CN112143468A - 一种油田用乳液型防水锁剂及其应用 - Google Patents

一种油田用乳液型防水锁剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种油田用乳液型防水锁剂。乳液型防水锁剂是由表面活性剂组合物、磷酸酯类物质和水共同组成，其中表面活性剂组合物的质量百分比为20‑65%，磷酸酯类物质的质量百分比为10‑55%，其余为水，表面活性剂组合物是由阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂共同组成。乳液型防水锁剂通过降低表面张力，最低表面张力达到20mN/m以下，能够有效增大滤液返排，提高气相渗透率，从而降低储层的水锁伤害。本发明乳液型防水锁剂起泡率低，小于15%，能够满足工作液现场的使用要求。

Description

一种油田用乳液型防水锁剂及其应用
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乳液型防水锁剂。
背景技术
在低渗透油田钻井、完井、试油、修井、酸化、压裂等作业过程中，由于水基工作液液柱压力大于地层孔隙压力，在正压差作用下，导致工作液中的部分流体（主要是水）进入储层水润湿的孔道中产生水锁效应，增加油气向井筒汇聚的渗流阻力。此外油藏岩石的水自吸效应，将井筒工作液中的水相吸入油藏岩石的油气渗流通道中，改变了井眼周围油气水的分布，引起油气相对渗透率降低，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。在工作液中加入防水锁剂可以降低滞留液相表面张力，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，且起泡率高，不能满足现场使用要求；(3)含氟表面活性剂防水锁剂使用成本高、污染环境。
发明内容
针对上述的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，且起泡率高，不能满足现场使用要求的情况，本发明提供一种表面张力低、起泡率低的油田用乳液型防水锁剂。
本发明的乳液型防水锁剂能够有效降低表面张力，增大滤液返排，提高气相渗透率，从而降低储层的水锁伤害，此外，该乳液型防水锁剂组成中含有消泡性能较强的磷酸酯类物质，因此起泡率低，小于15%，能够满足工作液现场的使用要求。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：油田用乳液型防水锁剂及其应用，其特征在于：所述的乳液型防水锁剂是由表面活性剂组合物、磷酸酯类物质和水共同组成。
所述的乳液型防水锁剂中表面活性剂组合物的质量百分比为20-65%，磷酸酯类物质的质量百分比为10-55%，其余为水。
所述的表面活性剂组合物是由阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂共同组成。
所述的表面活性剂组合物按质量百分比具体组成如下：阴离子表面活性剂10-60%，非离子表面活性剂5-45%，两性离子表面活性剂20-75%。
所述的阴离子表面活性剂为含有磺酸基团的阴离子表面活性剂。
所述含有磺酸基团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。
所述的非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚脂肪醇，具体结构通式为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数10-14的直链烷基，x为3-9。
所述的两性离子表面活性剂为含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂。
所述的含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂选自但不限于磺乙基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱、烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的一种或多种的组合。
所述的磷酸酯类物质选自但不限于磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三正丁酯、磷酸三异丁酯、磷酸丁基二苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸二苯一辛酯的一种或多种的组合。
所述的乳液型防水锁剂可应用于油田钻井、完井、修井、注水及提高采收率等作业过程。
本发明提供的油田用乳液型防水锁剂能够显著降低表面张力，最低表面张力达到20mN/m以下，可以有效增大滤液返排，提高气相渗透率，从而有效降低储层的水锁伤害。此外，该乳液型防水锁剂组成中引入了具有较强消泡功能的磷酸酯类物质，因此该乳液型防水锁剂起泡率低，小于15%，能够满足工作液现场的使用要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明加以详细描述。
实施例1
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有20%的表面活性剂组合物和10%的磷酸三甲苯酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为5%的非离子表面活性剂、60%的阴离子表面活性剂和35%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数10的直链烷基，x为3，阴离子表面活性剂为石油磺酸盐，两性离子表活剂为磺乙基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)7N+(CH3)2(CH)2SO3。
实施例2
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有65%的表面活性剂组合物和25%的磷酸三苯酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为45%的非离子表面活性剂、10%的阴离子表面活性剂和45%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数14的直链烷基，x为4，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，两性离子表活剂为磺丙基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)17CONH(CH2)3N+(CH3)2(CH)3SO3。
实施例3
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有35%的表面活性剂组合物和55%的磷酸三辛酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为10%的非离子表面活性剂、15%的阴离子表面活性剂和75%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数12的直链烷基，x为5，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，两性离子表活剂为羟基磺丙基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)7N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3。
实施例4
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有30%的表面活性剂组合物和50%的磷酸三正丁酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为20%的非离子表面活性剂、60%的阴离子表面活性剂和20%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数11的直链烷基，x为6，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，两性离子表活剂为烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)17CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3。
实施例5
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有40%的表面活性剂组合物和40%的磷酸三异丁酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为20%的非离子表面活性剂、20%的阴离子表面活性剂和60%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数13的直链烷基，x为7，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，两性离子表活剂为烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)7CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3。
实施例6
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有50%的表面活性剂组合物和30%的磷酸丁基二苯酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为10%的非离子表面活性剂、40%的阴离子表面活性剂和50%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数10的直链烷基，x为7，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，两性离子表活剂为羟基磺丙基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)17N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3。
实施例7
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有60%的表面活性剂组合物和20%的磷酸甲苯基二苯酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为40%的非离子表面活性剂、30%的阴离子表面活性剂和30%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数14的直链烷基，x为8，阴离子表面活性剂为石油磺酸盐，两性离子表活剂为磺丙基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)7CONH(CH2)3N+(CH3)2(CH)3SO3。
实施例8
本实施例提供一种乳液型防水锁剂，以质量百分比计，该乳液型防水锁剂含有25%的表面活性剂组合物和15%的磷酸二苯一辛酯，其余为水。表面活性剂组合物的组成为30%的非离子表面活性剂、50%的阴离子表面活性剂和20%的两性离子表活剂，非离子表面活性剂的结构为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数12的直链烷基，x为9，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，两性离子表活剂为磺乙基甜菜碱，具体结构式为：CH3(CH2)17N+(CH3)2(CH)2SO3。
对比例1-8
将实施例1-8中的磷酸酯类组份去除即得到对比例1-8的样品。
测试例1
本测试例将上述实施例1-8制得乳液型防水锁剂以及对比例1-8中的样品进行起泡性能测试。
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。从结果中可以看出对比例的样品起泡率较大，都大于100%，个别超过200%，无法满足油田现场作业要求；而实施例中加入消泡性能较强的磷酸酯类物质后，样品的起泡性能得到有效抑制，起泡率都小于15%，符合油田现场作业要求。
表1 实施例及对比例样品起泡性能测试结果
起泡性能
实施例1 13.6%
实施例2 12.9%
实施例3 5.6%
实施例4 6.7%
实施例5 9.1%
实施例6 10.8%
实施例7 12.2%
实施例8 13.3%
对比例1 152.6%
对比例2 135.8%
对比例3 162.8%
对比例4 129.5%
对比例5 183.5%
对比例6 210.5%
对比例7 173.6%
对比例8 192.4%
测试例2
本测试例将上述实施例1-8制得乳液型防水锁剂以及对比例1-8中的样品在清水和10%NaCl模拟盐水中进行表面张力测试。
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。从结果可以看出：无论在清水还是10%的NaCl模拟盐水中实施例样品的表面张力都明显低于不加磷酸酯的对比例样品，说明实施例提供的样品具有较好的降低表面张力和抗盐性能。
表2 实施例及对比例样品表面张力性能测试结果
Figure 532742DEST_PATH_IMAGE002
测试例3
本测试例将上述实施例1-8制得乳液型防水锁剂以及对比例1-8中的样品进行岩心渗透率恢复性能测试。
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3所示。从结果可以看出：本发明实施例提供的样品具有较好的恢复岩心渗透率的性能。
表3 实施例及对比例样品对岩心渗透率恢复性能测试结果
Figure 233238DEST_PATH_IMAGE004

Claims (11)

1.一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的乳液型防水锁剂是由表面活性剂组合物、磷酸酯类物质和水共同组成。
2.如权利要求1所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的乳液型防水锁剂中表面活性剂组合物的质量百分比为20-65%，磷酸酯类物质的质量百分比为10-55%，其余为水。
3.如权利要求1所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的表面活性剂组合物是由阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂共同组成。
4.如权利要求3所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的表面活性剂组合物按质量百分比组成如下：阴离子表面活性剂10-60%，非离子表面活性剂5-45%，两性离子表面活性剂20-75%。
5.如权利要求3所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为含有磺酸根基团的阴离子表面活性剂。
6.如权利要求5所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述含有磺酸基团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。
7.如权利要求3所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚脂肪醇，结构通式为：R-（O-C-C）x-OH，其中R为碳数10-14的直链烷基，x为3-9。
8.如权利要求3所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的两性离子表面活性剂为含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂。
9.如权利要求8所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂选自磺乙基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱、烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的一种或多种的组合。
10.如权利要求1所述的一种油田用乳液型防水锁剂，其特征在于：所述的磷酸酯类物质选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三正丁酯、磷酸三异丁酯、磷酸丁基二苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸二苯一辛酯的一种或多种的组合。
11.如权利要求1-10任一所述油田用乳液型防水锁剂的应用，其特征在于：所述的乳液型防水锁剂应用于油田钻井、完井、修井、注水及提高采收率的作业过程。
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