CN112724953A - 一种纳米降压增注驱油降粘一体剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米降压增注驱油降粘一体剂及其制备方法和应用，该一体剂的原料组成包括：5.0％‑10.0％的油溶性梳状聚合物，5.0％‑10.0％的三乙烯四胺六乙酸，8.0％‑10.0％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸，8.0％‑10.0％的单乙醇胺，5.0％‑10.0％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，20.0％‑25.0％的二甲苯，3.0％‑5.0％的双十八烷基二甲基氯化铵，10.0％‑15.0％的壬基酚聚氧乙烯醚TX‑15，15.0％‑20.0％的甲醇和余量的水。本发明还提供了上述一体剂的制备方法。本发明的纳米降压增注驱油降粘一体剂用于注水井添加剂，加剂量为0.1％‑0.3％即可即有效降低油水界面张力至10‑3mN/m级，有效消除地层中硫酸钡锶及有机垢造成的地层堵塞，同时可有效降低原油粘度和凝点60％以上，有效提高油井的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于油藏开采技术领域，具体涉及一种纳米降压增注驱油降粘一体剂及其制备方法和应用。
背景技术
低渗透油田具有渗透率低、孔隙度小、储层吸水能力低等特性，加之油层中粘土矿物遇水膨胀和注入水的水质与油层不配伍等因素导致油层产生伤害，致使注水压力不断上升，在注水井附近形成高压区。同时长期高压注水易导致套管损坏，水井欠注易导致储层产生应力敏感效应，严重制约了该类难动用储量的注水开发效果。
国内外近期研究表明，除注入水中含有的少量固体悬浮物(如机械杂质、粘土、腐蚀产物)会伤害注水井的注水性能外，低渗透油田注水开发过程中油流被孔喉截断、油膜变为油滴以及注入水中携带的微量乳化油均会逐渐降低水相相对渗透率，增大注水压力。
目前，解决低渗透油藏注水井注入困难的主要措施是采用压裂、酸化技术、活性水增注和纳米聚硅增注四项技术，该技术很大程度上改善了低渗透油藏生产的低效状态，但也暴露出一系列的问题。
常用的酸化增注处理半径小，有效期短，只能解决近井地带的问题，无法解决对远距离污染及孔喉等的堵塞；压裂增注成本偏高，重复性不高，二次改造的效果不能够达到满意的结果，压裂增注易沟通裂缝导致水窜；活性水增注工艺简单，降压率高，洗油效率高，现场作业简单，成本低，但也存在活性剂油藏的匹配性等问题；纳米聚硅增注效果显著、施工便捷、无污染，但制备工艺复杂难以大规模生产，且成本过高。
无碱二元复合驱油技术(聚合物-表面活性剂驱油技术)是三次采油的重要技术之一。在无碱复合驱油体系中，表面活性剂对于降低油水界面张力(IFT)起着至关重要的作用。仅依靠单纯的表面活性剂体系，很难达到低界面张力(10-2mN/m)。
由于现有的解决低渗透油藏注水井注入困难的主要措施注入效果还不够好，因此亟需开发一种新的技术方案，提高注入效果，进而提高油井的生产效率。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种纳米降压增注驱油降粘一体剂及其制备方法和应用，本发明能够提高注水井的注水效率，通过降低原油的粘度和凝点，有效提高油井的生产效率。
为了实现上述技术目的，本发明提供了以下技术方案：
一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，以质量百分数计，其原料组成包括：5.0％-10.0％的油溶性梳状聚合物、5.0％-10.0％的三乙烯四胺六乙酸、8.0％-10.0％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸、8.0％-10.0％的单乙醇胺、5.0％-10.0％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱、20.0％-25.0％的二甲苯、3.0％-5.0％的双十八烷基二甲基氯化铵、10.0％-15.0％的壬基酚聚氧乙烯醚TX-15、15.0％-20.0％的甲醇和余量的水，所有原料的质量百分数之和为100％。
优选的，所述油溶性梳状聚合物为聚乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯。
优选的，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的界面张力为4.5×10-3mN/m～5×10-3mN/m。
优选的，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的原油降粘率62％～68％。
优选的，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的原油凝点幅度为11～13℃。
优选的，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的pH值为6.8～7.1。
优选的，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的防膨率为65％～68％，缩膨率为33％～35％。
优选的，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的硫酸钙垢阻垢率为91％～93％；硫酸钡(锶)垢阻垢率为90％～92％；溶蜡量为135～142mg/mL；60℃硫酸钡溶解量为126～130mg/mL。
本发明如上所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的制备方法，包括如下过程：
将油溶性梳状聚合物、三乙烯四胺六乙酸、二亚已基三胺五亚甲基磷酸、椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱和二甲苯、双十八烷基二甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚TX-15和水搅拌混合均匀后，再加入单乙醇胺进行反应，反应结束后再加入甲醇，降至室温得到所述纳米降压增注驱油降粘一体剂。
优选的，上述的搅拌时间为30分钟，加入单乙醇胺进行反应30分钟。
本发明如上所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的应用，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂用于注水井的注入过程，在注水井注入时，将所述纳米降压增注驱油降粘一体剂直接加入到注水管线中，加入比例为注入水体积的0.1％-0.3％。
本发明具有如下有益效果：
本发明的纳米降压增注驱油降粘一体剂中，电负性较大的N，O杂原子以及杂原子上未共用电子对，与金属缺电子d轨道反馈成键，与钡、锶等元素形成络合物，从而消除硫酸钡锶垢形成的堵塞物。本发明能高效抑制碳酸钙、硫酸钡锶等形成沉淀，其中，对碳酸钙、硫酸钡锶垢的阻垢率大于90％；并能在24小时后溶解硫酸钡锶形成的堵塞物，硫酸钡溶解量大于120mg/mL。本发明的纳米降压增注驱油降粘一体能够可有效消除蜡质对地层的堵塞，溶蜡量达到136mg/mL以上，并能够以预防地层温度降低时形成的新的堵塞。本发明的纳米降压增注驱油降粘一体剂能够有效降低储层表界面张力，表界面张力最小能够达10-3级别，能够提高水相渗透率和注入水的洗油效率。本发明的纳米降压增注驱油降粘一体剂能够有效降低原油的粘度和凝点，降粘率达到64.3％，原油凝点降低11℃，提高原油在地层中的运移速率，有效提高油井的生产效率。本发明的纳米降压增注驱油降粘一体剂在注入水中均匀的加入使用，不需要现场配制，因此使用更加方便。
本发明纳米降压增注驱油降粘一体剂在制备时，将油溶性梳状聚合物、三乙烯四胺六乙酸、二亚已基三胺五亚甲基磷酸、椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱和二甲苯、双十八烷基二甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚TX-15和水搅拌混合均匀后，再加入单乙醇胺进行反应，反应结束后再加入甲醇，降至室温得到所述纳米降压增注驱油降粘一体剂。该制备工艺中，先加分子量大的物质，搅拌均匀后加入互溶剂，能够确保最终形成的一体剂是均匀溶液。
本发明纳米降压增注驱油降粘一体剂在应用时，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂作为注水井添加剂，直接加入到注水管线中，能够有效消除垢和有机物造成的地层堵塞，迅速降低油水界面张力，使油滴容易变形，通过吼道时的阻力减小，从而降低注入水的流动阻力，起到降压增注作用。使岩心表面润湿性由强亲水转变为弱亲水或中性润湿，使得水流与孔壁的粘附功降低，降低了岩石表面的粗糙度，从而降低了注水摩阻，同时降低了原油粘度和原油凝点，可进一步提高水驱开发效果。
附图说明
图1为本发明中纳米降压增注驱油降粘一体剂粒径分布图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
针对现有降压增注剂的优良特性及其存在问题，通过不同表面活性剂产生的协同增效作用，界面张力可以降低至10-3mN/m级。将微乳液机理、螯合除垢机理、原油降粘降凝机理和降压增注机理结合起来，本发明开发出了一种溶蜡量为135～142mg/mL，硫酸钡溶解量为126～130mg/mL，原油降粘率达到62％～68％，原油凝点降低至11℃且具有较好防垢除垢和降凝降粘等性能的纳米降压增注驱油降粘一体剂。
本发明提供一种注水井用的纳米降压增注驱油降粘一体剂，在注入水中均匀的加入纳米降压增注驱油降粘一体剂，通过降低油水界面张力和二甲苯的相似相溶机理，提高水相渗透率和注入水的洗油效率，利用螯合除垢机理消除地层硫酸钡锶等垢的堵塞，提高注水井的注水效率，通过降低原油的粘度和凝点，有效提高油井的生产效率。
本发明注水井用的纳米降压增注驱油降粘一体剂的总质量为100％计，其原料组成包括：5.0％-10.0％的油溶性梳状聚合物，5.0％-10.0％的三乙烯四胺六乙酸，8.0％-10.0％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸，8.0％-10.0％的单乙醇胺，5.0％-10.0％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，20.0％-25.0％的二甲苯，3.0％-5.0％的双十八烷基二甲基氯化铵，10.0％-15.0％的壬基酚聚氧乙烯醚TX-15，15.0％-20.0％的甲醇和余量的水，该纳米降压增注驱油降粘一体剂中各原料的质量百分比之和为100％。
上述一体剂中，优选地，该纳米降压增注驱油降粘一体剂可有效降低油水界面张力至10-3mN/m级，溶蜡量为135～142mg/mL，硫酸钡溶解量为126～130mg/mL，原油降粘率达到62％～68％，原油凝点降低至11℃。
本发明纳米降压增注驱油降粘一体剂的制备方法，包括以下过程：
在反应釜中依次加入油溶性梳状聚合物、三乙烯四胺六乙酸、二亚已基三胺五亚甲基磷酸、椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱和二甲苯、双十八烷基二甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚TX-15和水搅拌30分钟后，加入单乙醇胺反应30分钟再加入甲醇，降至室温得到所述纳米降压增注驱油降粘一体剂。
本发明的纳米降压增注驱油降粘一体剂用于注水井作业，该纳米降压增注驱油降粘一体剂用于注水井作业时，直接加入到注水管线中，加入比例为注入水体积的0.1％-0.3％。
实施例1
本实施例提供了一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，该纳米降压增注驱油降粘一体剂的原料组成包括10％的聚乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯，10％的三乙烯四胺六乙酸，10％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸，10％的单乙醇胺，10％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，25％的二甲苯，5％的双十八烷基二甲基氯化铵，15％的壬基酚聚氧乙烯醚TX-15，20％的甲醇，余量为水。
本实施例还提供了上述纳米降压增注驱油降粘一体剂的制备方法，具体包括以下步骤：
在反应釜中依次加入聚乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯，三乙烯四胺六乙酸，二亚已基三胺五亚甲基磷酸，椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱和二甲苯，双十八烷基二甲基氯化铵，壬基酚聚氧乙烯醚TX-15和水搅拌30分钟后，加入单乙醇胺反应30分钟再加入甲醇，降至室温得到纳米降压增注驱油降粘一体剂。
在室内对本实施例的上述一体剂的性能进行了测试。其质量技术指标如下：
外观：常温下为无色透明液体；
pH值：6.8；
防膨率68％；
缩膨率35％；
硫酸钙垢阻垢率91％；
硫酸钡(锶)垢阻垢率90％；
溶蜡量142mg/mL
界面张力5×10-3mN/m
60℃硫酸钡溶解量130mg/mL。
原油降粘率62％
原油凝点幅度11℃
粒径：实验采用Malvern Zetasizer Nano ZS90纳米粒径电位分析仪对纳米降压增注驱油降粘一体剂进行测试，测试样品浓度为0.3％，测试结果如下图1所示。
由图1数据分析可知，纳米降压增注驱油降粘一体剂粒径分布图呈单峰分布在100nm左右，表明该一体剂的粒径分布范围较窄，规整度较高，防蜡组分和有机组分在水中分布均匀，可更快速与原油及有机垢反应。
现场试验情况：
2017年1月，纳米降压增注驱油降粘一体剂首次在ZB油田进行现场试验，至2017年12月，试验2井次，有效率为100％，注水井累计增注3584m3，注水压力平均降低7.2MPa，对应油井12口，见效8口，累计增油652t，有效解决了低渗、特低渗油藏水井增注难题。
实施例2
本实施例提供了一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，该纳米降压增注驱油降粘一体剂的原料组成包括8％的聚乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯，8％的三乙烯四胺六乙酸，9％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸，9％的单乙醇胺，9％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，23％的二甲苯，4％的双十八烷基二甲基氯化铵，13％的壬基酚聚氧乙烯醚TX-15，18％的甲醇，余量为水。
在室内对本实施例的上述一体剂的性能进行了测试。其质量技术指标如下：
外观：常温下为无色透明液体；
pH值：7.1；
防膨率65％；
缩膨率33％；
硫酸钙垢阻垢率93％；
硫酸钡(锶)垢阻垢率92％；
溶蜡量135mg/mL
界面张力4.5×10-3mN/m
60℃硫酸钡溶解量126mg/mL。
原油降粘率66％
原油凝点幅度13℃
现场试验情况：
2017年6月，纳米降压增注驱油降粘一体剂在HJ油田进行现场试验，至2018年6月，试验5井次，有效率为100％，注水井累计增注4556m3，注水压力平均降低5.3MPa，对应油井28口，见效20口，累计增油1743t，有效解决了超低渗油藏水井增注难题。
实施例3
本实施例提供了一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，该纳米降压增注驱油降粘一体剂的原料组成包括5％的聚乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯，5％的三乙烯四胺六乙酸，8％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸，8％的单乙醇胺，5％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，20％的二甲苯，3％的双十八烷基二甲基氯化铵，10％的壬基酚聚氧乙烯醚TX-15，15％的甲醇，余量为水。
在室内对本实施例的上述一体剂的性能进行了测试。其质量技术指标如下：
外观：常温下为无色透明液体；
pH值：7.1；
防膨率63％；
缩膨率31％；
硫酸钙垢阻垢率92％；
硫酸钡(锶)垢阻垢率91％；
溶蜡量131mg/mL
界面张力4.2×10-3mN/m
60℃硫酸钡溶解量123mg/mL。
原油降粘率62％
原油凝点幅度11℃
现场试验情况：
2019年6月，纳米降压增注驱油降粘一体剂在AS油田进行现场试验，至2020年6月，试验4井次，有效率为100％，注水井累计增注4156m3，注水压力平均降低4.4MPa，对应油井23口，见效18口，累计增油1528t，有效解决了超低渗油藏水井增注难题。
Claims (10)
1.一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，以质量百分数计，其原料组成包括：5.0％-10.0％的油溶性梳状聚合物、5.0％-10.0％的三乙烯四胺六乙酸、8.0％-10.0％的二亚已基三胺五亚甲基磷酸、8.0％-10.0％的单乙醇胺、5.0％-10.0％的椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱、20.0％-25.0％的二甲苯、3.0％-5.0％的双十八烷基二甲基氯化铵、10.0％-15.0％的壬基酚聚氧乙烯醚TX-15、15.0％-20.0％的甲醇和余量的水。
2.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述油溶性梳状聚合物为聚乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯。
3.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的界面张力为4.5×10-3mN/m～5×10-3mN/m。
4.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的原油降粘率62％～68％。
5.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的原油凝点幅度为11～13℃。
6.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的pH值为6.8～7.1。
7.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的防膨率为65％～68％，缩膨率为33％～35％。
8.根据权利要求1所述的一种纳米降压增注驱油降粘一体剂，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的硫酸钙垢阻垢率为91％～93％；硫酸钡(锶)垢阻垢率为90％～92％；溶蜡量为135～142mg/mL；60℃硫酸钡溶解量为126～130mg/mL。
9.权利要求1-8任意一项所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
将油溶性梳状聚合物、三乙烯四胺六乙酸、二亚已基三胺五亚甲基磷酸、椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱和二甲苯、双十八烷基二甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚TX-15和水搅拌混合均匀后，再加入单乙醇胺进行反应，反应结束后再加入甲醇，降至室温得到所述纳米降压增注驱油降粘一体剂。
10.权利要求1-8任意一项所述纳米降压增注驱油降粘一体剂的应用，其特征在于，所述纳米降压增注驱油降粘一体剂用于注水井的注入过程，在注水井注入时，将所述纳米降压增注驱油降粘一体剂直接加入到注水管线中，加入比例为注入水体积的0.1％-0.3％。
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