CN108559480B - 一种储层酸化增注施工用螯合剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种储层酸化增注施工用螯合剂及其制备方法和应用。该螯合剂的原料组成包括：10.0％‑20.0％的甲基磺酸，10.0％‑20.0％的甲醇，10.0％‑20.0％的聚天冬胺酸，10.0％‑15.0％的环氧琥珀酸，5.0％‑10.0％的十六烷基磺酸钠，10.0％‑15.0％的十六烷基三甲基溴化铵和余量的水。本发明还提供了上述螯合剂的制备方法。本发明的储层酸化增注施工用螯合剂用于酸化增注施工中，可以有效溶蚀岩石裂缝，直接使用，无需反排。
Description
技术领域
本发明涉及一种螯合剂及其制备方法，尤其涉及一种储层酸化施工中的螯合剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
酸化技术是目前应用广泛的油气井增产措施之一，能有效解除钻完井及生产过程中对储层造成的伤害，提高油气产量。
常规酸化是按照一定顺序向储层中注入一定类型、浓度的酸液和添加剂组成的配方酸液，溶蚀地层岩石部分矿物或者孔隙、裂缝内的堵塞物，提高地层或裂缝渗透性，改善渗流条件，达到恢复或提高油气井产能的目的。
目前广泛使用的酸液体系主要是盐酸、土酸、氢氟酸等与添加剂的复配，这些酸液体系虽已长期开展实施，取得了一定的成果。但是，常规酸化施工作业根据现场实际施工要求，要求现场配制所需酸液，然后进行前置液、处理液、后置液等施工程序。由于目前的施工工艺复杂、现场施工条件有限，设备运输成本高，劳动强度大。因此，有必要提供一种直接使用，不需要现场配制，而且施工工艺简单，改造效果优异的酸化改造液。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以有效溶蚀岩石裂缝，直接使用，无需反排，并同时具备前置液、处理液、后置液三项功能酸液。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种储层酸化增注施工用螯合剂，以该储层酸化用增注施工用螯合剂的总质量为100％计，该螯合剂的原料组成包括：10.0％-20.0％的甲基磺酸，10.0％-20.0％的甲醇，10.0％-20.0％的聚天冬胺酸，10.0％-15.0％的环氧琥珀酸，5.0％-10.0％的十六烷基磺酸钠，10.0％-15.0％的十六烷基三甲基溴化铵和余量的水，该储层酸化用增注施工用螯合剂中各原料的质量百分比之和为100％。
上述螯合剂中，优选地，该储层酸化增注施工用螯合剂对氟化钙沉淀抑制率大于90％，对氟硅酸盐沉淀抑制率大于85％，对硫酸钡沉淀、硫酸锶沉淀的单位体积溶蚀率大于40％，对碳酸钙垢的单位体积溶蚀率大于90％，使用后储层的表界面张力最小可达10-3。
在本发明的螯合剂中，优选地，该螯合剂的原料组成中含有15％的甲基磺酸。
在本发明的螯合剂中，优选地，该螯合剂的原料组成中含有2％的甲醇。
在本发明的螯合剂中，优选地，该螯合剂的原料组成中含有18％的聚天冬胺酸；更优选地，采用的聚天冬胺酸的相对分子质量为2000-3500。
在本发明的螯合剂中，优选地，该螯合剂的原料组成中含有12％的环氧琥珀酸。
在本发明的螯合剂中，优选地，该螯合剂的原料组成中含有7％的十六烷基磺酸钠。
在本发明的螯合剂中，优选地，该螯合剂的原料组成中含有13％的十六烷基三甲基溴化铵。
本发明还提供了上述螯合剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
15℃-25℃下，向甲基磺酸中依次加入聚天冬胺酸、环氧琥珀酸、十六烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、水，搅拌；
加入甲醇，搅拌，得到储层酸化增注施工用螯合剂。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂用于酸化增注施工中，该储层酸化增注施工用螯合剂用于酸化增注施工中时，直接加入到酸液中，加入比例为酸液体积的10％-15％。
根据本发明的具体实施方式，这里的酸液主要以多氢缓速酸为主。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂用于酸化增注施工中，螯合剂中电负性较大的N，O等杂原子以及杂原子上未共用电子对，与金属缺电子d轨道反馈成键，与金属元素形成络合物，从而减少二次沉淀。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂能高效抑制氟化钙、氟硅酸盐二次沉淀，其中，对氟化钙沉淀抑制率大于90％，对氟硅酸盐沉淀抑制率大于85％；并能快速溶蚀硫酸钡、硫酸锶沉淀，单位体积溶蚀率大于40％。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂可根据现场施工要求直接加入酸液体系中使用，不需要现场配制，并同时具备前置液、处理液、后置液三项功能，三步工艺一步完成。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂可有效溶蚀储层碳酸钙垢，单位体积溶蚀率大于90％，并可以预防新的碳酸钙垢形成。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂可有效降低储层表界面张力，表界面张力最小可达10-3。
本发明的储层酸化增注施工用螯合剂可有效缓解注水开发过程中的粘土膨胀，起到防膨、缩膨的作用。
在储层酸化施工酸液中加入本发明的储层酸化增注施工用螯合剂可有效溶蚀岩石裂缝，可将酸液直接注入地层，无需返排，不需要注水管柱，简化了施工工艺，节约施工时间，提高施工效率，降低作业成本、安全风险和劳动强度，提高了施工效果；同时预防注水开发过程中的粘土膨胀，进一步提高水驱开发效果。
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储层酸化增注施工用螯合剂，该储层酸化用增注施工用螯合剂的原料组成包括：15％的甲基磺酸，18％的甲醇，12％的聚天冬胺酸，12％的环氧琥珀酸，8％的十六烷基磺酸钠，10％的十六烷基三甲基溴化铵和余量的水。
本实施例还提供了上述储层酸化增注施工用螯合剂的制备方法，具体包括以下步骤：
15℃-25℃下，向甲基磺酸中依次加入聚天冬胺酸、环氧琥珀酸、十六烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、水，搅拌均匀；加入甲醇，搅拌均匀，得到储层酸化增注施工用螯合剂。
在室内对本实施例的上述螯合剂的沉淀抑制能力、溶垢能力、降低表面张力进行了测试。
(1)氟化钙抑制率测定
将滤纸烘干、干燥之后称量m1，准备好过滤装置，铺设滤纸，称量4g的氯化钙粉末，装入有编号的塑料烧杯，将20克4.5.1.1土酸体系(3％HF+10％HCl)倒入塑料烧杯中，然后将酸液放入60℃水浴中溶解30分钟后待溶解完全，立刻过滤，干燥，称量,记为m2，记录整理数据。
称量干燥滤纸m3，称量4g的氯化钙粉末，装入有编号的塑料烧杯，将20克本实施例的螯合剂倒入塑料烧杯中，然后将酸液放入60℃水浴中溶解30分钟后待溶解完全，立刻过滤，干燥，称量记为m4，记录整理数据。结果如表1所示。
氟化钙抑制率：
表1螯合剂对氟化钙的沉淀抑制率
| 酸液 | 滤纸质量(g) | 滤纸+沉淀质量(g) | CaF<sub>2</sub>抑制率 |
| 土酸 | 1.3217 | 1.6621 | -- |
| 螯合剂 | 1.3312 | 1.3526 | 93.71％ |
(2)氟铝酸盐抑制性能的研究
在100mL的烧杯中加入5.0g酸液体系和2.0g氯化铝溶液(2mol/L)，在分别加入1滴酚酞，用10％的氢氧化钠溶液调整pH值，至酸液变色，再加水至100mL刻线，在室温下恒温放置0.5h后过滤、干燥、称重，计算不同药剂对氢氧化铝的抑制率(空白以土酸计)，结果如表2所示。
表2螯合剂对氟铝酸盐的沉淀抑制率
| 酸液 | 滤纸质量(g) | 滤纸+沉淀质量(g) | 氟铝酸盐抑制率 |
| 土酸 | 1.3143 | 1.4460 | -- |
| 螯合剂 | 1.3400 | 1.3575 | 86.7％ |
(3)碳酸钙垢溶蚀实验
将滤纸烘干、干燥之后称量记为m1，准备好过滤装置，铺设滤纸，称量1.00g的碳酸钙粉末记为m2，装入有编号的塑料烧杯，将10.0克酸液体系倒入塑料烧杯中，将酸液放入60℃水浴中，反应2h后，立刻过滤，干燥，称量记为m3，记录整理数据，计算出溶蚀率，结果如表3所示：
表3螯合剂对碳酸钙垢的溶蚀
| 酸液 | 垢样质量 | 滤纸质量(g) | 滤纸+沉淀质量(g) | 碳酸钙垢溶蚀率 |
| 螯合剂 | 1.0021 | 1.2800 | 1.3501 | 93.1％ |
降低表面张力的测试结果如表4所示。
表4加入螯合剂后的溶液的表界面张力
| 名称 | 表面张力(N/mN) | 界面张力(N/mN) |
| 螯合剂 | 28.25 | 0.038 |
将本实施例的上述螯合剂加入在线酸化体系中，形成在线螯合酸体系(10％的氟化铵、20％的盐酸、5％的缓蚀剂、12％的螯合剂和余量的水)，对长庆油田2口井进行在线酸化施工，实施效果见表5。
表5长庆油田现场施工数据表
施工结果表明，添加本实施例的上述螯合剂之后，在线螯合酸体系能有效解除注水井地层堵塞，改善地层流体流通状况，提高注水井注水能力，降低注入压力，具有很好的实际应用价值。
实施例2
本实施例提供了一种储层酸化增注施工用螯合剂，该储层酸化用增注施工用螯合剂的原料组成包括：18％的甲基磺酸，15％的甲醇，15％的聚天冬胺酸，10.0％的环氧琥珀酸，6％的十六烷基磺酸钠，12％的十六烷基三甲基溴化铵和余量的水。
在室内对本实施例的上述螯合剂的沉淀抑制能力、溶垢能力、降低表面张力进行了测试，实验数据如表6、表7、表8和表9所示。
表6螯合剂对氟化钙的沉淀抑制率
表7螯合剂对氟硅酸盐的沉淀抑制率
| 酸液 | 滤纸质量(g) | 滤纸+沉淀质量(g) | Na<sub>2</sub>SiF<sub>6</sub>抑制率 |
| 土酸 | 1.3128 | 1.4386 | -- |
| 螯合剂 | 1.3321 | 1.3464 | 88.6％ |
表8螯合剂对碳酸钙垢的溶蚀
| 酸液 | 垢样质量 | 滤纸质量(g) | 滤纸+沉淀质量(g) | 碳酸钙垢溶蚀率 |
| 螯合剂 | 1.0021 | 1.2800 | 1.3602 | 92％ |
表9加入螯合剂后的溶液的表界面张力
| 名称 | 表面张力(N/mN) | 界面张力(N/mN) |
| 螯合剂 | 28.12 | 0.035 |
将本实施例的上述螯合剂加入在线酸化体系中，形成在线螯合酸体系(12％的氟化铵、25％的盐酸、3％的缓蚀剂、10％的螯合剂和余量的水)，对长庆油田2口井进行在线酸化施工，实施效果见表10。
表10长庆油田现场施工数据表
施工结果表明，添加本实施例的上述螯合剂之后，在线螯合酸能有效解除注水井地层堵塞，改善地层流体流通状况，提高注水井注水能力，降低注入压力，具有很好的实际应用价值。
Claims (10)
1.一种储层酸化增注施工用螯合剂，其特征在于，以该储层酸化用增注施工用螯合剂的总质量为100％计，该螯合剂的原料组成包括：10.0％-20.0％的甲基磺酸，10.0％-20.0％的甲醇，10.0％-20.0％的聚天冬胺酸，10.0％-15.0％的环氧琥珀酸，5.0％-10.0％的十六烷基磺酸钠，10.0％-15.0％的十六烷基三甲基溴化铵和余量的水，该储层酸化用增注施工用螯合剂中各原料的质量百分比之和为100％；采用的聚天冬胺酸的相对分子质量为2000-3500。
2.根据权利要求1所述的螯合剂，其特征在于，该螯合剂的原料组成中含有15％的甲基磺酸。
3.根据权利要求1所述的螯合剂，其特征在于，该螯合剂的原料组成中含有12％的甲醇。
4.根据权利要求1所述的螯合剂，其特征在于，该螯合剂的原料组成中含有18％的聚天冬胺酸。
5.根据权利要求1所述的螯合剂，其特征在于，该螯合剂的原料组成中含有12％的环氧琥珀酸。
6.根据权利要求1所述的螯合剂，其特征在于，该螯合剂的原料组成中含有7％的十六烷基磺酸钠。
7.根据权利要求1所述的螯合剂，其特征在于，该螯合剂的原料组成中含有13％的十六烷基三甲基溴化铵。
8.权利要求1-7任一项所述的储层酸化增注施工用螯合剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
15℃-25℃下，向甲基磺酸中依次加入聚天冬胺酸、环氧琥珀酸、十六烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、水，搅拌；
加入甲醇，搅拌，得到所述储层酸化增注施工用螯合剂。
9.权利要求1-7任一项所述的储层酸化增注施工用螯合剂的应用，其特征在于，该储层酸化增注施工用螯合剂用于酸化增注施工中。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，该储层酸化增注施工用螯合剂用于酸化增注施工中时，直接加入到酸液中，加入比例为酸液体积的10％-15％。
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