CN112196503A - 一种提高驱油聚合物注入性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高驱油聚合物注入性的方法。所述方法包括如下步骤：在近井地带注入化学增注体系作为前置段塞，然后注入驱油聚合物进行聚合物驱，最后进行水驱，即降低了驱油聚合物在近井地带的吸附量，从而提高了驱油聚合物的注入性；化学增注体系由有机硅牺牲剂和助剂组成；有机硅牺牲剂的分子式为R1‑Si(OR2)3，助剂为N‑甲基二乙醇胺与石油磺酸盐的混合物或乙二胺‑N,N,N',N'‑四‑2‑醇与石油磺酸盐的混合物。本发明方法采用的化学增注体系为有机硅烷牺牲剂及其助剂形成的复合体系，其中有机硅烷牺牲剂起到改变储层润湿性降低聚合物吸附的作用，牺牲剂助剂起到清洗近井地带残余原油、活化岩石表面，促进有机硅烷和岩石表面反应的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高驱油聚合物注入性的方法，属于油田解堵领域。
背景技术
聚合物驱作为油田开发稳产或增产的重要手段之一，在国内外油田得到了广泛应用。随着聚合物的不断注入，部分井会出现注入压力高、井筒堵塞等问题，导致注入量降低，影响聚合物驱实施效果。对于以上情况的出现，大部分油田采用注入解堵剂的方式来解除堵塞，然而大部分解堵存在有效周期短、解堵不彻底的情况，影响聚合物的后续的注入效果。如果能够在注聚前注入一种化学增注体系，改变聚合物与近井地带储层的相互作用，使聚合物在近井地带吸附量大大降低，将起到提高聚合物注入能力提高聚驱效果的作用；如在解堵后注入化学增注体系，则能延长解堵有效期，保障聚驱效果的效果。
当前对于牺牲剂的研究，主要是利用表面活性剂来与聚合物产生竞争吸附来降低聚合物在近井地带的吸附，因表面活性剂主要通过静电作用等吸附于地层表面，属于物理吸附，吸附力弱，稳定性较差。同时，因不同聚合物组成、电性不同，对表面活性剂提出了不同的要求。因此，需要提供一种利用吸附稳定性强的牺牲剂(增注剂)来提高聚合物的注入性。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高聚合物注入性能的方法，本发明通过在近井地带注入一种化学增效体系，降低了聚合物的吸附量，效果远优于表面活性剂类牺牲剂，可广泛应用于油田聚合物相关的驱油过程中降低聚合物在近井地带的吸附问题。
本发明所提供的提高驱油聚合物注入性的方法，包括如下步骤：
在近井地带注入化学增注体系作为前置段塞，然后注入驱油聚合物进行聚合物驱，最后进行水驱，即降低了所述驱油聚合物在近井地带的吸附量，从而提高了所述驱油聚合物的注入性；
所述化学增注体系由有机硅牺牲剂和助剂组成；
所述有机硅牺牲剂的分子式为R1-Si(OR2)3，式中，R1为取代或未取代的C1-C15的烷基或C2-C15的烯基，R2为C1-C10的烷基；
所述助剂为N-甲基二乙醇胺与石油磺酸盐的混合物或乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇与石油磺酸盐的混合物。
本发明方法采用的化学增注体系中的有机硅牺牲剂，R2优选为甲基或乙基；
R1优选为取代或未取代的C1-C10的烷基或C2-C10的烯基，如辛基、全氟辛基、正癸基或乙烯基。
本发明方法采用的化学增注体系中的有机硅牺牲剂优选为三乙氧基辛基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中至少一种。
本发明方法采用的化学增注体系中的助剂中，所述N-甲基二乙醇胺或所述乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇的质量百分含量为80～95％，所述石油磺酸盐的质量百分含量为5～20％，优选：所述N-甲基二乙醇胺或所述乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇的质量百分含量为90％，所述石油磺酸盐的质量百分含量为10％。
本发明方法采用的化学增注体系的质量百分比组成如下：
有机硅牺牲剂50％～90％；
助剂10～50％；
具体可为下述任一种：
1)有机硅牺牲剂90％；助剂10％；
2)有机硅牺牲剂70％；助剂30％；
3)有机硅牺牲剂50％；助剂50％。
优选：首先配制所述助剂的水溶液，然后将所述有机硅牺牲剂加入至所述助剂的水溶液中得到所述化学增注体系；
所述助剂的水溶液中，所述N-甲基二乙醇胺或所述乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇的质量分数为1～10％，如9％。
本发明方法采用化学增效体系作为牺牲剂，通过与地层发生化学作用吸附于地层表面，吸附稳定性强，同时，因其通过改变储层润湿性使得后续注入的聚合物几乎不吸附，其降低聚合物吸附量及降低注入压力的作用远大于表面活性剂类聚合物，此外，不同于现有的表面活性剂类牺牲剂，本发明方法采用的牺牲剂其降低吸附量的原理表明，其对驱油聚合物没有选择性，无论是缔合聚合物还是普通聚合物均可起到作用，优选为丙烯酰胺类聚合物。
本发明方法采用的化学增注体系为有机硅烷牺牲剂及其助剂形成的复合体系，其中有机硅烷牺牲剂起到改变储层润湿性降低聚合物吸附的作用，牺牲剂助剂起到清洗近井地带残余原油、活化岩石表面，促进有机硅烷和岩石表面反应的作用。
附图说明
图1为加入本发明牺牲剂和表面活性剂类牺牲剂前后聚合物在石英砂上的吸附量变化。
图2为本发明方法注入的牺牲剂XS对聚合物入口压力的影响。
图3为本发明方法注入的牺牲剂与表面活性剂类牺牲剂CTAB的注入压力对比。
图4为本发明方法注入的牺牲剂与不加助剂的注入压力对比。
图5为本发明方法注入不同主剂含量的牺牲剂的注入压力对比。
图6为加入本发明牺牲剂和硅烷偶联剂前后聚合物在石英砂上的吸附量变化。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一、化学增注体系的配制
本实施例采用的有机硅牺牲剂为三乙氧基辛基硅烷，助剂为N-甲基二乙醇胺和石油磺酸盐的混合物，助剂中，N-甲基二乙醇胺的质量百分比浓度为90％，石油磺酸盐的质量百分比浓度为10％。将有机硅牺牲剂和助剂按照70：30的质量比复配，具体步骤是：首先配制助剂的水溶液，其中，N-甲基二乙醇胺的质量分数为9％，石油磺酸盐的质量分数为1％，然后将三乙氧基辛基硅烷加入至上述水溶液中，得到化学增注体系，记为XS。
二、化学增注体系的静态吸附实验
聚合物在岩石矿物上的静态吸附是指聚合物溶液与岩石颗粒长期接触达到吸附平衡后，单位岩石颗粒质量或单位岩石颗粒表面积所吸附的聚合物的质量。
因近井地带因流体长期冲刷粘土含量低、含油饱和度低，且石英砂影响因素较少，选用石英砂作为考察聚合物在近井地带吸附规律的吸附剂。采用将岩石颗粒加入一定量已知浓度的溶液中达到吸附平衡的浸泡法考察聚合物的静态吸附量。
用模拟水配制相同浓度下(1.2％，wt)不同的牺牲剂溶液(包括表面活性剂型PEG4000、石油磺酸钠(SPS)、木质素磺酸钠(SLS)、CTAB、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560以及本发明化学增注体系XS)，加入80～120目的石英砂于58℃预吸附8h后除去上层牺牲剂溶液，加入浓度为1500mg/L的聚合物溶液(SNF3640C)，摇晃均匀后放入58℃烘箱中，每隔4h摇晃一次。离心后采用淀粉-碘化镉法计算得到吸附后聚合物浓度及聚合物的吸附量，结果如图1和图6所示。
由图1所示的加入不同牺牲剂前后聚合物在石英砂上的吸附量变化可以看出，不同药剂效果差异大，在表面活性剂类牺牲剂中，效果最佳的CTAB也仅能使其吸附量降低40％左右，而本发明牺牲剂体系能够使聚合物吸附量从550ug/g降低到8ug/g，表明聚合物在多孔介质表面几乎不发生吸附，降低98.5％，效果远优于表面活性剂类牺牲剂。
由图6所示的加入不同牺牲剂前后聚合物在石英砂上的吸附量变化可以看出，KH550及KH560能够使聚合物量从550ug/g降低到180～210ug/g，而XS能够使聚合物基本不吸附。
三、化学增注体系的动态吸附实验
聚合物在油藏岩石中的动态量是聚合物驱方案设计的重要依据和化学驱数值模拟的基础输入参数。
以本发明复合牺牲剂体系XS(有机硅牺牲剂70％，助剂30％)和表面活性剂CTAB作为牺牲剂，考察其对聚合物在平板填砂模型中入口压力的变化，综合考察牺牲剂的作用效果。
首先注入一定量的水，之后注入牺牲剂溶液(XS)10PV作为前置段塞，接着注入聚合物SNF3640C进行驱替直至入口压力稳定后，进行后续水驱至流出液中无聚合物。将在此过程中聚合物的入口压力曲线与无牺牲剂存在时聚合物的压力曲线进行比较，如图2所示。
从图2中的两条曲线的对比可以看出，注入牺牲剂之后，聚合物入口压力可以在较短的时间内达到平衡，且平衡压力远低于无牺牲剂时的入口压力，表明牺牲剂起到了改变多孔介质表面润湿性，从而降低了聚合物的吸附量的作用；从图2中还可以看出，因聚合物吸附量降低，注入压力显著下降，阻力系数降低50％，有利于聚合物的注入。
图3给出了表面活性剂作为牺牲剂的体系(CTAB)与本发明所用的牺牲剂体系(XS)的注入压力对比曲线，如图3中可以看出，注入CTAB后，注入压力较注入聚合物有一定幅度的降低，约降低10％，而注入XS后，注入压力降低更为显著，能够使注入压力降低45％。
四、不同含量的化学增注体系的动态吸附实验
配制不同含量(50％XS-M+50％XS-A，90％XS-M+10％XS-A，30％XS-M+70％XS-A，其中，XS-M表示牺牲剂主剂(有机硅牺牲剂)，XS-A表示助剂，助剂中N-甲基二乙醇胺的质量百分含量为90％，石油磺酸盐的质量百分含量为10％，助剂的水溶液中，N-甲基二乙醇胺和石油磺酸盐的质量分数分别为9％和1％)的牺牲剂主剂和助剂，以聚合物在平板填砂模型中入口压力的变化考察含量对牺牲剂的作用效果。
首先注入一定量的水，之后注入不同含量的牺牲剂溶液10PV作为前置段塞，接着注入聚合物SNF3640C进行驱替直至入口压力稳定后，进行后续水驱至流出液中无聚合物。将在此过程中聚合物的入口压力曲线与无牺牲剂存在时聚合物的压力曲线进行比较，如图4所示和图5所示。
从图4中的三条曲线的对比可以看出，与不加牺牲剂的聚合物注入压力相比，注入有机硅牺牲剂(三乙氧基辛基硅烷)后，注入压力较注入聚合物有一定幅度的降低，约降低10％，而注入XS(本发明增注体系)后，注入压力降低更为显著，能够使注入压力降低35％。
从图5的四条曲线的对比可以看出，与不加牺牲剂的聚合物注入压力相比，不同含量的本发明牺牲剂体系均可使其注入压力有较大幅度的降低，90％XS-M+10％XS-A即牺牲剂主剂和助剂为90％：10％时压力降低约28.5％，50％XS-M+50％XS-A即牺牲剂主剂和助剂为50％：50％时压力降低约31.4％，70％XS-M+30％XS-A即牺牲剂主剂和助剂为70％：30％时压力降低约37.1％，降低幅度最大，效果最好。
Claims (8)
1.一种提高驱油聚合物注入性的方法，包括如下步骤：
在近井地带注入化学增注体系作为前置段塞，然后注入驱油聚合物进行聚合物驱，最后进行水驱，即降低了所述驱油聚合物在近井地带的吸附量，从而提高了所述驱油聚合物的注入性；
所述化学增注体系由有机硅牺牲剂和助剂组成；
所述有机硅牺牲剂的分子式为R1-Si(OR2)3，式中，R1为取代或未取代的C1-C15的烷基或C2-C15的烯基，R2为C1-C15的烷基；
所述助剂为N-甲基二乙醇胺与石油磺酸盐的混合物或乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇与石油磺酸盐的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机硅牺牲剂中，R2为甲基或乙基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述有机硅牺牲剂中，R1为取代或未取代的C1-C10的烷基或C2-C10的烯基。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述有机硅牺牲剂为三乙氧基辛基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中至少一种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述助剂中，所述N-甲基二乙醇胺或所述乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇的质量百分含量为80～95％，所述石油磺酸盐的质量百分含量为5～20％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述化学增注体系的质量百分比组成如下：
有机硅牺牲剂50％～90％；
助剂10～50％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：按照下述方法配制所述化学增注体系：
首先配制所述助剂的水溶液，然后将所述有机硅牺牲剂加入至所述助剂的水溶液中；
所述助剂的水溶液中，所述N-甲基二乙醇胺或所述乙二胺-N,N,N',N'-四-2-醇的质量分数为1～10％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述聚合物为丙烯酰胺类聚合物。
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