支化分子聚合物的合成可以参见王学川等在《印染助剂》第30卷第6期公开了“烷基芳基磺酸盐超支化表面活性剂的合成与表征”，其中对该化学结构式的水溶性超支化分子聚合物的合成进行了详细描述，本发明实施例在此不再详述，本领域技术人员通过参考该文献就能够获得该超支化分子聚合物。

对于防膨剂来说，优选使用羟胺基聚醚胺和/或氯化钾，即单独使用羟胺基聚醚胺，或者单独使用氯化钾，或者使用羟胺基聚醚胺和氯化钾的混合物。上述防膨剂对于粘土稳定，防止粘土水化而发生运移具有优良的效果，从而能有效实现对油层和地层的保护。作为一种优选实施方式，该防膨剂为羟胺基聚醚胺和氯化钾；羟胺基聚醚胺在携砂液中所占的重量份为1.0-1.5重量份；氯化钾在携砂液中所占的重量份为1.0-2.0重量份。其中，羟胺基聚醚胺为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可容易地获得，并且，有很多相关文献对其进行了详细描述，举例来说，刘祥等在西安石油大学(自然科学版)第27卷第2期公开发表了“羟胺基聚醚胺防膨剂的研制”，本领域技术人员通过参考该文献即可容易地获得该羟胺基聚醚胺。

对于助排剂来说，优选使用氟碳表面活性剂，其对于携砂液的破胶返排，并且返排后形成低残渣具有良好的效果。其中氟碳表面活性剂为本领域所常见的化工原料，本领域技术人员通过购买市售产品即可容易地获得，例如可以选用卫辉市福利化工厂生产并销售的型号为FCL-21的氟碳表面活性剂等。

第二方面，本发明实施例提供了上述携砂液的制备方法，该方法包括如下所述的步骤：(1)按照各组分的重量份数，将防膨剂、助排剂加入第一部分清水中，搅拌均匀，形成预制液。

(2)将水溶性超支化聚合物加入剩余的第二部分清水中，搅拌均匀，形成稠化液。

(3)在对稠化液进行搅拌的状态下，将预制液加入稠化液中，搅拌均匀，得到携砂液。

通过分别配置预制液和稠化液，并将预制液加入稠化液中制备得到携砂液，以确保携砂液中各组分充分混合均匀，尤其是将其中的水溶性超支化聚合物均匀分散，以保证所制备得到的携砂液具有稳定的良好的携砂、悬砂、返排效果。

其中，可以使用机械类搅拌器来进行上述各搅拌过程。为了进一步保证防膨剂和助排剂的充分混合，在配制预制液时，将防膨剂和助排剂逐次加入第一部分清水中，即可以先将防膨剂加入清水中，混合均匀后，再将助排剂加入清水中。反之也是可行的，本发明实施例对它们两者的加入顺序并不作具体限定。

作为优选，第一部分清水占清水总量的重量分数为30％-40％，例如30％、35％、40％等，该使用量的清水即可实现将防膨剂和助排剂充分溶解。

为了进一步保证携砂液中各组分充分混合均匀，以较慢的速度将预制液加入稠化液中，作为优选，以0.5-1.5g/min的速度将预制液加入稠化液中，举例来说，该速度可以为0.5g/min、0.8g/min、1.0g/min、1.2g/min等，优选1.0g/min。

在现场应用时，可以采用如下所述的方法制备得到该携砂液：利用配液车上水管线与装满清水的储液罐建立循环系统，启动泵车，在储液罐入口加入水溶性超支化聚合物和清水，充分搅拌循环20-30分钟溶解均匀，再继续加入防膨剂、助排剂(例如氯化钾、羟胺基聚醚胺、氟碳表面活性剂)，再充分搅拌循环20-30分钟溶解均匀，完成防砂工作液的配制。

第三方面，本发明实施例提供了上述的携砂液在机械砾石充填防砂工艺中的应用。通过使用上述的携砂液将砾石携带进入出砂地层中，对于提高砾石充填效果具有优良的效果，同时利于破胶返排，破胶后水化粘度显著降低，返排后残渣含量较低，显著降低对岩心的伤害。可以理解的是，该携砂液的使用方法与常规砾石充填防砂施工用携砂液的用法相同，本领域技术人员很容易进行操作。

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。

在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供了一种携砂液，该携砂液包括以下重量份数的组分：500g清水、0.75g水溶性超支化聚合物、6g羟胺基聚醚胺、7.5g氯化钾、1.25g氟碳表面活性剂。其中，该水溶性超支化聚合物的化学结构式如下所示：

该携砂液通过如下所述的方法制备得到：将200g(亦即200ml)清水加入干净的烧杯中，调节搅拌器转速至液体形成的漩涡可以见到搅拌器桨叶中轴顶端为止，保持搅拌器恒速转动，依次称取7.5g氯化钾、6g粘土稳定剂、1.25g助排剂，逐次加入清水中，且每加入一种组分后均搅拌均匀后再加入下一种，即制得预制液。将300g的清水水加入干净的烧杯中，调节搅拌器转速至液体形成的漩涡可以见到搅拌器桨叶中轴顶端为止，保持搅拌器恒速转动，将0.75g水溶性超支化聚合物缓慢均匀地加入清水中，搅拌均匀至完全分散，得到稠化液。将预制液以1g/min的速度倒入搅拌中的稠化液中，搅拌均匀，即制得该携砂液。

以下就本实施例提供的携砂液的综合性能分别进行了测试：

(1)常温放置时的稳定性

将该携砂液在25℃下密封保存，每隔8h用粘度计测其视粘度(见表1)，由表1结果可见，在25℃下放置3天后，该携砂液的视粘度基本保持不变，可见其常温稳定性较好。

表1常温放置稳定性

时间，h	0	8	16	24	32	40	48	56	64	72
											粘度，mPa·s	18	18	18	18	17.8	17.7	17.6	17.6	17.5	17.5

(2)粘度随温度的变化性能

在粘度计测量筒内装入该携砂液，在30℃时恒温10min，测其粘度，用水浴升温，升温速度为5℃/min，每升高10℃，恒温10min，测一次粘度变化，结果参见表2，可见，该携砂液的粘度随温度的升高逐渐降低，并且变化梯度稳定。

表2粘温变化

温度，℃	30	40	50	60	70	80
							粘度，mPa·s	18	17.4	16.8	16.2	15.6	14.5

(3)静态沉降性能

将100cm长的玻璃管垂直放置，向其内装入该携砂液，从玻璃管上方分别投入粒径0.425mm～0.85mm和0.6mm～1.18mm的石英砂测试其沉降速度，测试结果如表3，可见，石英砂在该携砂液中很难沉降，该携砂液具有优异的悬砂性能。

表3静态沉砂性能对比

石英砂粒径，mm	平均沉降速度，m/min
		0.425-0.85	0.85
0.6-1.18	1.52

(4)动态悬砂性能

在室温下，量取500ml的携砂液置于1000ml烧杯中，用搅拌器搅拌，转速控制转速在500r/min，按砂比分别为10％、20％、30％、40％、50％、60％分别加入石英砂(粒径为0.425mm-0.85mm)，并且各搅拌10min，观察混砂均匀程度和悬砂效果均良好，记录石英砂全部沉降至烧杯底部所需时间，如表4所示。

表4动态悬砂性能

砂比，％	10	20	30	40	50	60
							沉降时间，s	9.85	9.52	8.86	7.94	6.90	5.84

(5)水化粘度和残渣含量

对携砂液的水化粘度以及水化后得到的残渣含量进行测试，结果如表5所示：

表5水化和残渣数据

项目	原始粘度，mPa·s	水化粘度，mPa·s	残渣含量，mg/L
				携砂液	18	1.8	78

可见，该携砂液到达地层后能够实现快速彻底破胶，减少对地层的损害。

(6)岩心伤害性能

以煤油为介质，通过驱替装置，测定该携砂液通过岩心一定时间后，岩心的渗透率的损失情况，最终测定携砂液在1h后，对岩心的渗透率损失为7.98％，结果见表6。

表6工作液对岩心渗透性的影响

时间，min	5	10	20	40	60
						渗透率损失，％	19.81	18.53	16.87	14.23	7.98

(7)防膨性测试

取优质膨润土，采用离心法测试该携砂液的防膨率，在离心管中分别装入携砂液、煤油和蒸馏水，在室温下存放2h，装入离心机，在转速为1500r/min下离心15min，读出膨胀后的体积，计算出膨胀率，结果表明，该携砂液的防膨率可达到85.9％。

由上述可知，本实施例提供的携砂液具有优异的综合性能，将其用于机械充填防砂领域具有很好的前景。

实施例2

本实施例提供了一种携砂液，其所选用的各组分以及制备方法与实施例1相同，在此不再详述，与实施例1提供的携砂液的区别在于：该携砂液包括以下重量份数的组分：500g清水、1g水溶性超支化聚合物、5g羟胺基聚醚胺、10g氯化钾、1.5g氟碳表面活性剂。

实施例3

本实施例提供了一种携砂液，其所选用的各组分以及制备方法与实施例1相同，在此不再详述，与实施例1提供的携砂液的区别在于：该携砂液包括以下重量份数的组分：500g清水、0.5g水溶性超支化聚合物、7.5g羟胺基聚醚胺、5g氯化钾、1.0g氟碳表面活性剂。

并且，参照如实施例1所述的方法分别对实施例2和实施例3提供的携砂液的综合性能进行了测试，结果表明，两者均具有优异的综合性能。

实施例4

抽油井西48-20井，防砂层位NmⅡ6、7，防砂井段：1191-1214.8m。该井措施前日产液14.13方，日产油1.67吨，含水88.2％。由于地层严重出砂，防前检泵作业累计冲砂3.2m³，导致无法正常生产。因此，优选深度砾石充填防砂工艺进行防砂，恢复油井正常生产。采用携砂液携带充填砾石至地层深处、近井地带及环空，形成挡砂屏障，达到防砂增产目的。具体防砂设计方案如表7所示：

表7防砂设计方案

该携砂液的组分如下所示：40吨清水、0.06吨水溶性超支化聚合物、0.6吨羟胺基聚醚胺、0.8吨氯化钾、0.1吨氟碳表面活性剂。

施工时，配液车上水管线与装满40吨清水的储液罐建立循环系统，启动泵车，在储液罐入口加入0.06吨水溶性超支化聚合物，充分循环20分钟溶解均匀，再将0.8吨氯化钾、0.6吨羟胺基聚醚胺和0.1吨氟碳表面活性剂继续加入，再充分循环20分钟溶解均匀，以此方式完成10罐携砂液配制，并依次将此携砂液携砂注入地层。携砂液用法与常规砾石充填防砂施工用工作液相同。防砂作业后，日产液42.6方，日产油9.01吨。

实施例5

抽油井西36-7-2井位于港西开发区三区一断块，属高压井，防砂层位NmⅠ，防砂井段：889-913m。该井为注聚受益井，措施前日产液2.54方，日产油1.71吨，含水32.79％。由于近井地带堵塞，造成油井产量下降，采用防砂作业恢复油井正常生产。因此，优选深度砾石充填防砂工艺进行防砂作业，细化防砂设计中注入压力、排量、砂量、砂比等设计参数，采用新型多效防砂工作液携带充填砾石至地层深处、近井地带及环空，形成多级挡砂屏障，从而提高防砂效果。具体防砂设计方案如表8所示：

表8防砂设计方案

该携砂液的组分如下所示：40吨清水、0.04吨水溶性超支化聚合物、0.4吨羟胺基聚醚胺、0.4吨氯化钾、0.08吨氟碳表面活性剂。

施工时，配液车上水管线与装满40吨清水的储液罐建立循环系统，启动泵车，在储液罐入口加入0.04吨稠化剂，充分循环20分钟溶解均匀，再将0.4吨氯化钾、0.4吨羟氨基聚醚胺和0.08吨氟碳表面活性剂继续加入，再充分循环20分钟溶解均匀，以此方式完成7罐携砂液配制，并依次将此携砂液携砂注入地层。携砂液用法与常规砾石充填防砂施工用工作液相同。防砂作业后，日产液25.11方，日产油7.23吨。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种携砂液，包括清水，其特征在于，所述清水为90-100重量份，所述携砂液还包括：0.1-0.2重量份的水溶性超支化聚合物、2.0-3.5重量份的防膨剂、0.2-0.3重量份的助排剂。

2.根据权利要求1所述的携砂液，其特征在于，所述水溶性超支化聚合物的化学结构式如下所示：

3.根据权利要求1所述的携砂液，其特征在于，所述防膨剂为羟胺基聚醚胺和/或氯化钾。

4.根据权利要求3所述的携砂液，其特征在于，所述防膨剂为羟胺基聚醚胺和氯化钾；

所述羟胺基聚醚胺在所述携砂液中所占的重量份为1.0-1.5重量份；

所述氯化钾在所述携砂液中所占的重量份为1.0-2.0重量份。

5.根据权利要求1所述的携砂液，其特征在于，所述助排剂为氟碳表面活性剂。

6.权利要求1-5任一项所述的携砂液的制备方法，包括：按照各组分的重量份数，将防膨剂、助排剂加入第一部分清水中，搅拌均匀，形成预制液；

将水溶性超支化聚合物加入剩余的第二部分清水中，搅拌均匀，形成稠化液；

在对所述稠化液进行搅拌的状态下，将所述预制液加入所述稠化液中，搅拌均匀，得到所述携砂液。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在配制所述预制液时，将所述防膨剂和所述助排剂逐次加入所述第一部分清水中。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一部分清水占所述清水总量的重量分数为30％-40％。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，以0.5-1.5g/min的速度将所述预制液加入所述稠化液中。

10.权利要求1-5任一项所述的携砂液在机械砾石充填防砂工艺中的应用。