CN111978933B - 一种油田用防水锁组合物及其应用 - Google Patents

一种油田用防水锁组合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种组成简单、效果理想的油田用防水锁组合物及其应用，该组合物是由阴离子表面活性剂和改性有机硅表面活性剂共同组成，其中阴离子表面活性剂的质量含量为10%‑25%、改性有机硅表面活性剂的质量含量为10%‑35%、其余为水。该防水锁组合物通过降低表面张力，使孔隙表面由水润变为气湿，增大滤液返排，提高气相渗透率，从而降低储层的水锁伤害。

Description

一种油田用防水锁组合物及其应用
技术领域
本发明涉及油气井钻井、油气田开发技术领域，特别涉及一种用于油田钻井、完井、修井、注水及提高采收率等作业过程的防水锁剂。
背景技术
近年来我国新增探明石油储量中低渗透油藏所占的比例达到了67％，如不加快动用，增产稳产就缺乏可靠的物质基础。但是，低渗透油藏普遍存在低孔、低渗的特点，在低渗透油气田开发的钻井、完井、压裂等过程中，不可避免与外来流体接触，由于储层孔喉很小，存在较大的毛细管作用，外来流体会进入到储层深部，单靠地层自身压力不足以将侵入流体完全排出，导致储层含水饱和度升高，油气相对渗透率大幅度降低，从而引起水锁。水锁伤害是低渗油气藏、致密油气藏、页岩油气藏的主要伤害因素，损害率一般在70％～90％，可导致气井产量降至原来的1/3以下。如果对此类油藏实施油层保护，油井产量可提高10％～300％。
影响水锁损害的主要因素为毛细管力和液相滞留，毛管半径越小，排液时间越长，水锁损害越严重。毛细管阻力等于毛细管弯液面两侧的非润湿相压力和润湿相压力的差值，由毛细管压力计算公式P=2σcosθ/r可知，毛细管力和表面张力成正比，在毛管半径和驱替压差保持不变的前提下，减小表面张力可有效缩短排液时间和减小毛细管力，可有效预防和减轻水锁损害。在修井液中加入防水锁剂可以加快排液速率，降低滞留液相界面张力，从而达到预防和解除水锁损害的目的。
目前主要使用的防水锁剂是甲醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚等醇类，ABSN、ABS、OP-10、tween等碳系表面活性剂以及含氟表面活性剂。但这些常用的防水锁剂存在以下不足：(1)醇类在地层中容易发生醇吸，降低储层渗透率，且醇类处理不能起持久解除水锁；(2)碳系表面活性剂防水锁剂普遍存在着表面张力高、难以使储层达到气湿；(3)含氟表面活性剂防水锁剂使用成本高、污染环境。
有机硅氧链由于柔性可平躺于界面，使硅甲基在界面紧密定向排列，并通过固液界面吸附于岩石表面，通过对有机硅进行改性，在分子结构中引入疏水性的环氧丙烷链，可以使其具有很好的疏水性，吸附于岩石表面能使岩石表面达到气润湿。此外，经过特定改性的有机硅表面活性剂与某些碳系表面活性剂具有明显的降低表面张力的协同作用。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种组成简单、效果理想的油田用防水锁组合物及其应用。该防水锁组合物通过降低表面张力，使孔隙表面由水润变为气湿，增大滤液返排，提高气相渗透率，从而降低储层的水锁伤害。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
本发明提供一种油田用防水锁组合物及其应用，其特征在于：该组合物包含阴离子表面活性剂和改性有机硅表面活性剂。
上述的油田用防水锁组合物中阴离子表面活性剂的质量含量为10%-25%、改性有机硅表面活性剂的质量含量为10%-35%、其余为水。
所述的阴离子表面活性剂分子结构中含有磺酸基团。
所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐。
所述的改性有机硅表面活性剂为聚醚改性有机硅表面活性剂。
所述的聚醚改性有机硅表面活性剂的化学结构式如下：
Figure 332287DEST_PATH_IMAGE002
其中，x为20-120，y为5-30；
R的结构式为：
Figure 208976DEST_PATH_IMAGE004
其中，a为1-6，b为0-50，c为5-50，d为1-10。
本发明提供了一种油田用防水锁组合物制备方法：首先将阴离子表面活性剂和水加入，通过磁力搅拌，然后再向体系中滴加聚醚改性有机硅，制得防水锁组合物。
本发明提供的防水锁组合物可应用于油田钻井、完井、修井、注水及提高采收率等作业过程。
本发明提供的由阴离子表面活性剂和聚醚改性有机硅表面活性剂组成的油田用防水锁组合物，一方面该组合物具有明显的协同作用，可显著降低表面张力；另一方面聚醚改性有机硅表面活性剂中的有机硅氧链由于柔性可平躺于界面，使硅甲基在界面紧密定向排列，并通过固液界面吸附于岩石表面，通过改性在分子结构中引入疏水性的环氧丙烷链，吸附于岩石表面能使岩石表面达到气润湿。表面张力的降低和孔隙表面由水润变为气湿二者的共同作用可以降低储层的水锁伤害，提高储层的气相渗透率。
本发明提供的油田用防水锁组合物在较低的用量下就可以显著降低表面张力，最低表面张力达到20mN/m以下，通过改性有机硅表面活性剂在孔道表面的吸附，可以使孔隙表面由水润变为气湿，增大滤液返排，提高气相渗透率，从而有效降低储层的水锁伤害。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明加以详细描述。
实施例1
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有15%的十二烷基苯磺酸钠和25%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 578909DEST_PATH_IMAGE006
其中R的结构式为：
Figure 908259DEST_PATH_IMAGE008
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的15份十二烷基苯磺酸钠和60份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以500 rpm的搅拌速度搅拌30min，然后再向体系中滴加25份的聚醚改性有机硅，保持500 rpm的搅拌速度继续搅拌60min，即可得到防水锁组合物。
实施例2
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有10%的十二烷基苯磺酸钠和35%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 841580DEST_PATH_IMAGE010
其中R的结构式为：
Figure 149939DEST_PATH_IMAGE012
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的10份十二烷基苯磺酸钠和55份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以400 rpm的搅拌速度搅拌5min，然后再向体系中滴加35份的聚醚改性有机硅，保持400 rpm的搅拌速度继续搅拌50min，即可得到防水锁组合物。
实施例3
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有25%的十二烷基磺酸钠和10%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 956352DEST_PATH_IMAGE014
其中R的结构式为：
Figure 507419DEST_PATH_IMAGE016
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的25份十二烷基磺酸钠和65份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以300 rpm的搅拌速度搅拌25min，然后再向体系中滴加10份的聚醚改性有机硅，保持300 rpm的搅拌速度继续搅拌30min，即可得到防水锁组合物。
实施例4
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有20%的石油磺酸盐和15%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 556016DEST_PATH_IMAGE018
其中R的结构式为：
Figure 141718DEST_PATH_IMAGE020
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的20份石油磺酸盐和65份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以200 rpm的搅拌速度搅拌15min，然后再向体系中滴加15份的聚醚改性有机硅，保持200 rpm的搅拌速度继续搅拌40min，即可得到防水锁组合物。
实施例5
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有15%的十二烷基磺酸钠和30%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 712508DEST_PATH_IMAGE022
其中R的结构式为：
Figure 734559DEST_PATH_IMAGE024
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的15份十二烷基磺酸钠和55份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以100 rpm的搅拌速度搅拌10min，然后再向体系中滴加30份的聚醚改性有机硅，保持100 rpm的搅拌速度继续搅拌45min，即可得到防水锁组合物。
实施例6
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有10%的石油磺酸盐和20%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 868737DEST_PATH_IMAGE026
其中R的结构式为：
Figure 325257DEST_PATH_IMAGE028
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的10份石油磺酸盐和70份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以400 rpm的搅拌速度搅拌15min，然后再向体系中滴加20份的聚醚改性有机硅，保持400 rpm的搅拌速度继续搅拌55min，即可得到防水锁组合物。
实施例7
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有20%的十二烷基苯磺酸钠和35%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 191582DEST_PATH_IMAGE030
其中R的结构式为：
Figure 966509DEST_PATH_IMAGE032
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的20份十二烷基苯磺酸钠和45份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以400 rpm的搅拌速度搅拌15min，然后再向体系中滴加35份的聚醚改性有机硅，保持400 rpm的搅拌速度继续搅拌55min，即可得到防水锁组合物。
实施例8
本实施例提供一种油田用防水锁组合物，以质量百分比计，该组合物含有15%的十二烷基苯磺酸钠和15%的聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅的化学结构式如下：
Figure 451848DEST_PATH_IMAGE034
其中R的结构式为：
Figure 12143DEST_PATH_IMAGE036
。
具体制备方法如下：首先将以质量计的15份十二烷基苯磺酸钠和70份水加入烧杯中，通过磁力搅拌器，以400 rpm的搅拌速度搅拌15min，然后再向体系中滴加15份的聚醚改性有机硅，保持400 rpm的搅拌速度继续搅拌55min，即可得到防水锁组合物。
测试例1
本测试例将上述实施例1-8制得防水锁组合物进行气泡性能测试，并与十二烷基苯磺酸钠、聚醚改性有机硅等单剂进行性能对比。
起泡能力测试：采用高速搅拌机，具体测试条件为：转速为10000rpm，在室温下搅拌时间5min，样品浓度0.1%，溶液量100mL。
测试结果如表1所示：
表1 实施例1-8防水锁组合物以及对比样品起泡性能测试结果
起泡性能
实施例1 35.6%
实施例2 32.9%
实施例3 50.6%
实施例4 56.7%
实施例5 42.1%
实施例6 62.8%
实施例7 46.2%
实施例8 51.3%
十二烷基苯磺酸钠 152.6%
聚醚改性有机硅 35.8%
测试例2
本测试例将上述实施例1-8制得防水锁组合物在清水和10% NaCl模拟盐水中进行表面张力测试，并与十二烷基苯磺酸钠、聚醚改性有机硅等单剂进行性能对比。
表面张力测试：采用TX500C旋转滴表界面张力仪测试，测试条件为：温度25℃，样品剂浓度0.1%和0.5%。
测试结果如表2所示：
表2 实施例1-8防水锁组合物以及对比样品表面张力性能测试结果
Figure 360953DEST_PATH_IMAGE038
测试例3
本测试例将上述实施例1-8制得防水锁组合物进行润湿性改善性能测试，并与十二烷基苯磺酸钠、聚醚改性有机硅等单剂进行性能对比。
润湿性能测试：采用接触角测试仪，将岩心片浸泡在0.1%的样品溶液中，采用悬滴法测试浸泡前后岩心片对水滴的接触角。
测试结果如表3所示：
表3 实施例1-8防水锁组合物以及对比样品改善润湿性能测试结果
Figure 108329DEST_PATH_IMAGE040
测试例4
本测试例将上述实施例1-8制得防水锁组合物进行岩心渗透率恢复性能测试，并与十二烷基苯磺酸钠、聚醚改性有机硅等单剂进行性能对比。
岩心伤害性能评价：采用岩心流动试验对比测试工作液以及加入防水锁组合物后岩心渗透率恢复值。
测试结果如表4所示：
表4 实施例1-8防水锁组合物以及对比样品对岩心渗透率恢复性能测试结果
Figure 803884DEST_PATH_IMAGE042

Claims (5)

1.一种油田用防水锁组合物，其特征在于：该组合物包含阴离子表面活性剂和改性有机硅表面活性剂；所述的阴离子表面活性剂分子结构中含有磺酸基团，所述改性有机硅表面活性剂为聚醚改性有机硅表面活性剂，聚醚改性有机硅表面活性剂的化学结构式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，x为20-120，y为5-30；
R的结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，a为1-6，b为0-50，c为5-50，d为1-10。
2.如权利要求1所述的一种油田用防水锁组合物，其特征在于：组合物中阴离子表面活性剂的质量含量为10%-25%、改性有机硅表面活性剂的质量含量为10%-35%、其余为水。
3.如权利要求1所述的一种油田用防水锁组合物，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐。
4.如权利要求1或2所述的一种油田用防水锁组合物制备方法，其特征在于：首先将阴离子表面活性剂和水加入，通过磁力搅拌，然后再向体系中滴加聚醚改性有机硅，制得防水锁组合物。
5.如权利要求1所述油田用防水锁组合物的应用，其特征在于：该防水锁组合物应用于油田钻井、完井、修井、注水及提高采收率作业过程。
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