CN112708407B - 适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂及其制备方法和应用，主要解决现有解水锁剂制备条件复杂、经济性差，同时对于低渗透天然气藏解除水锁伤害效果不佳的问题。通过采用一种适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂，以占所述解水锁化学剂总的质量百分数计，由以下组分组成：A.氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂：10％～50％；B.醇：5％～20％；C.其余为水的技术方案，较好地解决了该问题，可用于天然气藏的解水锁的工艺生产中。

Description

适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种天然气田用解水锁化学剂，特别是一种适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂及其制备方法和应用。
背景技术
水锁伤害是天然气藏开采过程中普遍存在的问题。在钻井、完井和天然气田生产过程中，由于钻井液、固井液、完井液以及增产措施中压裂液、酸化液等外来流体侵入储层时很难完全排出，从而使近井地带储层的含水饱和度增加、气相渗透率降低，产生水锁伤害，造成气井产能下降。同时，随着天然气藏开发的进行，储层能量不断衰减，地层压力不断降低，近井地带储层压降梯度不断增大。当压降梯度高于储层原始平衡水相流动所需的启动压差时，近井地带原始平衡状态的水相将发生流动，并以渗流和蒸发的形式向井筒流动，从而在气井井底形成积液。当井底积液不能随气流被带出井口时，将向低渗透产层中的微毛细管孔道产生反向渗吸，使含水饱和度升高，产生水锁伤害，影响气井产能。特别是在低渗透气藏中，由于其储层普遍具有低孔、低渗的特点，气相、液相的流动通道窄，渗流阻力大，液固界面及液气界面的相互作用力大，这使得水锁伤害尤为突出。国内资料显示，低渗透气藏一旦发生水锁效应，渗透率损害率可以达到70％以上，气井产量会降至原来的1/3以下。因此，预防和解除水锁伤害是实现天然气田稳产增产的重要课题。
水锁伤害受到流体表/界面张力、毛细管润湿角的影响，而地层岩石的孔喉半径、地层压力、外来流体侵入深度以及粘度等加剧了水锁伤害的发生。解水锁化学剂就是利用表面活性剂等药剂降低水的表面张力、调控地层强水湿为弱水湿等方式促进天然气藏地层中堵塞水的排出，从而达到解除水锁伤害的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是之一现有解水锁剂制备条件复杂、经济性差，同时对于低渗透天然气藏解除水锁伤害效果不佳的问题，提供一种新的用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂。该解水锁剂能够大幅度地降低水的表面张力，将强水湿固体表面调控为中性润湿，有效恢复产生水锁伤害的天然气藏地层岩心的渗透率。
本发明要解决的技术问题是之二是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的制备方法。
本发明要解决的技术问题是之三是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的应用。
为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂，以占所述解水锁化学剂总的质量百分数计，由以下组分组成：
A.氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂：10％～50％；
B.醇：5％～20％；
C.其余为水。
上述技术方案中，所述氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂的分子通式优选为：
Figure BDA0002245627590000021
其中M-为卤素阴离子中的一种，优选为Cl-、I-中的一种；R1、R2、R3为C1～C4的烷基或取代烷基；取代基优选为羟基；m为1～10中的任意一个整数；n为4～20中的任意一个整数，优选为所述n不包括8。
上述技术方案中，所述醇优选为C1～C4的一元醇、二元醇或多元醇；更优选为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇中的至少一种。
上述技术方案中，本发明中的解水锁剂在配制时，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、河水、天然气田地层水。
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适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的制备方法，包括以下步骤：
将所需量的氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂与水混合溶解，得到表面活性剂溶液，然后加入所需量的醇，搅拌、混合均匀；任选补充加入剩余水，搅拌混合均匀，得到所述的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂。
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适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的应用。
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解水锁化学剂溶液，用水稀释至有效浓度为0.5％～5％后，将一定量的该解水锁剂注入天然气井中。
本发明的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂，采用所述氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂和醇的组合，起到了良好的协同增效作用，组分之间相互作用，可大幅降低水的表面张力，并且可将强水湿表面调控为中性润湿，从而促进地层中堵塞水的排出，可起到良好的解水锁作用。
采用本发明的技术方案，得到的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂，可用于天然气藏的解水锁施工，注入该解水锁剂后，可大幅降低水的表面张力，并且可将强水湿表面调控为中性润湿，从而促进地层中堵塞水的排出。物模实验证明该解水锁剂可恢复岩心渗透率至90％以上，取得了较好的技术效果。
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
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C4F9SO2NH(CH2)10N(CH3)3Cl：10％；
B.甲醇：10％；
C.其余为水。
制备方法：加入氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂，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甲醇，搅拌使其混合均匀；补充加入剩余配制水，搅拌混合均匀。
实施例2
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C20F41SO2NHCH2 N(CH3)2C2H5I：50％；
B.甲醇：20％；
C.其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例3
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C12F25SO2NH(CH2)6NC4H9(C2H5)2I：30％；
B.乙醇：5％；
C.其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例4
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C17F35SO2NH(CH2)3NC3H7(CH3)2Cl：30％；
B.乙二醇：20％；
C.其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例5
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C6F13SO2NH(CH2)9NC4H9(CH3)2Cl：20％；
B.丙醇：10％；
C.其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例6
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C18F37SO2NH(CH2)2N(C3H7)2CH3Cl：30％；
B.丙二醇：20％；
C.其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例7
用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂各原料的重量百分比为：
A.C14F29SO2NH(CH2)5N(C2H5)3I：30％；
B.丙三醇：20％；
C.其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例8
将上述实施例制得解水锁剂稀释至0.5％有效浓度，测试得到其表面张力结果见表1。
表1解水锁化学剂表面张力
实施例 表面张力(mN/m)
1 23.7
2 22.9
3 19.9
4 21.6
5 24.1
6 21.4
7 18.9
实施例9
解水锁化学剂调控地层润湿性的能力以接触角的方法测得。选取亲水的石英片作为测试基质，水与实验用石英片的接触角室温下测得为16.8°。使用上述实施例制得的解水锁化学剂稀释至0.5％有效浓度，将石英片浸没于溶液中2h，取出吹干，测试水与处理后的石英片接触角，结果见表2。
表2解水锁化学剂处理后石英片与水的接触角
实施例 接触角(°)
1 103.5
2 98.8
3 97.3
4 111.0
5 101.6
6 99.3
7 96.2
实施例10
岩心渗透率恢复物模试验选用渗透率0.1mD的人造砂岩进行评价。具体流程如下：岩心清洗，抽真空，饱和地层水；气驱水，建立高温高压条件下地层含气和束缚水饱和度，测试气相渗透率；在出口端反向注入解水锁化学剂直至入口端突破为止；焖井6小时；正向气驱岩心，测试渗透率恢复情况，评价解除水锁效果。结果见表3。
表3物模试验岩心渗透率恢复数据
实施例 渗透率恢复(％)
1 93.1
2 92.8
3 94.3
4 90.9
5 91.9
6 95.0
7 94.2

Claims (6)

1.一种适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂，以占所述解水锁化学剂总的质量百分数计，由以下组分组成：
A.氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂：10％～50％；
B.醇：10％～20％；
C.其余为水；
所述氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂为：
C4F9SO2NH(CH2)10N(CH3)3Cl、C20F41SO2NHCH2N(CH3)2C2H5I、C12F25SO2NH(CH2)6NC4H9(C2H5)2I、C18F37SO2NH(CH2)2N(C3H7)2CH3Cl、C14F29SO2NH(CH2)5N(C2H5)3I、C17F35SO2NH(CH2)3NC3H7(CH3)2Cl、C6F13SO2NH(CH2)9NC4H9(CH3)2Cl中的至少一种；
所述醇为C1～C4的一元醇、二元醇或多元醇；所述一元醇为甲醇、丙醇中的至少一种；所述二元醇为乙二醇、丙二醇中的至少一种；所述多元醇为丙三醇。
2.根据权利要求1所述解水锁化学剂，其特征在于，所述水为去离子水或含无机矿物质的水。
3.根据权利要求2所述解水锁化学剂，其特征在于，所述含无机矿物质的水为自来水、河水、天然气田地层水中的至少一种。
4.一种权利要求1～3任一所述的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的制备方法，包括以下步骤：
将所需量的氟烷基磺酰胺基季铵盐表面活性剂与水混合溶解，得到表面活性剂溶液，然后加入所需量的醇，搅拌、混合均匀；任选补充加入剩余水，搅拌混合均匀，得到所述的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂。
5.一种权利要求1～3任一所述的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的应用。
6.根据权利要求5所述的适用于低渗透天然气藏的解水锁化学剂的应用，其特征在于，所述解水锁化学剂的使用浓度为0.5％～5wt％。
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