CN112342004B - 一种改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂及聚合物驱方法 - Google Patents
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Abstract
本发明聚合物驱领域,具体涉及一种改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂及聚合物驱方法。该疏水改性剂由有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂和水组成;所述活化剂选择碳原子数为1‑3的有机酸;所述互溶剂选自碳原子数为1‑3的有机醇;有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂的质量比为(0.5‑1.0):(0.01‑0.03):(4‑10)。本发明的疏水改性剂,利用有机硅烷偶联剂在活化剂存在的条件下对砂岩表面进行疏水改性,疏水改性过程中,有机硅烷偶联剂的水解产物与地层反应,反应后砂岩表面改变成疏水状态,润湿性发生反转,进而可以显著降低聚合物的吸附量。
Description
技术领域
本发明属于聚合物驱领域,具体涉及一种改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂及聚合物驱方法。
背景技术
聚合物驱对油田控水稳油发挥重要作用,然而,在聚合物驱过程中,由于油田常用的聚丙烯酰胺等高分子聚合物驱剂易吸附滞留在砂岩的表面导致地层堵塞,表现为注聚井压力升高、达不到配注甚至注不进,且对应油井产量大幅下降,严重影响聚合物驱效果;同时,已发生堵塞的注聚井和采油井采取解堵措施后,由于砂岩表面吸附滞留聚合物的特性依然存在,后续注聚依然产生吸附堵塞,导致解堵有效期短,措施效果不理想。
授权公告号为CN104963668B的中国发明专利公开了一种降低油田驱油用聚合物吸附量的方法,包括:向注入井中注入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液作为前置段塞,再注入疏水缔合聚合物进行聚合物驱,最后进行水驱。该方法中,CTAB带有阳离子基团,能够与带负电的储层矿物形成强烈的吸附作用;同时,还可以与疏水缔合聚合物的阳离子疏水基团形成静电相斥从而减弱其与聚合物间的相互作用,最终达到隔离聚合物与储层,降低聚合物在近井地带吸附量的目的。
该方法在应用时需使用疏水缔合聚合物进行聚合物驱,应用成本较高,而且对聚合物吸附量的降低值为24-40.5%,该方法防止聚合物吸附的效果仍有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,其可以进一步降低聚合物的吸附滞留程度。
本发明的第二个目的是提供一种聚合物驱方法。
为实现上述目的,本发明的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂的技术方案是:
一种改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂和水组成;
所述活化剂选择碳原子数为1-3的有机酸;
所述互溶剂选自碳原子数为1-3的有机醇;
有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂的质量比为(0.5-1.0):(0.01-0.03):(4-10)。
本发明的疏水改性剂,利用有机硅烷偶联剂在活化剂存在的条件下对砂岩表面进行疏水改性,疏水改性过程中,有机硅烷偶联剂的水解产物与地层反应,反应后砂岩表面改变成疏水状态,润湿性发生反转,进而可以显著降低聚合物的吸附量。
为进一步改善对砂岩表面的疏水改性效果,优选的,所述有机硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
图1以辛基三乙氧基硅烷为例说明了疏水改性剂发生地层反应的反应过程。疏水改性剂在高温的地层环境中,先发生水解反应,之后和地层颗粒表面的羟基发生耦合反应。一般而言,在24-90℃下即可保证以上反应过程充分发生。可利用地层温度、地面加热方式以更好的促进上述反应的方法。
采用本发明的疏水改性剂可改变多种砂岩表面的润湿性,如Berea砂岩、人造砂岩及天然砂岩岩心等。砂岩在该疏水改性剂溶液中处理之后,可获得油湿性表面,油湿性表面接触角在135~145°之间。
优选的,所述活化剂选自甲酸、醋酸、丙酸中的一种或两种以上。采用以上有机硅烷偶联剂和活化剂,耦合反应容易发生,与地层环境的适应性良好。
优选的,所述互溶剂选自异丙醇和/或乙醇。采用以上互溶剂可增强上述有机硅烷偶联剂的溶解性,方便有机硅烷偶联剂在水相中分散或溶解。在油田现场应用时,该疏水改性剂的色谱分离效应较弱,保证了对地层表面的疏水改性效果。
具体应用时,疏水改性剂可现场配制,或预制成浓溶液,现场稀释使用。在现场应用时,优选的,所述疏水改性剂中,硅烷偶联剂的质量分数为0.5-1.0%。
本发明的聚合物驱方法的技术方案是:
一种聚合物驱方法,包括以下步骤:向聚合物驱注聚井地层中注入疏水改性剂,关井反应至少24小时后,再从注聚井中注入聚合物进行聚合物驱;
所述疏水改性剂由有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂和水组成;
所述活化剂选择碳原子数为1-3的有机酸;
所述互溶剂选自碳原子数为1-3的有机醇;
有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂的质量比为(0.5-1.0):(0.01-0.03):(4-10)。
本发明的聚合物驱方法,先对地层进行疏水改性处理,砂岩表面被处理成疏水表面,可改善流体在多孔介质中的渗流性质,有效降低注聚过程中聚合物在砂岩表面的吸附滞留,后续再进行聚合物驱,可以延长聚合物驱和解堵措施有效期,进而改善聚合物驱的开发效果。
所述有机硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
所述活化剂选自甲酸、醋酸、丙酸中的一种或两种以上。
所述互溶剂选自异丙醇和/或乙醇。
所述疏水改性剂中,硅烷偶联剂的质量分数为0.5-1.0%。
附图说明
图1为本发明的疏水改性剂发生地层反应的反应示意图;
图2为经过本发明实施例1的疏水改性剂、对比例的疏水改性剂处理后的石英砂和未经处理的石英砂的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
一、本发明的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂的具体实施例
实施例1
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.5%,醋酸0.02%,异丙醇7%,余量为水。
本实施例的疏水改性剂在制备时,将N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、1wt%的醋酸水溶液、异丙醇和水混合均匀即可。
实施例2
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:辛基三甲氧基硅烷0.5%,醋酸0.02%,异丙醇7%,余量为水。
实施例3
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:辛基三乙氧基硅烷0.5%,醋酸0.02%,异丙醇7%,余量为水。
实施例4
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:苯基三甲氧基硅烷0.8%,醋酸0.02%,异丙醇7%,余量为水。
实施例5
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:苯基三甲氧基硅烷1.0%,醋酸0.02%,异丙醇7%,余量为水。
实施例6
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:苯基三甲氧基硅烷0.5%,醋酸0.02%,异丙醇7%,余量为水。
实施例7
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:苯基三甲氧基硅烷0.5%,甲酸0.01%,乙醇5%,余量为水。
实施例8
本实施例的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,由以下质量分数的组分组成:苯基三甲氧基硅烷0.5%,丙酸0.03%,乙醇10%,余量为水。
二、本发明的聚合物驱方法的具体实施例
实施例9
本实施例的聚合物驱方法,包括以下步骤:向聚合物驱注聚井的地层中注入实施例1的疏水改性剂,注入量为0.6PV,关井反应24h,然后进行聚合物驱。
在本发明的聚合物驱方法的其他实施例中,可根据地层温度,选择以上实施例的有机硅烷偶联剂,参考实施例9的方法进行配注即可。
三、对比例
对比例的疏水改性剂,与实施例1的疏水改性剂的区别仅在于,不含活化剂醋酸。
四、实验例
实验例1
本实验例对纯石英砂、对比例和实施例1的疏水改性剂处理后的石英砂进行红外测试,结果如图2所示。
具体处理过程为:使用疏水改性剂在70℃下高温静置处理24min,然后在70℃烘箱中干燥处理24min。
图2中,在纯石英砂的红外谱图中可以看出:在3424cm-1处的吸收峰为-OH的振动吸收峰,而2922cm-1处的吸收峰是由C-H伸缩振动导致的。2418cm-1处的吸收峰归属于烷基的振动吸收峰,770cm-1处的吸收峰是由Si-O键对称伸缩振动导致的,484cm-1处的红外吸收归属于Si-O键的对称伸缩振动峰。
在对比例的红外谱图中可以看出:在3433cm-1处的吸收峰为N-H键的伸缩振动导致的,2925cm-1处的吸收峰归属于C-H的伸缩振动峰;2632cm-1处的吸收峰与O-H的伸缩振动有关,2181cm-1处的吸收峰是由铵盐的振动所导致的。另外,在1635,1405,1100,955和782cm-1的红外吸收峰分别归属于N-H的弯曲振动峰,C-O的伸缩振动峰,C-N的伸缩振动峰,开链C-O的伸缩振动峰,环己烷的混合振动峰和N-H的弯曲振动峰。
在石英砂经过实施例1的疏水改性剂处理后,相应的红外谱图中可以看出:3424,2922,2418,770和484cm-1处的红外吸收峰分别是-OH的振动,C-H伸缩振动,烷基的振动,Si-O键对称伸缩振动和Si-O键对称伸缩振动导致的。1085cm-1处强而宽的吸收峰归属于Si-O-Si键的反对称伸缩振动峰,说明疏水改性剂和石英表面裸露的硅羟基发生反应生成Si-O-Si键,从而使得岩石表面变成疏水表面。通过以上对比可以证明,在不加醋酸的情况下,不会有地层反应的发生。
实验例2
本实验例采用以下室内实验来评价上述实施例的疏水改性剂对砂岩表面的疏水改性效果。
将砂岩切片置于实施例的疏水改性剂溶液中,在70℃下静置处理60min(模拟在相应地层环境下的关井反应),然后在70℃烘箱中干燥处理24min。使用德国KRUSS公司DSA25S接触角测量仪,以油田模拟地层水测量水滴在切片表面的接触角(采用躺滴法)。利用岩心流动实验,测试疏水改性剂对聚合物的防吸附率。
以下实施例均采用天然砂岩岩心切片。
岩心流动实验的过程如下:(1)用地层水以0.1mL/min的速度水测岩心渗透率等基本数据。(2)以0.05mL/min的速度饱和油,随后以0.1mL/min的速度一次水驱。(3)注聚之前先注入0.6PV的聚合物防吸附剂,随后以0.05mL/min的速度注入0.6PV的聚合物溶液。(4)最后以0.1mL/min的速度进行后续水驱,密切记录整个实验过程的注入压力和收集记录采出液。
防吸附率的计算公式如下:
防吸附率=(聚合物吸附量原始-聚合物吸附量处理)/聚合物吸附量原始
接触角以及防吸附率测试结果如表1所示。
表1各实施例的接触角和防吸附率测试结果
由表1的实验结果可知,添加适量醋酸,可提供弱酸性环境,促进疏水改性剂与地层反应的发生。经改性后,砂岩地层表面变为疏水表面,可显著降低聚合物驱中聚合物的吸附量。
Claims (10)
1.一种改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,其特征在于,由有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂和水组成;
所述活化剂选择碳原子数为1-3的有机酸;
所述互溶剂选自碳原子数为1-3的有机醇;
有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂的质量比为(0.5-1.0):(0.01-0.03):(4-10)。
2.如权利要求1所述的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,其特征在于,所述有机硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
3.如权利要求1所述的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,其特征在于,所述活化剂选自甲酸、醋酸、丙酸中的一种或两种以上。
4.如权利要求1所述的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,其特征在于,所述互溶剂选自异丙醇和/或乙醇。
5.如权利要求1-4中任一项所述的改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,其特征在于,所述疏水改性剂中,硅烷偶联剂的质量分数为0.5-1.0%。
6.一种聚合物驱方法,其特征在于,包括以下步骤:向聚合物驱注聚井地层中注入改善注聚堵塞井解堵效果的疏水改性剂,关井反应至少24小时后,再从注聚井中注入聚合物进行聚合物驱;
所述疏水改性剂由有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂和水组成;
所述活化剂选择碳原子数为1-3的有机酸;
所述互溶剂选自碳原子数为1-3的有机醇;
有机硅烷偶联剂、活化剂、互溶剂的质量比为(0.5-1.0):(0.01-0.03):(4-10)。
7.如权利要求6所述的聚合物驱方法,其特征在于,所述有机硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
8.如权利要求6所述的聚合物驱方法,其特征在于,所述活化剂选自甲酸、醋酸、丙酸中的一种或两种以上。
9.如权利要求6所述的聚合物驱方法,其特征在于,所述互溶剂选自异丙醇或乙醇。
10.如权利要求6-9中任一项所述的聚合物驱方法,其特征在于,所述疏水改性剂中,硅烷偶联剂的质量分数为0.5-1.0%。
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