CN111253926B - 一种纳米磁流体驱油压裂液及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米磁流体驱油压裂液，包括纳米磁性材料、清水、分散剂及压裂液；本发明通过采用将纳米磁性材料、清水、分散剂及压裂液混合，利用磁流体特性，在不增加工艺复杂程度的前提下，在原油自发渗吸基础上，纳米颗粒通过静电力、氢键等化学键作用在油湿岩石表面形成连续的吸附层，形成亲水表面改变润湿；以纳米颗粒为中心的胶束聚集体，增加了界面活性，在水溶液/亲油界面形成更为紧密和稳定性的吸附排列，在岩石基质壁面上形成强亲水的纳米薄膜，进一步提高岩石基质的亲水性；同时通过磁场增强了致密储层渗吸作用，从而达到提高产量的目的。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，特别涉及一种纳米磁流体驱油压裂液及其制备和使用方法。
背景技术
我国致密油气资源丰富，随着勘探开发技术的不断进步，特别是水平井体积压裂技术的突破，致密油开发已在长庆油田、大庆油田及吐哈等油田进行先导性试验；水平井和体积压裂已经成为致密储层开发的核心技术，但是对于储层的动用程度依然有限；随着北美页岩油气因为渗吸作用获得高产的认识，颠覆了传统外来流体会造成粘土膨胀、水锁伤害等不利影响，一般要求快速返排，彻底返排等开发理念。国内致密油开发数据也一定程度上证实了渗吸作用的重要性。因此，长庆、吉林等油田开展了以提高渗吸效率的压裂液研究与试验，同时延长关井时间，增长压裂液滞留时间，提高油井产量。
为了进一步提高致密油气产量，扩大渗吸油水置换效率，考虑运用电磁吸引方法人为进行微裂隙原油的置换采出程度；通常磁流体用于苛刻条件下的密封、减震、选矿、天体物理及核反应控制的行业；尚未见利用磁流体技术增加油井产量的相关报道。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种纳米磁流体驱油压裂液及其制备和使用方法,以提高致密油气产量，扩大渗吸油水置换效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米磁性材料：0.02％-0.05％、分散剂：1％-3％、压裂液常规添加剂：0.7％-1.4％及水：其余量；
其中，纳米磁性材料采用纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁；压裂液常规添加剂包括稠化剂、交联剂、助排剂及粘土稳定剂，压裂液常规添加剂采用聚丙烯酰胺类滑溜水压裂液、胍胶压裂液或表面活性剂压裂液的常规添加剂。
进一步的，纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁的粒径为20-60nm。
进一步的，分散剂采用聚乙二醇、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种。
本发明还提供了一种纳米磁流体驱油压裂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米磁性材料和分散剂加入至水中，搅拌，超声分散，得到纳米磁性材料分散液；
步骤2、在纳米磁性材料分散液中加入压裂液常规添加剂，搅拌，得纳米磁流体驱油压裂液。
进一步的，步骤1中，搅拌过程采用高速搅拌器搅拌，高速搅拌器的转速为1000-2000r/min，搅拌时间为15-20min。
进一步的，步骤1中，超声分散过程，功率为50-80W，超声波分散时间为1-2.5h。
进一步的，步骤2中，搅拌过程采用高速搅拌器搅拌，高速搅拌器的转速为1000-2000r/min，搅拌时间为30-50min。
本发明还提供了一种纳米磁流体驱油压裂液的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、在压裂施工中，利用储层改造过程将所述磁流体压裂液注入致密储层；
步骤2、压裂施工结束后，关井5-10天，利用毛管力使所述磁流体压裂液进入微小孔道，使所述磁流体压裂液充分进行渗吸；
步骤3、开井下管柱，并在致密储层段的油管上设置永久磁场；
步骤4、管柱安装完成后，采油设备正常生产。
进一步的，步骤3中的永久磁场采用永磁短节；永磁短节采用FeCrCo或FeCrMo。
进一步的，永磁短节的长度为1-1.5米，永磁短节下入位置为生产储层顶部。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明一种纳米磁流体驱油压裂液及其制备和使用方法，通过采用将纳米磁性材料、水、分散剂及压裂液常规添加剂混合，利用磁流体特性，运用电磁吸引进行微裂隙中的原油进行置换采出，在不增加工艺复杂程度的前提下及原油自发渗吸基础上，纳米颗粒通过静电力、氢键等化学键作用在油湿岩石表面形成连续的吸附层，形成亲水表面改变润湿，吸附油滴；以纳米颗粒为中心的胶束聚集体，增加了界面活性，在水溶液/亲油界面形成更为紧密和稳定性的吸附排列，在岩石基质壁面上形成强亲水的纳米薄膜，进一步提高岩石基质的亲水性；同时通过磁场增强了致密储层渗吸作用，从而达到提高产量的目的。
本发明制备过程将磁性颗粒运用化学悬浮及物理超声分散的方法进行配制压裂液，制备过程简单，原料简单易得；使用方法简便易行，现场操作简单，不增加施工费用。
附图说明
图1为本发明中的纳米磁流体驱油压裂液的渗吸测试结果曲线图；
图2为本发明实施例5所述的里X井长Y层压裂施工曲线图；
图3为本发明所述的纳米磁流体驱油压裂液使用过程示意图。
其中，1管柱，2油管，3永磁短节，4致密储层，5纳米磁流体压裂液。
具体实施方式
下面结合附图1-3及具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米磁性材料：0.02％-0.05％、分散剂：1％-3％、压裂液常规添加剂：0.7％-1.4％及水：其余量；其中，纳米磁性材料采用纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁；压裂液常规添加剂包括稠化剂、交联剂、助排剂及粘土稳定剂，压裂液常规添加剂采用聚丙烯酰胺类滑溜水压裂液、胍胶压裂液或表面活性剂压裂液的常规添加剂；其中，稠化剂、交联剂、助排剂及粘土稳定剂，按质量比为(0.2-0.3)：(0.1-0.3)：(0.2-0.4)：(0.2-0.4)的比例混合；纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁的粒径为20-60nm；分散剂采用聚乙二醇、焦磷酸钠或六偏磷酸钠；压裂液常规添加剂采用聚丙烯酰胺类滑溜水压裂液、胍胶压裂液或表面活性剂压裂液的常规添加剂。
本发明还提供了一种纳米磁流体驱油压裂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米磁性材料和分散剂加入至水中，搅拌，超声分散，得到纳米磁性材料分散液；其中，搅拌过程采用高速搅拌器搅拌，高速搅拌器的转速为1000-2000r/min，搅拌时间为15-20min；超声分散过程，功率为50-80W，超声波分散时间为1-2.5h
步骤2、在纳米磁性材料分散液中加入压裂液常规添加剂，搅拌，得纳米磁流体驱油压裂液；其中，搅拌过程采用高速搅拌器搅拌，高速搅拌器的转速为1000-2000r/min，搅拌时间为30-50min。
实施例1
实施例1中提供了一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米四氧化三铁：0.02％、聚乙二醇：1％、胍胶压裂液的常规添加剂：0.7％及水：其余量。
其制备过程如下：
将纳米四氧化三铁加入清水中，再加入聚乙二醇后，放入高速搅拌器中，高速搅拌15min，搅拌转速为2000r/min；然后，在功率为50W的条件下，超声分散1h，得到纳米磁性材料分散液；
在纳米磁性材料分散液中加入胍胶压裂液的常规添加剂，放入高速搅拌器中，高速搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得所述纳米磁流体驱油压裂液。
实施例2
实施例2中提供了一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米三氧化二铁：0.02％、焦磷酸钠：1％、表面活性剂压裂液的常规添加剂：0.8％及水：其余量。
其制备过程如下：
将纳米三氧化二铁加入清水中，再加入焦磷酸钠后，放入高速搅拌器中，高速搅拌15min，搅拌转速为2000r/min；然后，在功率为50W的条件下，超声分散1h，得到纳米磁性材料分散液；
在纳米磁性材料分散液中加入胍胶压裂液的常规添加剂，放入高速搅拌器中，高速搅拌50min，搅拌转速为1000r/min，得所述纳米磁流体驱油压裂液。
实施例3
实施例3中提供了一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米四氧化三铁：0.03％、六偏磷酸钠：2％、表面活性剂压裂液的常规添加剂：0.9％及水：其余量。
其制备过程如下：
将纳米三氧化二铁加入清水中，再加入焦磷酸钠后，放入高速搅拌器中，高速搅拌17min，搅拌转速为1500r/min；然后，在功率为50W的条件下，超声分散1h，得到纳米磁性材料分散液；
在纳米磁性材料分散液中加入胍胶压裂液的常规添加剂，放入高速搅拌器中，高速搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得所述纳米磁流体驱油压裂液。
实施例4
实施例4中提供了一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米四氧化三铁：0.03％、六偏磷酸钠：2％、表面活性剂压裂液的常规添加剂：1.0％及水：其余量。
其制备过程如下：
将纳米三氧化二铁加入清水中，再加入焦磷酸钠后，放入高速搅拌器中，高速搅拌20min，搅拌转速为1000r/min；然后，在功率为50W的条件下，超声分散1h，得到纳米磁性材料分散液；
在纳米磁性材料分散液中加入胍胶压裂液的常规添加剂，放入高速搅拌器中，高速搅拌40min，搅拌转速为1500r/min，得所述纳米磁流体驱油压裂液。
实施例5
实施例5中提供了一种纳米磁流体驱油压裂液，按质量分数计，包括纳米四氧化三铁：0.03％、六偏磷酸钠：2％、表面活性剂压裂液的常规添加剂：1.4％及水：其余量。
其制备过程如下：
将纳米三氧化二铁加入清水中，再加入焦磷酸钠后，放入高速搅拌器中，高速搅拌15min，搅拌转速为2000r/min；然后，在功率为50W的条件下，超声分散1h，得到纳米磁性材料分散液；
在纳米磁性材料分散液中加入胍胶压裂液的常规添加剂，放入高速搅拌器中，高速搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得所述纳米磁流体驱油压裂液。
本发明公开了一种致密储层纳米磁流体驱油压裂液及施工工艺，通过纳米磁流体压裂液的制备，在正常压裂施工过程中利用储层改造过程将纳米磁流体压裂液5注入致密储层4，施工结束关井5-10天，使纳米磁流体压裂液5充分进行渗吸，利用毛管力，使纳米磁流体压裂液5进入微小孔道，使所述纳米磁流体压裂液5充分进行渗吸；开井下管柱1，并在致密储层4段的油管2上设置永久磁场；下管柱生产时油管储层段上设置一根永磁短节3，利用磁性吸引裹挟着原油磁颗粒由储层深部进入井筒，从而实现提高产量的目的；管柱安装完成后，采油设备正常生产。
本发明的一种纳米磁流体驱油压裂液适用于致密储层改造，利用磁流体特性，在不增加工艺复杂程度的前提下，在原有自发渗吸基础上，纳米颗粒通过静电力、氢键等化学键作用在油湿岩石表面形成连续的吸附层，形成亲水表面改变润湿，同时通过磁场增强了致密储层渗吸作用，从而达到提高产量的目的。
参见下表1所示，给出了纳米磁流体驱油压裂液接触角的测试结果，
从上表及附图1中可以看出，加入磁纳米材料后，纳米磁流体驱油压裂液对油湿砂岩接触角改变有不同程度的增加。
本发明公开了一种致密储层纳米磁流体驱油压裂液及施工工艺，通过纳米磁流体压裂液的制备，在正常压裂施工过程中利用储层改造过程将磁流体压裂液注入致密储层，施工结束关井5-10天，使磁流体压裂液充分进行渗吸，利用毛管力磁流体进入微小孔道；下管柱生产时油管储层段上设置一根永磁短节，利用磁性吸引裹挟着原油磁颗粒由储层深部进入井筒，从而实现提高产量的目的。
本发明的一种纳米磁流体驱油压裂液适用于致密储层改造，利用磁流体特性，在不增加工艺复杂程度的前提下，在原有自发渗吸基础上，纳米颗粒通过静电力、氢键等化学键作用在油湿岩石表面形成连续的吸附层，形成亲水表面改变润湿，同时通过磁场增强了致密储层渗吸作用，从而达到提高产量的目的。本发明运用电磁吸引原理，人为进行微裂隙原油气的置换采出程度控制，通过纳米颗粒进入油层吸附油滴，在外加强磁作用下，提高单井产量。本发明中将现有磁性颗粒运用化学悬浮及物理超声分散的方法进行配制压裂液；使用时，利用磁性吸附驱油，强磁提高单井产量。本发明通过采用压裂液加后期工艺提高单井产量的目的，纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁的粒径为20-60nm。
本发明一种纳米磁流体驱油压裂液及其制备和使用方法，通过采用将纳米磁性材料、水、分散剂及压裂液常规添加剂混合，利用磁流体特性，运用电磁吸引进行微裂隙中的原油进行置换采出，在不增加工艺复杂程度的前提下及原油自发渗吸基础上，纳米颗粒通过静电力、氢键等化学键作用在油湿岩石表面形成连续的吸附层，形成亲水表面改变润湿，吸附油滴；以纳米颗粒为中心的胶束聚集体，增加了界面活性，在水溶液/亲油界面形成更为紧密和稳定性的吸附排列，在岩石基质壁面上形成强亲水的纳米薄膜，进一步提高岩石基质的亲水性；同时通过磁场增强了致密储层渗吸作用，从而达到提高产量的目的；本发明制备过程将磁性颗粒运用化学悬浮及物理超声分散的方法进行配制压裂液，制备过程简单，原料简单易得；使用方法简便易行，现场操作简单，不增加施工费用。
以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种纳米磁流体驱油压裂液，其特征在于，按质量分数计，包括纳米磁性材料：0.02%-0.05%、分散剂：1%-3%、压裂液常规添加剂：0.7%-1.4%及水：其余量；
其中，纳米磁性材料采用纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁；压裂液常规添加剂采用胍胶压裂液的常规添加剂，包括稠化剂、交联剂、助排剂及粘土稳定剂；
分散剂采用聚乙二醇、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种；
所述的一种纳米磁流体驱油压裂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤11、将纳米磁性材料和分散剂加入至水中，搅拌，超声分散，得到纳米磁性材料分散液；
步骤12、在纳米磁性材料分散液中加入压裂液常规添加剂，搅拌，得纳米磁流体驱油压裂液；
所述的一种纳米磁流体驱油压裂液的使用方法，包括以下步骤：
步骤101、在压裂施工中，利用储层改造过程将所述纳米磁流体驱油压裂液注入致密储层；
步骤102、压裂施工结束后，关井5-10天，利用毛管力，使所述纳米磁流体驱油压裂液进入微小孔道，使所述纳米磁流体驱油压裂液充分进行渗吸；
步骤103、开井下管柱，并在致密储层段的油管上设置永久磁场；其中，步骤103中的永久磁场采用永磁短节；永磁短节采用FeCrCo或FeCrMo；永磁短节的长度为1-1.5米，永磁短节下入位置为生产储层顶部；
步骤104、管柱安装完成后，采油设备正常生产。
2.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体驱油压裂液，其特征在于，纳米四氧化三铁或纳米三氧化二铁的粒径为20-60nm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体驱油压裂液，其特征在于，步骤11中，搅拌过程采用高速搅拌器搅拌，高速搅拌器的转速为1000-2000r/min，搅拌时间为15-20min。
4.根据权利要求3所述的一种纳米磁流体驱油压裂液，其特征在于，步骤11中，超声分散过程，功率为50-80W，超声波分散时间为1-2.5h。
5.根据权利要求3所述的一种纳米磁流体驱油压裂液，其特征在于，步骤12中，搅拌过程采用高速搅拌器搅拌，高速搅拌器的转速为1000-2000r/min，搅拌时间为30-50min。
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