CN112646559A - 一种具有改善稠油流动阻力及稳定粘土作用的携砂液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及疏松砂岩开发领域，特别涉及一种具有改善稠油流动阻力及稳定粘土作用的携砂液。所述携砂液包括：携砂液主剂和水，所述携砂液主剂各组分的摩尔百分比为:丙烯酰胺：季铵盐：磺酸盐：疏水基=6～8：1～1.5：1～1.5：1～1.5。本发明携砂液体系将防膨功能、降低稠油流动阻力和充填防砂中的防砂功能集成在一起，降低了入井液的伤害，增加了对地层的保护功能，提供了稠油的采收率，降低了成本，简化了施工工艺，提高防砂充填施工成功率。

Description

一种具有改善稠油流动阻力及稳定粘土作用的携砂液
技术领域
本发明涉及疏松砂岩油藏开发领域，特别涉及一种具有改善稠油流动阻力及稳定粘土作用的携砂液。
背景技术
目前国内外普遍应用的携砂液体系主要有：污水携砂液体系、胍胶携砂液体系、聚丙烯酰胺类携砂液体系、粘弹性表面活性剂携砂液体系。这些携砂液体系仅具备单一携砂功能，当在敏感性稠油油藏进行防砂充填施工时，需额外添加降粘剂和粘土稳定剂，以降低原油粘度，减小对油层的伤害。同时，天然植物胶、纤维素、合成聚合物及粘弹性表面活性剂等携砂液存在不溶物含量高、摩阻偏高、耐温性较差、成本较高等缺点，限制了该类携砂液在敏感性稠油油藏的应用，影响了疏松砂岩敏感性稠油油藏防砂开发效果。
中国发明专利申请(CN108395885A)公开一种疏松砂岩稠油油藏防砂用携砂液，所述携砂液由以下重量份的组分组成：0.45％-0.6％的携砂主剂，1％-2％的清洗剂，3％-5％的粘土稳定剂，0.5％-1.5％的水伤害处理剂，余量为水。所述携砂液主剂为丙烯酰胺-聚醚丙烯酸酯-正丁烯磺酸钠共聚物，其化学结构式如下所示：
Figure BDA0002227997070000011
其中，a为1000-1500之间的整数，b、c均为800-1200之间的整数，m为500-800之间的整数。
中国发明专利申请(CN108251094A)公开了一种携砂液，该携砂液包括90-100重量份的清水、0.1-0.2重量份的水溶性超支化聚合物、2.0-3.5重量份的防膨剂、0.2-0.3重量份的助排剂。所述水溶性超支化聚合物的化学结构式如下所示：
Figure BDA0002227997070000012
发明内容
本发明的主要目的提供一种具有能够防止粘土膨胀运移、降低原油流动阻力、对储层伤害小等特点的多功能低伤害携砂液。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种携砂液，所述携砂液包括：携砂液主剂和水；
所述携砂液主剂的结构式如式I所示：
Figure BDA0002227997070000021
其中，n为5000-10000的整数。
进一步地，所述携砂液由以下组分及其重量份组成：携砂液主剂0.3％-0.6％，余量为水，此携砂液为稠化型携砂液。
进一步地，所述携砂液还包括交联剂。
进一步地，所述交联剂为有机金属交联剂，更优选的交联剂为有机铝、有机硼中的一种或多种。
本发明技术方案还提供一种携砂液，所述携砂液由以下成分及其重量份组成：携砂液主剂：0.3％～0.6％，交联剂0.5‰～1‰，余量为水，此携砂液为冻胶型携砂液I。
进一步地，所述携砂液还包括破胶剂。
进一步地，所述破胶剂为过硫酸铵。
本发明技术方案还提供一种携砂液，所述携砂液由以下成分及其重量份组成：
携砂液主剂：0.3％～0.6％，交联剂0.5‰～1‰，破胶剂0.5‰～1‰，余量为水，此携砂液为冻胶型携砂液II。
本发明技术方案还提供一种携砂液体系，所述携砂液体系包括以上所述稠化型携砂液、冻胶型携砂液I和冻胶型携砂液II。
本发明还提供以上所述携砂液及所述携砂体系在疏松砂岩敏感性稠油油藏防砂中的应用。
本发明取得的有益效果：
本发明所述携砂液主剂长分子链上接枝了具有不同功能的基团，季铵盐基团带有阳离子，在粘土表面吸附，起桥接作用，抑制地层粘土膨胀；其磺酸基团化合物极性最大，易破坏稠油分子之间氢键，降低稠油分子之间力，使稠油结构变得松散，增加稠油的流动性能，降低稠油的流动阻力；疏水基团具有亲油性，根据相似相溶原则，可使携砂液从水相到油相，易与稠油相溶。
本发明携砂液进入地层后具有防膨胀和保护底层的作用；该携砂液进入地层后，与稠油相互作用，降低稠油的流动阻力。本发明携砂液体系将防膨功能、降低稠油流动阻力和充填防砂中的防砂功能集成在一起，降低了入井液的伤害，增加了对地层的保护功能，提供了稠油的采收率，降低了成本，简化了施工工艺，提高防砂充填施工成功率。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
本发明提供一种携砂液，所述携砂液包括：携砂液主剂和水；
所述携砂液主剂的结构式如式I所示：
Figure BDA0002227997070000031
其中，n为5000-10000的整数。
优选地，所述携砂液主剂各组分的摩尔百分比为:
丙烯酰胺：季铵盐：磺酸盐：疏水基＝6～8：1～1.5：1～1.5：1～1.5；
优选地，所述的季铵盐基团为烷基二甲基苄基季铵盐，烷基三甲基季铵盐，二烷基二甲基季铵盐等化合物中的一种或混合物；
优选地，所述的季铵盐基团为烷基二甲基苄基季铵盐，烷基三甲基季铵盐，二烷基二甲基季铵盐等化合物中的一种或混合物；
优选地，所述的烷基三甲基季铵盐为十二烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或混合物；
优选地，所述的磺酸基为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸酯磺酸盐、双芳环醚磺酸盐、二聚磺酸盐等化合物的一种或混合物；
优选地，所述的疏水基为-R，C12-C22，溴代十二烷、溴代十八烷、溴代十六烷、溴代十六烷基苯中的一种或混合物。
所述携砂主剂的制备方法为：按上述摩尔比将丙烯酰胺、季铵盐、磺酸盐和疏水基化合物置于反应釜中，在N2保护下，反应温度在75℃～85℃下反应8h，得到透明凝胶状携砂液主剂。
进一步地，所述携砂液由以下组分及其重量份组成：携砂液主剂0.3％-0.6％，余量为水，此携砂液为稠化型携砂液。该携砂液具有明显的稠油分散、降粘作用，可改善稠油在地层的流动性，降低流动阻力。
进一步地，所述携砂液还包括交联剂。
进一步地，所述交联剂为有机铝、有机硼中的一种或多种。
本发明技术方案还提供一种携砂液，所述携砂液由以下成分及其重量份组成：携砂液主剂：0.3％～0.6％，交联剂0.5‰～1‰，余量为水，此携砂液为冻胶型携砂液I。该携砂液耐温耐剪切性能突出，悬砂效果好，能够满足中低渗敏感性稠油油藏压裂防砂携砂液要求。
进一步地，所述携砂液还包括破胶剂。
进一步地，所述破胶剂为过硫酸铵。
本发明技术方案还提供一种携砂液，所述携砂液由以下成分及其重量份组成：
携砂液主剂：0.3％～0.6％，交联剂0.5‰～1‰，破胶剂0.5‰～1‰，余量为水，此携砂液为冻胶型携砂液II。该携砂液破胶黏度小，能够满足注水用粘土稳定剂通用技术条件的要求，且能够达到清洁压裂液的标准。
本发明技术方案还提供一种携砂液体系，所述携砂液体系包括以上所述稠化型携砂液、冻胶型携砂液I和冻胶型携砂液II。
本发明还提供以上所述携砂液及所述携砂体系在疏松砂岩敏感性稠油油藏防砂中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例1
将摩尔比为丙烯酰胺：十二烷基三甲基溴化铵：十二烷基苯磺酸：溴代十二烷＝6：1：1：1，置于反应釜中，在N2保护下，反应温度在70℃～80℃下反应5h，得到透明凝胶状携砂液主剂。
将该携砂液主剂用水稀释至重量份为0.4％，得稠化型携砂液，测其30℃、170s-1的黏度为70.3mPa·s，单颗粒砾石沉降速度小于0.003m/min，70％砂比的悬砂时间为4.76min。
在上述稠化型携砂液中加入1‰柠檬酸铝交联剂，用氢氧化钠溶液调节体系pH值8～10，形成冻胶型携砂液I。冻胶型携砂液I耐温耐剪切性能突出，90℃下，剪切2h，黏度大于200mPa·s，70％砂比的悬砂时间大于3h，悬砂效果较好，能够满足中低渗敏感性稠油油藏压裂防砂携砂液要求。
冻胶型携砂液加入0.5‰的过硫酸铵时，冻胶型携砂液完全破胶，得冻胶型携砂液II，冻胶型携砂液II黏度为2.0mPa·s，小于SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件中规定的5.0mPa·s要求。冻胶型携砂液II中膨润土膨胀体积为1.0mL，达到QS/H1020 2198-2013注水用粘土稳定剂通用技术条件中膨胀体积≤3.0mL的要求。
按照SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法测定该预处理液的残渣含量为48.6mg/L,达到清洁压裂液的标准(清洁压裂液的残渣标准为残渣含量≤100mg/L)。
稠油中加入该携砂液体系的稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，搅拌状态下稠油分散明显。该携砂液具有明显的稠油分散、降粘作用，可改善稠油在地层的流动性，降低流动阻力。实验方法为在0.4mm～0.8mm的石英砂中加入15％的2000mPa.s～3000mPa.s的普通稠油，混合均匀后，加入填砂管中，进行驱替驱替试验。结果表明，加入该携砂液的稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，驱替压差分别降低了25.6％和26.9％。
采用携砂液体系中的稠化型携砂液，用于砾石充填防砂，砂比达60％，现场施工后，不出砂，已经连续生产242天，产液量12m3/d，继续有效。
实施例2
将摩尔比为丙烯酰胺：十二烷基三甲基溴化铵：十二烷基苯磺酸：溴代十二烷＝7：1：1：1.5，置于反应釜中，在N2保护下，反应温度在75℃～85℃下反应8h，得到透明凝胶状携砂液主剂。
将该携砂液主剂用水稀释至重量份为0.6％，得稠化型携砂液，测其30℃、170s-1的黏度为82.3mPa·s，单颗粒砾石沉降速度0.002487m/min，70％砂比的悬砂时间为5.12min。
该水基携砂液中加入0.5‰有机硼交联剂，用氨水溶液调节体系pH值8-10，形成冻胶型携砂液I。冻胶型携砂液I耐温耐剪切性能突出，90℃下，剪切2h，黏度大于200mPa·s，70％砂比的悬砂时间大于3h，悬砂效果较好。能够满足中低渗敏感性稠油油藏压裂防砂携砂液要求。
冻胶型携砂液中加入0.5‰的过硫酸铵破胶剂时，冻胶型携砂液完全破胶，得冻胶型携砂液II。冻胶型携砂液II黏度为3.0mPa·s，小于SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件中规定的5.0mPa·s要求。冻胶型携砂液II中膨润土膨胀体积为1.0mL，达到QS/H10202198-2013注水用粘土稳定剂通用技术条件中膨胀体积≤3.0mL的要求。
按照SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法测定该预处理液的残渣含量为52.4mg/L，达到清洁压裂液的标准(清洁压裂液的残渣标准为残渣含量≤100mg/L)。
稠油中加入该携砂液的稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，搅拌状态下稠油分散明显。该携砂液体系具有明显的稠油分散、降粘作用，可改善稠油在地层的流动性，降低流动阻力。驱替试验结果表明，加入该携砂液体系中的稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，驱替压差分别降低了28.8％和31.5％。
该携砂液体系中的冻胶型携砂液用于稠油油藏压裂防砂，砂比高达150％，现场施工后，不出砂，已经连续生产310天，产液量28m3/d，继续有效。
实施例3
将摩尔比为丙烯酰胺：十二烷基三甲基溴化铵：十二烷基苯磺酸：溴代十二烷＝7：1.5：1.5：1，置于反应釜中，在N2保护下，反应温度在75℃～85℃下反应8h，得到透明凝胶状携砂液主剂。
将该携砂液主剂用水稀释至重量份为0.5％，得稠化型携砂液，测其30℃、170s-1的黏度为78.4mPa·s，单颗粒砾石沉降速度0.002158m/min，70％砂比的悬砂时间为4.89min。
该携砂液基液中加入1‰有机硼交联剂，用氨水溶液调节体系pH值8-10，形成冻胶型携砂液I。冻胶型携砂液I耐温耐剪切性能突出，90℃下，剪切2h，黏度大于200mPa·s，70％砂比的悬砂时间大于3h，悬砂效果较好，能够满足中低渗敏感性稠油油藏压裂防砂携砂液要求。
冻胶型携砂液加入0.5‰的过硫酸铵等氧化型破胶剂时，冻胶型携砂液完全破胶，得冻胶型携砂液II。冻胶型携砂液II黏度为2.6mPa·s，小于SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件中规定的5.0mPa·s要求。破胶液中膨润土膨胀体积为1.0mL，达到QS/H1020 2198-2013注水用粘土稳定剂通用技术条件中膨胀体积≤3.0mL的要求。
按照SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法测定该预处理液的残渣含量为36.3mg/L，达到清洁压裂液的标准(清洁压裂液的残渣标准为残渣含量≤100mg/L)。
稠油中加入稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，搅拌状态下稠油分散明显，该携砂液体系具有明显的稠油分散、降粘作用，可改善稠油在地层的流动性，降低流动阻力。驱替试验结果表明，加入稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，驱替压差分别降低了28.6％和29.3％。
该携砂液体系中的稠化型携砂液用于稠油油藏挤压充填，砂比达80％，现场施工后，不出砂，已经连续生产286天，产液量16m3/d，并继续有效。
实施例4
将摩尔比为丙烯酰胺：十二烷基三甲基溴化铵：十二烷基苯磺酸：溴代十二烷＝7：1.5：1.5：1，置于反应釜中，在N2保护下，反应温度在75℃～85℃下反应8h，得到透明凝胶状携砂液主剂。
将该携砂液主剂用水稀释至重量份为0.3％，得稠化型携砂液，测其30℃、170s-1的黏度为81.2mPa·s，单颗粒砾石沉降速度为0.002194m/min，70％砂比的悬砂时间为5.03min。
该携砂液基液中加入1‰有机硼交联剂，用氨水溶液调节体系pH值8-10，形成冻胶型携砂液I。冻胶型携砂液I耐温耐剪切性能突出，90℃下，剪切2h，黏度大于200mPa·s，70％砂比的悬砂时间大于3h，悬砂效果较好，能够满足中低渗敏感性稠油油藏压裂防砂携砂液要求。
冻胶型携砂液加入0.5‰的过硫酸铵等氧化型破胶剂时，冻胶型携砂液完全破胶，得冻胶型携砂液II。冻胶型携砂液II黏度为2.8mPa·s，小于SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件中规定的5.0mPa·s要求。破胶液中膨润土膨胀体积为0.85mL，达到QS/H1020 2198-2013注水用粘土稳定剂通用技术条件中膨胀体积≤3.0mL的要求。
按照SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法测定该预处理液的残渣含量为38.6mg/L，达到清洁压裂液的标准(清洁压裂液的残渣标准为残渣含量≤100mg/L)。
稠油中加入稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，搅拌状态下稠油分散明显，该携砂液体系具有明显的稠油分散、降粘作用，可改善稠油在地层的流动性，降低流动阻力。驱替试验结果表明，加入稠化型携砂液或冻胶型携砂液II，驱替压差分别降低了27.9％和30.6％。
该携砂液体系中的稠化型携砂液用于稠油油藏挤压充填，砂比达80％，现场施工后，不出砂，已经连续生产301天，产液量15.3m3/d，并继续有效。
以本发明在先申请CN108395885实施例1记载的疏松砂岩稠油油藏防砂用携砂液做为对照，对上述实施例1～4所述的冻胶型携砂液II进行性能评价，所得结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0002227997070000071
Figure BDA0002227997070000081
由上述表1中各实施例和对比例的携砂液的防膨性能、悬砂性能、对稠油的作用等方面的数据说明，在综合性能上，本发明的携砂液明显优于对照组的携砂液。
以上所述只是本发明的几个较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (10)

1.一种携砂液，其特征在于，所述携砂液包括：携砂液主剂和水；
所述携砂液主剂的结构式如式I所示：
Figure FDA0002227997060000011
其中，n为5000-10000的整数；
优选地，所述携砂液主剂各组分的摩尔百分比为:
丙烯酰胺：季铵盐：磺酸盐：疏水基＝6～8：1～1.5：1～1.5：1～1.5；
优选地，所述的季铵盐基团为烷基二甲基苄基季铵盐，烷基三甲基季铵盐，二烷基二甲基季铵盐等化合物中的一种或混合物；
优选地，所述的季铵盐基团为烷基二甲基苄基季铵盐，烷基三甲基季铵盐，二烷基二甲基季铵盐等化合物中的一种或混合物；
优选地，所述的烷基三甲基季铵盐为十二烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或混合物；
优选地，所述的磺酸基为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸酯磺酸盐、双芳环醚磺酸盐、二聚磺酸盐等化合物的一种或混合物；
优选地，所述的疏水基为-R，C12-C22，溴代十二烷、溴代十八烷、溴代十六烷、溴代十六烷基苯中的一种或混合物。
2.如权利要求1所述携砂液，其特征在于，所述携砂液由以下组分及其重量份组成：携砂液主剂0.3％-0.6％，余量为水。
3.如权利要求1所述携砂液，其特征在于，所述携砂液还包括交联剂。
4.如权利要求1或3所述携砂液，其特征在于，所述交联剂为有机金属交联剂，更优选的交联剂为有机铝、有机硼中的一种或多种。
5.如权利要求1或3所述携砂液，其特征在于，所述携砂液由以下成分及其重量份组成：
携砂液主剂：0.3％～0.6％，交联剂0.5‰～1‰，余量为水。
6.如权利要求1或3所述携砂液，其特征在于，所述携砂液还包括破胶剂。
7.如权利要求1或6所述携砂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵。
8.如权利要求7所述携砂液，其特征在于，所述携砂液由以下成分及其重量份组成：
携砂液主剂：0.3％～0.6％，交联剂0.5‰～1‰，破胶剂0.5‰～1‰，余量为水。
9.一种携砂液体系，其特征在于，所述携砂液体系包括权利要求2、权利要求5、权利要求7所述携砂液。
10.权利要求1-8任一项所述携砂液及权利要求9所述携砂体系在疏松砂岩敏感性稠油油藏防砂中的应用。
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