CN109294544A - 非氧化型聚合物化学解堵破胶剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是非氧化型聚合物化学解堵破胶剂及其制备方法，其中非氧化型聚合物化学解堵破胶剂由水、多烯多胺类化合物、醇胺、有机类抗氧剂、表面活性剂混合调配制成，其中，多烯多胺类化合物的质量含量为10～15%，醇胺的质量含量为5～10%，有机类抗氧剂的质量含量为5～15%，表面活性剂的质量含量为0.5～1%，余量为水；这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂在地层温度20℃～90℃之间，反应时间小于24小时，实现对聚丙烯酰胺、多链多糖、半乳糖凝胶胶团有效降解，伤害后的岩芯渗透率恢复率大于70%。本发明解决了现有技术中采用的强、弱氧化剂、酸解堵产品稳定性差、易爆、产生有毒物质、水溶性差和不利于现场应用等问题。

Description

非氧化型聚合物化学解堵破胶剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油开采领域中聚合物驱注入井及聚合物驱转后续水驱井化学解堵破胶技术，具体涉及的是非氧化型聚合物化学解堵破胶剂及其制备方法。

背景技术

聚合物驱是目前国内外油田提高原油采收率主要技术，世界已经有200多个油田或区块进行了聚合物驱试验。中国石油聚合物驱技术自20世纪90年代以来发展迅速，中石油主力油田大庆、新疆、辽河、胜利和中国海洋油田相继开展了聚合物驱油项目，大庆油田聚驱区块占油田70%以上。但是聚合物在注入过程中吸附滞留、聚合物相对分子质量与储层孔喉尺寸不配伍、地层微粒运移、细菌及其代谢产物、无机物引发的聚合物胶团、聚合物溶液配制及稀释操作不当等原因,造成聚合物凝胶、滤饼堵塞地层。由于聚合物在地层PH、温度、矿化度下发生变性等原因，增加了堵塞聚合物凝胶降解的难度。

解除聚合物凝胶堵塞最有效的化学剂是强氧化性解堵破胶剂。公开号为CN105219366A的中国发明专利申请，即公开了一种聚合物化学解堵剂，但生产实践中，强氧化性解堵破胶剂在解堵过程中，聚合物被氧化存在以下不利因素：第一，温度低于45℃以下，聚合物降解非常缓慢，甚至聚合物胶块不降解；第二，在被氧化的同时生成不溶于水的副产物重新堵塞地层；第三，氧化还原反应产生热量，使聚合物变性、交联、萎缩和硬化，使其更加不易被降解；第四是强氧化剂的使用存在火灾、爆炸、腐蚀等安全隐患。上述四点因素同时也是注聚井解堵的难点，所以选择适宜非氧化型注聚井解堵破胶剂是解决问题的关键。

发明内容

本发明的一个目的是非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂用于解决现有技术中采用的强、弱氧化剂、酸解堵产品稳定性差、易爆炸、产生有毒物质、水溶性差和不利于现场应用等问题；本发明的另一个目的是提供这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂由水、多烯多胺类化合物、醇胺、有机类抗氧剂、表面活性剂混合调配制成，其中，多烯多胺类化合物的质量含量为10～15%，醇胺的质量含量为5～10%，有机类抗氧剂的质量含量为5～15%，表面活性剂的质量含量为0.5～1%，余量为水；这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂在地层温度20℃～90℃之间，反应时间小于24小时，实现对聚丙烯酰胺、多链多糖、半乳糖凝胶胶团有效降解，伤害后的岩芯渗透率恢复率大于70%。

上述方案中多烯多胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺中至少一种。

上述方案中醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺中至少一种。

上述方案中有机类抗氧剂为抗氧剂BHT、抗氧剂HP136、抗氧剂DBHA至少一种。

上述方案中表面活性剂为羟丙基椰油甜菜碱、杀菌剂1227、木质素磺酸钠中至少一种。

上述方案中非氧化型聚合物化学解堵破胶剂的加药浓度为0.1%～0.2%，在温度为45℃条件下，对瓜尔胶天然多糖类凝胶进行降解，降解2～5小时，降解后瓜尔胶天然多糖类凝胶粘度低于5.0mPa.s。

上述方案中非氧化型聚合物化学解堵破胶剂质量分数为30%，制备成聚合物化学解堵剂水溶液，在20-50℃，对现场返排聚丙烯酰胺堵塞物进行降解，降解14-25小时，降解后聚丙烯酰胺堵塞物粘度低于6.8mPa.s。

上述方案中非氧化型聚合物化学解堵破胶剂质量分数为30%，制备成聚合物化学解堵剂水溶液，在40℃，对现场返排聚丙烯酰胺堵塞物进行降解，降解16小时，降解后聚丙烯酰胺堵塞物粘度低于5.2mPa.s。

上述非氧化型聚合物化学解堵破胶剂的制备方法:

在常温、常压反应釜中预先投加非氧化型聚合物化学解堵破胶剂总重量30～40%的水，然后依次投加所述的多烯多胺类化合物、醇胺、表面活性剂，进行搅拌30min；继续投加有机类抗氧剂和补足余量的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明解堵破胶剂可替代氧化型、酸、生物酶聚合物降解剂，在低于90℃，对聚丙烯酰胺堵塞物胶团和瓜尔胶凝胶有效降解，克服氧化型解堵破胶剂如下缺点：一、低温小于50℃条件下不降解或难度大；二、在氧化降解聚合物的同时，生成不溶于水的副产物从新堵塞地层；三、氧化还原反应产生热量，使聚合物变性、萎缩、硬化，更加难以降解；第四主要是安全问题，强氧化剂、酸存在安全隐患，容易产生火灾、爆炸、腐蚀、毒性（二氧化氯分解产生剧毒氯气)等严重影响安全生产的问题，所以非氧化型聚合物解堵破胶剂优势显而易见。

2、本发明稳定性好、易于储存和运输，能够安全的用于聚合物驱或后续水驱井非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的说明：

实施例1：

在常温、常压反应釜中，预先投加30质量份的水，然后依次投加10质量份的二乙烯三胺与5质量份的三乙醇胺、0.5质量份杀菌剂1227，搅拌30min；继续投加8质量份的抗氧剂BHT和46.5质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。使用时加入2-3倍质量份的水稀释后使用。水为自来水。

实施例2：

在常温、常压反应釜中，预先投加30质量份的水，然后依次投加10质量份的三乙烯四胺与8质量份的三乙醇胺、1质量份杀菌剂1227，搅拌30min；继续投加5质量份的抗氧剂HP136和46质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。使用时加入2-3倍质量份的水稀释后使用。

实施例3：

在常温、常压反应釜中，预先投加40质量份的水，然后依次投加10质量份的二乙烯三胺与8质量份的二乙醇胺、0.5质量份羟丙基椰油甜菜碱，搅拌30min；继续投加5质量份的抗氧剂DBHA和36.5质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。使用时加入2-3倍质量份的水稀释后使用。

实施例4：

在常温、常压反应釜中，预先投加40质量份的水，然后依次投加10质量份的二乙烯三胺与5质量份的二乙醇胺、0.5质量份羟丙基椰油甜菜碱，搅拌30min；继续投加15质量份的抗氧剂DBHA和29.5质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。按照SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法制备压裂液；基液400ml,羟丙基瓜胶1.0g，有机硼低浓度交联剂0.8g，碳酸氢钠0.4g，取上述制备非氧化型液体解堵破胶剂0.8g（m/m，0.2%占基液），破胶温度30℃，破胶时间8h,破胶液表观粘度为3.8 mPa.s，低于要求5 mPa.s的控制指标。

实施例5：

在常温、常压反应釜中，预先投加30质量份的水，然后依次投加10质量份的二乙烯三胺与8质量份的二乙醇胺、1质量份羟丙基椰油甜菜碱，搅拌30min；继续投加5质量份的抗氧剂DBHA和46质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。使用时加入2-3倍质量份的水稀释后使用。

实施例6：

在常温、常压反应釜中，预先投加30质量份的水，然后依次投加10质量份的乙二胺与8质量份的三乙醇胺、1质量份杀菌剂1227，搅拌30min；继续投加5质量份的抗氧剂HP136和46质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。使用时加入2-3倍质量份的水稀释后使用。

实施例7：

在常温、常压反应釜中，预先投加30质量份的水，然后依次投加10质量份的乙二胺与5质量份的三乙醇胺、0.5质量份木质素磺酸钠，搅拌30min；继续投加8质量份的抗氧剂BHT和46.5质量份的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。使用时加入2-3倍质量份的水稀释后使用。

本发明中抗氧剂BHT为德国拜尔公司生产；抗氧剂HP136为襄阳基盛化学技术公司产品、抗氧剂DBHA为上海双冠化工有限公司生产。

优先的，本发明水为自来水，多乙烯多胺类化合物包括但不限于二乙烯三胺、三乙烯四胺或乙二胺其中任一种或其组合物； 有机类抗氧剂包括但不限于抗氧剂BHT、抗氧剂HP136、抗氧剂DBHA；醇胺包括但不限于二乙醇胺、三乙醇胺任意一种及其组合；表面活性剂为羟丙基椰油甜菜碱、杀菌剂1227、木质素磺酸钠中任意一种及其组合物。

本发明所提及结果和优点，工程技术人员显而易见想到用于井下作业相关领域技术应用，如钻井、酸化、压裂液破胶（包括聚丙烯酰胺压裂液和天然多链多糖瓜尔胶和羟丙基瓜胶等）目的一致性应用和公开特定的说明实施例可以被改变或修改，并且所有这样变化被认为在本发明的精神范围内。

为了对本发明非氧化型化学解堵剂性能进行评价，进行如下实验：

1、本发明对现场返排聚丙烯酰胺堵塞物的降解实验:

分称取2g现场取回的现场返排聚合物堵塞物胶块置于具塞广口瓶中，加入50g本发明的质量分数为30%的聚合物化学解堵剂水溶液，置于不同温度恒温烘箱中，观察不同时间后聚合物溶解情况,并测定降解后溶液粘度。

表1不同温度下解堵剂对聚丙烯酰胺胶块的降解效果

温度/℃	堵塞胶块完全消失时间/h	降解后溶液粘度/mPa<sup>.</sup>s
			20	25	6.8
40	16	5.2
			50	14	4.0
60	10	4.3
			80	6	3.2

表1可见，在低于90℃温度范围内，非氧化型解堵剂能够使聚合物堵塞物胶团有效降解，随着温度升高降解速率越快，降解后聚合物粘度越低。

2、本发明对瓜尔胶天然多糖类凝胶的降解实验:

羟丙基瓜尔胶0.25%，低浓有机硼交联剂0.2%，碳酸氢钠0.1%，加药浓度基于基液质量浓度，试验温度45℃，试验结果见表2。

表2不同浓度解堵破胶剂对瓜尔胶凝胶的降解效果

加药浓度/%	时间/h	降解后溶液粘度/mPa<sup>.</sup>s
			0	8	75
0.05	8	12
			0.1	5	4.2
0.15	4	3.4
			0.2	2	3.0

由表2数据可见，非氧化型解堵破胶剂，在加药浓度大于0.1%时，对瓜尔胶凝胶有明显降解作用，降解后粘度低于5.0mPa.s。

3、解堵后岩芯渗透率恢复试验

模拟现场注聚条件，进行岩芯注聚堵塞后解堵试验，用2PV质量分数20%的非氧化型解堵剂进行反向驱替岩芯解堵，降解反应24h,试验结果见表3。

表3岩芯堵塞及解堵后渗透率变化

可见，本发明非氧化型聚合物解堵剂明显增加岩芯渗透率恢复率，不同岩芯渗透率恢复率均大于70%。

4、非氧化型解堵剂的腐蚀性测试实验结果

在温度45℃条件下，选取分别为10%、20%、30%不同浓度解堵剂，采用静态挂片法，对N80钢片进行腐蚀性评价，结果表明，不同浓度解堵剂腐蚀速率均低于0.1g/m²·h，腐蚀速率分别为0.03 g/m²·h、0.05 g/m²·h、0.07 g/m²·h。

5、非氧化型解堵剂现场效果测试：

某油田JT-02井于2017年8月开始水驱后注聚，合注西二下Ⅰ、Ⅱ油组，施工前通过吸水剖面测试，其吸水强度均较低，分别为13.5%和32.6%；现场工艺设计采用油管正向注入30%非氧化型解堵剂60m³，关井后20小时开始注聚，施工后开始进行吸水剖面测试，测井注入量为424.5 m³/d，主要吸水层位为Ⅰ油组，吸水量为312.4 m³/d，占总吸入量的73%，吸水强度由原来13.5%变为41.2%，说明目标层位已启动，Ⅰ油组吸水能力效果显著。

某油田X注水井进行解堵试验:首先设计了先打入5方盐酸酸化酸，20方土酸处理液解除井筒周围及近井地带无机垢堵塞，然后注入本发明化学解堵剂20m³，关井反应24h，最后返排。然后按照注入井规定每天注入量正常注聚合物溶液。现场施工压降由13MPa降低到10MPa；措施前油压14.2MPa，措施后油压10.5MPa，降低了3.7MPa；措施前注聚量78m³/d，措施后注聚量152m³/d，增加了74m³/d，是原来的1.84倍。

Claims (9)

1.一种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂由水、多乙烯多胺类化合物、醇胺、有机类抗氧剂、表面活性剂混合调配制成，其中，多乙烯多胺类化合物的质量含量为10～15%，醇胺的质量含量为5～10%，有机类抗氧剂的质量含量为5～15%，表面活性剂的质量含量为0.5～1%，余量为水；这种非氧化型聚合物化学解堵破胶剂在地层温度20℃～90℃之间，反应时间小于24小时，实现对聚丙烯酰胺、多链多糖、半乳糖凝胶胶团有效降解，伤害后的岩芯渗透率恢复率大于70%。

2.根据权利要求1所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的多乙烯多胺化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺中至少一种。

3.根据权利要求2所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺中至少一种。

4.根据权利要求3所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的有机类抗氧剂为抗氧剂BHT、抗氧剂HP136、抗氧剂DBHA中至少一种。

5.根据权利要求4所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的表面活性剂为羟丙基椰油甜菜碱、杀菌剂1227、木质素磺酸钠中至少一种。

6.根据权利要求5所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂的加药浓度为0.1%～0.2%，在温度为45℃条件下，对瓜尔胶天然多糖类凝胶进行降解，降解2～5小时，降解后瓜尔胶天然多糖类凝胶粘度低于5.0mPa.s。

7.根据权利要求5所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂质量分数为30%，制备成聚合物化学解堵剂水溶液，在20℃～50℃，对现场返排聚丙烯酰胺堵塞物进行降解，降解14-25小时，降解后聚丙烯酰胺堵塞物粘度低于6.8mPa.s。

8.根据权利要求7所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂，其特征在于：所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂质量分数为30%，制备成聚合物化学解堵剂水溶液，在40℃，对现场返排聚丙烯酰胺堵塞物进行降解，降解16小时，降解后聚丙烯酰胺堵塞物粘度低于5.2mPa.s。

9.一种权利要求1-5所述的非氧化型聚合物化学解堵破胶剂的制备方法，其特征在于：

在常温、常压反应釜中预先投加非氧化型聚合物化学解堵破胶剂总重量30～40%的水，然后依次投加所述的多烯多胺类化合物、醇胺、表面活性剂，进行搅拌30min；继续投加有机类抗氧剂和补足余量的水，持续搅拌30min，得到非氧化型聚合物化学解堵破胶剂。