CN113061426B - 气井储层解水锁剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气井储层解水锁剂及其制备方法，属于页岩气开采技术领域，气井储层解水锁剂由以下质量分数的原料组成：阳离子活性剂20‑30％、非离子活性剂20‑25％、柠檬烯15‑20％、纳米材料1‑5％，余量为碳酸二甲酯。本发明通过阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、柠檬烯、纳米材料以及碳酸二甲酯的配合，能够形成超低数量级的界面张力，并且能够形成稳定、丰富的低密度泡沫，在严重水淹的气井中，可以高效的与井底积液混合，继而驱替积液，从而达到解除水锁的目的。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开采技术领域，具体涉及一种气井储层解水锁剂，另外，本发明还涉及上述气井储层解水锁剂的制备方法。
背景技术
页岩气是一种“持续式”聚集的非常规天然气，其赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。
目前页岩气的开采主要是钻井开采，页岩气钻井先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井丛式井、丛式水平井的发展历程，目前水平井已成为页岩气开发的主要钻井方式。但是在页岩气在开采过程中，随着页岩气井生产，压力逐渐降低，导致气井携液能力逐渐减弱，进而造成气井储层气相渗透率降低，形成水锁效应。
水锁效应是指在开采过程中出现外来相在多孔介质中滞留的现象，另外一种不相混溶相渗入储层；或者多孔介质中原有不相混溶相饱和度增大，都会损害相对渗透率，使储层渗透率及油气相对渗透度都明显降低，这种不相混溶相为水相时，这种现象被称作水锁效应。
为了解决上述问题，近几年针对井筒积液问题开展了页岩气泡排项目，随着压力进一步降低，泡排项目规模逐年扩大，进入整体泡排阶段。截至目前2019年之前投产井已基本全面进入低压低产阶段，压力低于3MPa，产量低于3万方/天，导致页岩气井无法依靠自身能量维持生产，而采用泡排、井口频繁放喷、气举助排等方式亦无法稳定生产。
发明内容
基于上述背景问题，本发明旨在提供一种气井储层解水锁剂，能够在严重水淹的气井中高效地与井底积液混合，继而驱替积液，从而达到解除水锁的目的；本发明的另一目的是提供上述气井储层解水锁剂的制备方法。
为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：
气井储层解水锁剂，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：
阳离子活性剂20-30％、非离子活性剂20-25％、柠檬烯15-20％、纳米材料1-5％，余量为碳酸二甲酯。
在一个实施例中，所述气井储层解水锁剂由以下质量分数的原料组成：
阳离子活性剂25-30％、非离子活性剂20-22％、柠檬烯15-17％、纳米材料3-5％，余量为碳酸二甲酯。
在一个实施例中，所述阳离子活性剂选自聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基胺盐酸盐中的一种或多种。
在一个实施例中，所述非离子活性剂选自辛醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、吐温中的一种或多种。
在一个实施例中，所述纳米材料为气相二氧化硅。
本发明解水锁剂中的阳离子活性剂可以降低岩石表面水化膜，起到岩石表面润湿反转的作用，从而提高孔隙有效渗透率；非离子活性剂可以改变地层孔隙润湿性；柠檬烯可以起到降低液相表面张力的作用，进而提高近井带积液流动的能力；纳米材料可以吸附在岩石表面，增强固体表面的亲水性，将近井地带孔隙中的水滴变成吸附在固体表面的水膜，从而为地层孔隙中气的流动提供了通道；碳酸二甲酯可以解除裂缝内有机物堵塞物，提高裂缝导流能力。
本发明通过上述组分的配合及其含量的优化形成的解水锁剂能够形成超低数量级的界面张力，并且能够形成稳定、丰富的低密度泡沫，在严重水淹的气井中，可以高效地与井底积液混合，继而驱替积液，从而达到解除水锁的目的；当各组分缺少一个或组分含量不在上述范围内时，形成的解水锁剂用于气井时，解水锁效果明显降低。
本发明的解水锁剂还通过分散、渗透、减阻、洗涤(排出地层泥沙与淤渣等不溶性固体微粒)等作用使井筒积液形成泡沫，并随气流排出，从而达到增产、稳产的目的。
另一方面，本发明实施例还提供上述气井储层解水锁剂的制备方法，包括以下步骤：将阳离子活性剂、非离子活性剂、柠檬烯、纳米材料、碳酸二甲酯混合均匀即可。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
1、本发明通过阳离子活性剂、非离子活性剂、柠檬烯、纳米材料以及碳酸二甲酯的配合，能够形成超低数量级的界面张力，并且能够形成稳定、丰富的低密度泡沫，在严重水淹的气井中，可以高效的与井底积液混合，继而驱替积液，从而达到解除水锁的目的。
2、本发明的气井储层解水锁剂通过分散、渗透、减阻、洗涤等作用使井筒积液形成泡沫，并随气流排出，从而达到增产、稳产的目的，应用于页岩气开采中时，当天即可使开采量增产1.5万方，效果显著。
3、本发明的气井储层解水锁剂具有耐温性能稳定、清洁环保、价格便宜的优点。
具体实施方式
为了解决现有页岩气开采中存在的水锁效应的问题，本发明提供一种气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：阳离子活性剂20-30％、非离子活性剂20-25％、柠檬烯15-20％、纳米材料1-5％，余量为碳酸二甲酯。
本发明通过阳离子活性剂、非离子活性剂、柠檬烯、纳米材料以及碳酸二甲酯的配合，能够形成超低数量级的界面张力，并且能够形成稳定、丰富的低密度泡沫，在严重水淹的气井中，可以高效的与井底积液混合，继而驱替积液，从而达到解除水锁的目的；应用于页岩气开采中时，可以达到增产、稳产的目的。
接下来将通过具体实施例对本发明进行阐述。
实施例1
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：十六烷基三甲基溴化铵30％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20％、柠檬烯20％、气相二氧化硅5％、碳酸二甲酯25％。
本实施例的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将十六烷基三甲基溴化铵、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、柠檬烯、气相二氧化硅、碳酸二甲酯混合均匀即可。
实施例2
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：十八烷基二甲基苄基氯化铵28％、吐温20 23％、柠檬烯18％、气相二氧化硅4％、碳酸二甲酯27％。
本实施例的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将十八烷基二甲基苄基氯化铵、吐温20、柠檬烯、气相二氧化硅、碳酸二甲酯混合均匀即可。
实施例3
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：聚丙烯酰胺25％、辛醇聚氧乙烯醚22％、柠檬烯17％、气相二氧化硅3％、碳酸二甲酯33％。
本实施例的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将聚丙烯酰胺、辛醇聚氧乙烯醚、柠檬烯、气相二氧化硅、碳酸二甲酯混合均匀即可。
实施例4
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：聚丙烯酰胺10％、十八烷基二甲基苄基氯化铵10％、吐温20 15％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺10％、柠檬烯15％、气相二氧化硅1％、碳酸二甲酯39％。
本实施例的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将聚丙烯酰胺、十八烷基二甲基苄基氯化铵、吐温20、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、柠檬烯、气相二氧化硅、碳酸二甲酯混合均匀即可。
对比例1
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：聚丙烯酰胺25％、辛醇聚氧乙烯醚22％、柠檬烯17％、碳酸二甲酯36％。
对比例1中的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将聚丙烯酰胺、辛醇聚氧乙烯醚、柠檬烯、碳酸二甲酯混合均匀即可。
对比例2
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：聚丙烯酰胺47％、柠檬烯17％、气相二氧化硅3％、碳酸二甲酯33％。
对比例2中的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将聚丙烯酰胺、柠檬烯、气相二氧化硅、碳酸二甲酯混合均匀即可。
对比例3
气井储层解水锁剂，由以下质量分数的原料组成：聚丙烯酰胺25％、辛醇聚氧乙烯醚22％、气相二氧化硅3％、碳酸二甲酯50％。
对比例3中的气井储层解水锁剂的制备方法在于，将聚丙烯酰胺、辛醇聚氧乙烯醚、气相二氧化硅、碳酸二甲酯混合均匀即可。
对照组：对照组采用常规解水锁剂，购买自广汉市华星新技术开发研究所。
为了验证本发明的效果，对实施例3、对比例1-3以及对照组的气井储层解水锁剂进行试验，5组试验选用的井均在相同条件下选择，井深为5000m左右，属于同一区块内测试。
具体测试方法是：记录注入解水锁剂前1天的套压、日产气量和日产水量，然后在试验当天向井内注入解水锁剂，注入方法为常规注入方法(每口井注入7t，2天后再注入2t)，记录加注15日后(从首次注入日计算)的套压、日产气量和日产水量，并计算解水锁带来的增产率，增产率按下式计算：
增产率＝(解水锁剂注入后15日的日产气量-注入前的日产气量)/注入前的日产气量×100％测试结果如下表所示。
表1实施例3、对比例1-3以及对照组的解水锁剂的应用效果表
从上表可以看出，本发明的解水锁剂可以增产347％，相较于常规的解水锁剂，具有显著的增产效果。
对比实施例3和对比例1可以看出，不添加气相二氧化硅的解水锁剂的解水锁效果明显变差，这是因为气相二氧化硅可以吸附在岩石表面，为地层孔隙中气的流动提供了通道，进而使页岩气能够顺利排出，从而提高产气量。
对比实施例3和对比例2可以看出，只添加阳离子表面活性剂的解水锁剂的效果差于添加阳离子、非离子表面活性剂的解水锁剂的效果，说明阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂存在协同增效的作用。
对比实施例3和对比例3可以看出，不添加柠檬烯的解水锁剂的效果低于添加柠檬烯的解水锁剂的效果，因为柠檬烯可以降低液相表面张力的作用，进而提高近井带积液流动能力，从而使积液有效排出。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.气井储层解水锁剂，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：
阳离子活性剂20-30％、非离子活性剂20-25％、柠檬烯15-20％、纳米材料1-5％，余量为碳酸二甲酯，所述阳离子活性剂选自聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基胺盐酸盐中的一种或多种，所述非离子活性剂选自辛醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、吐温中的一种或多种，所述纳米材料为气相二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的气井储层解水锁剂，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：
阳离子活性剂25-30％、非离子活性剂20-22％、柠檬烯15-17％、纳米材料3-5％，余量为碳酸二甲酯。
3.一种如权利要求1或2所述的气井储层解水锁剂的制备方法，其特征在于，将阳离子活性剂、非离子活性剂、柠檬烯、纳米材料、碳酸二甲酯混合均匀即可。
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