CN112708406A - 生物化学复合解堵剂及其制备方法和应用 - Google Patents

生物化学复合解堵剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物化学复合解堵剂以及其制备方法和应用，主要解决现有解堵剂针对有机堵塞物的解堵效果差、对地层和油井带来伤害、环境污染严重、腐蚀设备和管道等问题。通过采用一种生物化学复合解堵剂，以质量份数计，包含以下组分：A.生物表面活性剂：10～50份；B.化学表面活性剂：5～20份；其中，所述化学表面活性剂选自阴离子‑非离子表面活性剂的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田解堵及降压增注的工业生产中。

Description

生物化学复合解堵剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种油田用解堵剂，特别是一种生物化学复合解堵剂以及其制备方法和应用。
背景技术
石油是重要的非再生性战略资源，在我国能源结构中占据重要地位，同时也是化学工业中不可替代的基本原料，对国家发展和经济建设具有重大意义。随着世界能源需求的日益增长，如何持续增加现有油田的原油产量，同时降低原油采收成本，解决当下石油开采过程中面临的实际问题已经成为国内外石油行业共同关注的重大研究课题。
在石油勘探、开发和持续开采过程中，由于钻井、完井、井下作业和长期采油、注水生产过程中的液体污染和机械杂质沉淀堵塞等其他一系列的原因，不可避免地造成近井地带地层压力升高、渗透率降低、流量减小，致使产油量和注水量下降甚至停产。油井的堵塞问题已经成为我国石油开采过程中不容忽视的问题，如何探索出正确、系统、同时又经济实用的油井解堵方案成为当前极具研究价值和实用价值的课题，同时也是油田企业实现开采过程中降压、增注、增产目的的迫切需求。油井的堵塞原因根据实际造成堵塞的物质不同以及堵塞物的成因不同大致可以分为两类，分别是无机堵和有机堵。造成无机堵的物质主要有水垢、铁锈、铁渣、无机盐、黏土等。造成有机堵的物质主要有残余原油、石蜡与沥青质、聚合物与胶体、乳化作用形成的原位乳液、油性污泥等。
由于油井堵塞的机理复杂、堵塞物种类繁多，因此现有的解堵技术在解决实际油井的堵塞问题时存在着不同程度的不足与缺陷。国内通常采用压裂和酸化的方式进行解堵。压裂的地层造缝效果好，但是单井投资大，并且易水窜。酸化解堵的成本较低，且针对无机堵塞物的解堵效果较好，但是处理半径较小，有效期短，针对性有限，对有机物堵塞效果不明显，同时环境污染严重，对油田管线和地层会产生不同程度的伤害。所以，针对目前国内常规解堵方法的缺陷，以及残余油等有机物堵塞的突出问题，研发出一种行之有效的增溶原油能力强、降低油水界面张力效果显著的解堵剂对提高油田注水开发效果具有重要意义。
生物表面活性剂是一种主要由微生物在代谢过程中产生的具有较高表面活性的物质，与其他表面活性剂相比，生物表面活性剂具有更为突出的表面活性，同时还具有多样的生物活性，以及与化学表面活性剂相比所具备的不可比拟的绿色环保属性，这使其在工业领域的应用前景越来越受到人们的重视。目前生物表面活性剂在石油开采领域的主要应用是提高原油采收率。作为一种微生物的代谢产物，生物表面活性剂在微生物提高原油采收率技术中发挥着重要作用。微生物提高原油采收率技术是将微生物菌液和营养底物注入到地下油层中，或者只注入营养物质激活油层内的微生物，使微生物在油层中生殖繁衍。一方面是利用微生物对原油的直接作用来改善原油的特性，从而提高原油在地层孔隙中的流动性，另一方面是利用微生物在油层中代谢产生的有机酸、聚合物、气体、生物表面活性物质等物质，通过降低油水间的界面张力等来提高原油采收率。生物表面活性剂不仅具有突出的表界面性质，能够有效改善原油的流通性，并且其在极端条件下即高温、高盐、酸性和碱性条件下依然能够稳定存在，同时表面活性不受影响。生物表面活性剂展现出的突出优势使其在油田解堵领域展现出潜在的应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是现有油田解堵技术对解除有机堵塞物特别是残余油造成的堵塞存在不足，难以有效地达到降压增注的目的，提供一种新的生物化学复合解堵剂。该解堵剂能够有效地增溶原油，大幅降低油水界面张力，具有同时降低油水界面张力的能力和良好的增溶原油能力，能够有效解除原油等有机堵塞物造成的注水压力升高、注入量降低的问题，提高油田的注水开发效果，同时降低化学表面活性剂的用量，减少环境污染。
本发明要解决的技术问题之二是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的生物化学复合解堵剂的制备方法。
本发明要解决的技术问题之三是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的生物化学复合解堵剂的应用。
为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种生物化学复合解堵剂，以质量份数计，包含以下组分：
A.生物表面活性剂：10～50份；
B.化学表面活性剂：5～20份；
其中，所述化学表面活性剂选自阴离子-非离子表面活性剂。
上述技术方案中，所述生物表面活性剂为脂肽、鼠李糖脂、海藻糖脂中的一种；更优选为脂肽。
上述技术方案中，所述阴离子-非离子表面活性剂优选为烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸盐；更优选为碳原子数为6～40、EO数为0～40、PO数为0～40的烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸盐。
上述技术方案中，所述生物化学复合解堵剂还优选包含组分：C.增效助剂： 1～30份。
上述技术方案中，所述增效助剂优选C2～C4的二元醇或多元醇；更优选为乙二醇、丙二醇、丙三醇中的至少一种。
上述技术方案中，所述生物化学复合解堵剂还优选包含组分：D.余量份的水；进一步优选：所述生物化学复合解堵剂中，以占所述生物化学复合解堵剂总的质量百分数计，所述生物表面活性剂含量为10％～50％；所述化学表面活性剂含量为 5％～20％；所述增效助剂含量为1％～30％。
上述技术方案中，本发明中的解堵剂在配制时，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水。
为了解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案为：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的生物化学复合解堵剂的制备方法，包括以下步骤：
将所需量的所述生物表面活性剂、所述化学表面活性剂、所述增效助剂和水混合均匀，得到所述的生物化学复合解堵剂。
上述技术方案中，本发明中的解堵剂在配制时，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水。
上述技术方案中，所述制备方法更优选以以下步骤进行：
先将所需量的阴离子-非离子表面活性剂，加入水后搅拌使其溶解完全；向溶解完全的阴离子-非离子表面活性剂溶液中加入所需量的增效助剂，搅拌使其混合均匀；然后加入所需量的生物表面活性剂，搅拌混合均匀；任选补充加入剩余水，达到所需量的水，搅拌混合均匀，得到所述的生物化学复合解堵剂。
为了解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案为：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的生物化学复合解堵剂的应用。
上述技术方案中，所述应用中，以所述生物表面活性剂和化学表面活性剂两者的质量浓度计，所述生物化学复合解堵剂浓度为0.005％～2％。
上述技术方案中，所述应用并无特殊限定，本领域技术人员可以根据现有解堵工艺加以利用。例如但不限定，按原料组分重量百分比配制好生物化学复合解堵剂溶液，用水稀释至有效浓度(以组分A、B的总量计)为0.005％～2％后，将一定量的该降压增注剂溶液注入水井或油井中。
本发明的生物化学复合解堵剂采用生物表面活性剂、化学表面活性剂的组合，以及生物表面活性剂、化学表面活性剂与增效助剂的组合，都起到了良好的协同增效作用，组分之间相互作用，使得该解堵剂可有效增溶原油，并可将油水界面张力降至超低，显著降低油水界面作用，从而降低油水在地层中的流动阻力，起到了良好的解堵作用，可有效降低注入压力。
采用本发明的技术方案，得到的生物化学复合解堵剂，可用于油田的解堵施工，注入该解堵剂后，可有效增溶水井或油井中残余油，增溶参数达到20以上，并且可将油水界面张力降至10-4mN/m数量级，显著降低油水界面作用，从而降低油水在地层中的流动阻力。通过对残余油的增溶作用及超低界面张力有效地提高油田的注水开发效果，物模实验证明该解堵剂可将注入压力降低30％以上，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为物模实验装置示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，以下结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
【实施例1】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法：加入十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠，再加入一定量的配制水后搅拌使其溶解完全；向溶解完全的表面活性剂溶液中加入一定量的乙二醇，搅拌使其混合均匀；加入剩余脂肽，搅拌均匀；补充加入剩余配制水，搅拌混合均匀。
效果评价：
界面张力：用TX-500C旋转滴界面张力仪测定解堵剂有效质量浓度分别为0.005％、0.05％、0.5％、2％与胜利油田胜利采油厂原油样品的油水界面张力。测定温度为80℃，水为模拟地层水，矿化度为29000mg/L。不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：9×10-4mN/m、5×10-4mN/m、2×10-4mN/m、1× 10-4mN/m。
增溶参数：取2mL有效浓度分别为0.1％、0.5％、1.0％、2.0％的解堵剂溶液置于直型螺口玻璃管中，分别加入2mL原油样品，拧紧盖子混合均匀置于80℃恒温空气浴中静置平衡7天，计算得原油增溶参数分别为21、25、29、32。
物模实验：实验装置示意图见附图1。测量原油饱和的岩芯在解堵剂溶液注入前后的注水压力，计算解堵剂溶液注入后其注水压力降低情况。当解堵剂有效浓度分别为0.1％、0.5％、1.0％、2.0％时，注水压力降低比例分别为33％、35％、37％、 43％。
【实施例2】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十四烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.丙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：8×10-4mN/m、5×10-4mN/m、3×10-4mN/m、1×10-4mN/m；原油增溶参数分别为22、25、30、33；注水压力降低比例分别为31％、33％、36％、42％。
【实施例3】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十六烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.丙三醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：7×10-4mN/m、4×10-4mN/m、2×10-4mN/m、1×10-4mN/m；原油增溶参数分别为24、26、31、34；注水压力降低比例分别为34％、34％、35％、38％。
【实施例4】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：1％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：9×10-4mN/m、7×10-4mN/m、5×10-4mN/m、2×10-4mN/m；原油增溶参数分别为20、22、27、30；注水压力降低比例分别为30％、33％、37％、38％。
【实施例5】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：30％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：9×10-4mN/m、6×10-4mN/m、4×10-4mN/m、2×10-4mN/m；原油增溶参数分别为24、25、29、32；注水压力降低比例分别为31％、32％、35％、40％。
【实施例6】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：10％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：9×10-4mN/m、8×10-4mN/m、5×10-4mN/m、3×10-4mN/m；原油增溶参数分别为20、21、25、28；注水压力降低比例分别为30％、30％、31％、36％。
【实施例7】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：50％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：7×10-4mN/m、3×10-4mN/m、1×10-4mN/m、1×10-4mN/m；原油增溶参数分别为26、28、35、39；注水压力降低比例分别为36％、39％、40％、44％。
【实施例8】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：5％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：8×10-4mN/m、6×10-4mN/m、2×10-4mN/m、2×10-4mN/m；原油增溶参数分别为23、25、30、33；注水压力降低比例分别为32％、33％、37％、40％。
【实施例9】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.脂肽：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：20％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：8×10-4mN/m、4×10-4mN/m、2×10-4mN/m、1×10-4mN/m；原油增溶参数分别为25、28、33、34；注水压力降低比例分别为34％、39％、39％、41％。
【实施例10】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.鼠李糖脂：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：9×10-4mN/m、6×10-4mN/m、4×10-4mN/m、3×10-4mN/m；原油增溶参数分别为20、21、24、29；注水压力降低比例分别为30％、31％、33％、36％。
【实施例11】
用于生物化学复合解堵剂各原料的重量百分比为：
A.海藻糖脂：30％；
B.十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸钠：10％；
C.乙二醇：10％；
D.其余为水。
制备方法与实施例1相同
效果评价方法与实施例1相同：不同浓度解堵剂溶液与原油的油水界面张力分别为：9×10-4mN/m、7×10-4mN/m、5×10-4mN/m、3×10-4mN/m；原油增溶参数分别为20、20、24、30；注水压力降低比例分别为30％、30％、34％、35％。

Claims (10)

1.一种生物化学复合解堵剂，以质量份数计，包含以下组分：
A.生物表面活性剂：10～50份；
B.化学表面活性剂：5～20份；
其中，所述化学表面活性剂选自阴离子-非离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述生物化学复合解堵剂，其特征在于，所述生物表面活性剂为脂肽、鼠李糖脂、海藻糖脂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述生物化学复合解堵剂，其特征在于，所述生物表面活性剂为脂肽。
4.根据权利要求1所述生物化学复合解堵剂，其特征在于，所述阴离子-非离子表面活性剂为烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸盐。
5.根据权利要求4所述生物化学复合解堵剂，其特征在于，所述烷基聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚羧酸盐的烷基碳原子数为6～40，EO数、PO数独立优选为0～40中的任意数且不同时为0。
6.根据权利要求5所述生物化学复合解堵剂，其特征在于，所述生物化学复合解堵剂还包含组分：C.增效助剂：1～30份；进一步优选：所述增效助剂优选C2～C4的二元醇或多元醇；更优选为乙二醇、丙二醇、丙三醇中的至少一种。
7.根据权利要求5所述生物化学复合解堵剂，其特征在于，所述生物化学复合解堵剂还包含组分：D.余量份的水；进一步优选：所述生物化学复合解堵剂中，以占所述生物化学复合解堵剂总的质量百分数计，所述生物表面活性剂含量为10％～50％；所述化学表面活性剂含量为5％～20％；所述增效助剂含量为1％～30％；余量为水。
8.一种权利要求1～7任一所述的生物化学复合解堵剂的制备方法，包括以下步骤：
将所需量的所述生物表面活性剂、所述化学表面活性剂、所述增效助剂和水混合均匀，得到所述的生物化学复合解堵剂。
9.一种权利要求1～7任一所述的生物化学复合解堵剂的应用。
10.根据权利要求9所述的生物化学复合解堵剂的应用，其特征在于，所述应用中，以所述生物表面活性剂和化学表面活性剂两者的质量浓度计，所述生物化学复合解堵剂浓度为0.005％～2％。
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