CN113214473A - 一种低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法及应用 - Google Patents

一种低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法及应用，属石油化工助剂技术领域。本发明将己二胺和去离子水混合并加热制得己二胺水溶液；然后加入顺丁烯二酸酐进行回流反应3~6后，再经烘干制得淡黄色的聚酰胺。通过聚酰胺制得的降压增注剂能够抑制膨润土膨胀，降低油水界面张力，改变油面的润湿性，降低含油条件下伊利石和石英砂形成模拟岩芯的注入水的压力；解决了现有处理剂一般采用表面活性剂降低界面张力或防膨剂抑制粘土膨胀导致的穿透距离短，效果不佳及措施有效期短的问题，特别适用于低渗透油藏注水井降压增注使用。

Description

一种低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法及应用，属石油化工助剂技术领域。具体地说它是针对低渗透油藏注水井降压增注的难题而开发的一种化学改造流体。
背景技术
我国低渗透油藏储量丰富，但由于目前都采用常规注水开发方式，造成注水压力高，含水上升快，水驱动用程度低等问题，最终导致绝大部分石油剩余在油层中而难以得到开发。低渗透油藏普遍存在孔隙结构复杂、粘土含量高等先天不足，因此，该类油藏在注水开发时的启动压力高；常出现水井注不进、油井采不出的情况，注水波及系数小、水驱油效率差，导致水驱采收率很低，平均只有25%左右。为了提高低渗透油藏的水驱开发效果。需要针对注水井降压增注的难题开展化学改造流体的研究。
油田经注水驱后，剩余油以不连续的油滴或油膜存在于岩石孔隙内，这时油滴所受的一个主要作用力是粘滞力，若使油珠通过砂粒间狭窄通道时，必须使其发生形变，影响其发生形变的主要因素是毛细管力，即油水的界面张力。如果减小了界面张力便减小了油珠形变的阻力，即减小了残余油的剩余量。通常使用表面活性剂水溶液来降低油水界面张力，即降低注水的毛管阻力。由于油层中大都含有一定量的蒙脱石、伊蒙混层等膨胀性粘土矿物及伊利石、高岭石等运移性粘土矿物, 油层注水后膨胀性粘土矿物会发生膨胀并和运移性粘土矿物一起运移, 造成孔喉堵塞, 使注水压力不断升高以致无法注水, 所以在油井转注水前使用粘土稳定剂进行防膨处理是必要的，很多时候在注入水中加入氯化钾或氯化铵作为防膨剂随注水井进入地层。
目前以表面活性剂为降压增注剂的专利比较多，如CN101705081 A，采用孪连季铵盐类表面活性剂注水降压的添加剂，加入浓度为0.05-0.2%，能改变岩石表面润湿性，使油藏变得更加亲水，其组分中含有的N,N’-亚丁基双月桂酰溴化铵、聚羟丙基二甲基氯化铵、组分中聚氧乙烯(7)壬基酚醚NPE-7和山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚；CN 105154051 A采用两性表面活性剂即甜菜碱型两性表面活性剂包括月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十四烷基酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十八烷基酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的一种或多种的组合；CN101538461 B中降压增注剂采用表面活性剂月桂酸单乙醇酰胺；L- 缬氨酸苄酯对甲苯磺酸盐；C8-10烷基葡萄糖苷；亚硝酸钠；维生素A；氟碳表面活性剂FN-2的混合物，能降低油水界面张力、改变岩石的润湿性、抑制粘土膨胀，使注水井井口压力下降5～15 个百分点，提高注入水的渗流能力，达到低渗透油田降压增注。
以防膨剂为降压增注剂也有相关专利，如CN1556169，提供了一种涉及单分子季铵盐化合物作为粘土稳定、防膨、解堵增注制剂的用途。它可使地层粘土和矿物稳定，既可防止粘土膨胀，又可改善地层( 尤其低渗透油藏) 的渗透性，提高水井增注效果和油井的防砂及渗吸作用。从目前公布的文献来看，降压增注所采用的处理剂一般采用表面活性剂降低界面张力或防膨剂抑制粘土膨胀。实践证明，降压增注技术在超低渗透油田现场应用过程中，只通过表面活性剂降压或防膨剂降压，穿透距离短，效果不佳及措施有效期短。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有降压增注剂目前所存在的缺陷和不足，提供一种不仅可以抑制地层中粘土的膨胀性能，抑制水敏地层矿物水化分散，且具有一定的界面和表面活性，以及具有洗油和降低毛细管阻力的功能，从而大幅度降低注水压力，有效提高注水降压增注有效期的聚酰胺的制备方法。
本发明的技术方案是：
一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法，，其特征在于：它包括如下步骤：
1）在容器中加入己二胺和去离子水，在不高于50℃条件下缓慢加热并搅拌，以使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；己二胺的加入量为30wt%~50wt%；去离子水的加入量为10wt %~30wt%；
2）在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为20wt%~40wt%；
3）对混合液进行升温，在温度为70~80℃条件下搅拌回流反应3~6小时，回流反应完成后取出反应物；在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色的聚酰胺；
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
聚酰胺的结构式为：
Figure 696713DEST_PATH_IMAGE001
。
本发明的有益效果在于：
本发明的工艺简单，实用性好，通过本发明的聚酰胺与水混合形成的水溶液（降压增注剂），能够抑制膨润土膨胀，降低油水界面张力，改变油面的润湿性，降低含油条件下伊利石和石英砂模拟岩芯的注入水的压力；解决了现有处理剂一般采用表面活性剂降低界面张力或防膨剂抑制粘土膨胀导致的穿透距离短，效果不佳及措施有效期短的问题，由本发明的聚酰胺制得的降压增注剂经过验证具有如下技术效果：
1、根据“SY/T 5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法”对该注水降压增注剂配制成0.1wt %~0.5wt %浓度的水溶液进行评价，以水溶液总量计，实验结果表明，防膨率可达20%~60%；
2、采用旋转界面张力仪测试该注水降压增注剂配制成0.1wt %~0.5wt %浓度的水溶液，以水溶液总量计，与原油（新疆油田公司提供）的界面张力为0.15mN/m~0.002mN/m；
3、采用接触角测量仪测定硅油处理的云母片表面上水滴的接触角变化，实验结果表明，该注水降压增注剂配制成0.1wt %~0.5wt %浓度的水溶液，以水溶液总量计，可以使硅油处理的云母片的亲油表面转变为亲水性；
4、采用驱替装置对含有伊利石微粒的石英砂模拟岩芯饱和油后进行驱替实验结果表明，含有该注水降压增注剂配制成0.1%~0.5%浓度的水溶液相对于清水可降低注入压力8~30%。
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。
30wt%~50wt%
实施例1
以己二胺为溶质、去离子水为溶剂，在容器中加入物质己二胺50wt%和去离子水20wt%（以反应物总量计），在不高于50℃条件下搅拌并缓慢加热使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为30wt%，（以反应物总量计）；将混合溶液升温，在80℃条件下搅拌回流反应5小时，取出反应物在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色聚酰胺。
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
防膨能力的测定：
按照标准SY/T 5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法（下称：评价方法），测定降压增注剂对蒙脱土的防膨效果，实验中所用油为煤油，水为现场注入水，膨胀率计算公式如下：
Figure 145012DEST_PATH_IMAGE002
式中：
B1——防膨率，％；
V1——蒙脱土在降压增注剂溶液中的膨胀体积，mL；
V2——蒙脱土在水中膨胀体积，mL ；
V0——蒙脱土在煤油中的体积，mL。
降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液进行防膨率的测定，测得防膨率分别达到了22.4%，35.7%，42.1%，说明实施例1降压增注剂能够抑制膨润土膨胀，缓解地层中孔吼道因为膨润土膨胀引起的堵塞，从而使注入压力升高。
界面张力的测定：
采用旋转滴界面张力仪测定上述降压增注剂溶液降低油水界面张力的能力，实验用油为新疆油田公司现场取回的原油(50℃下的粘度为5mPa.s)，的降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，其界面张力分别为0.08mN/m、0.04mN/m、0.01mN/m。
根据毛管准数Nc=Vμ/σ
式中：V为驱替速度；μ为粘度；σ为驱替与油相的界面张力。界面张力的降低有利于提高毛管准数，本领域技术人员可知，毛管准数增加有利于提高水的注入量，说明降压增注剂能够降低注入压力。
接触角的测定：
采用接触角测定仪测定硅油处理的云母片表面上清水的接触角为1340，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液在硅油处理的云母片表面上的接触角为870、650、440，本领域技术人员可知，当接触面由亲油转变为亲水后，水的驱动毛细管力由阻力变为动力，有利于提高水的注入量，降低注入压力。
降压增注剂的降压效果：
以0.05mL/min速度向已经饱和油同时含有伊利石微粒的石英砂模拟岩芯注入清水，至压力稳定后记录压力变化，然后以0.05mL/min 速度注入1倍孔隙体积的0.2wt%降压增注剂，再进行二次水驱，记录注入过程中的压力变化，注入降压增注剂后，二次水驱注入压力大幅度下降，根据一次水驱和二次水驱的稳定压力，计算降压率为14.2％；若采用0.4wt%降压增注剂，降压率为22.4％，说明该降压增注剂具有非常好的降压增注效果。
实施例2
以己二胺为溶质、去离子水为溶剂，在容器中加入物质己二胺40wt%和去离子水20wt%（以反应物总量计），在不高于50℃条件下搅拌并缓慢加热使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为40wt%，（以反应物总量计）；将混合溶液升温，在70℃条件下搅拌回流反应6小时，取出反应物在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色聚酰胺。
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
防膨能力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，进行防膨率的测定，测得防膨率分别达到了18.4%，23.2%，34.7%，说明降压增注剂能够抑制膨润土膨胀，缓解地层中孔吼道因为膨润土膨胀引起的堵塞，从而使注入压力升高。
界面张力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，其界面张力分别为0.05mN/m、0.025mN/m、0.01mN/m，说明降压增注剂能够降低注入压力。
接触角的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液在硅油处理的云母片表面上的接触角为880、720、530，与清水的接触角为1340相比，能够使接触面由亲油转变为亲水，实施例2的降压增注剂有利于降低注入压力。
降压增注剂的降压效果：
根据评价方法，0.2wt%降压增注剂降压率为10.4％，若采用0.4wt%降压增注剂，降压率为17.5％，说明该降压增注剂具有非常好的降压增注效果。
实施例3
以己二胺为溶质、去离子水为溶剂，在容器中加入物质己二胺45wt%和去离子水20wt%（以反应物总量计），在不高于50℃条件下搅拌并缓慢加热使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为35wt%，（以反应物总量计）；将混合溶液升温，在80℃条件下搅拌回流反应6小时，取出反应物在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色聚酰胺。
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
防膨能力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，进行防膨率的测定，测得防膨率分别达到了14.3%，18.7%，29.4%，说明降压增注剂能够抑制膨润土膨胀，缓解地层中孔吼道因为膨润土膨胀引起的堵塞，从而使注入压力升高。
界面张力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，其界面张力分别为0.028mN/m、0.012mN/m、0.008mN/m，说明降压增注剂能够降低注入压力。
接触角的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液在硅油处理的云母片表面上的接触角为680、570、320，与清水的接触角为1340相比，能够使接触面由亲油转变为亲水，降压增注剂有利于降低注入压力。
降压增注剂的降压效果：
根据评价方法，0.2wt%降压增注剂降压率为15.2％，若采用0.4wt%降压增注剂，降压率为24.8％，说明该降压增注剂具有非常好的降压增注效果。
实施例4
以己二胺为溶质、去离子水为溶剂，在容器中加入物质己二胺45wt%和去离子水25wt%（以反应物总量计），在不高于50℃条件下搅拌并缓慢加热使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为30wt%，（以反应物总量计）；将混合溶液升温，在70℃条件下搅拌回流反应6小时，取出反应物在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色聚酰胺。
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
防膨能力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，进行防膨率的测定，测得防膨率分别达到了17.6%，20.2%，33.8%，说明压增注剂能够抑制膨润土膨胀，缓解地层中孔吼道因为膨润土膨胀引起的堵塞，从而使注入压力升高。
界面张力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，其界面张力分别为0.045mN/m、0.032mN/m、0.017mN/m，说明降压增注剂能够降低注入压力。
接触角的测定：
根据评价方法，实施例4的降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液在硅油处理的云母片表面上的接触角为770、650、420，与清水的接触角为1340相比，能够使接触面由亲油转变为亲水，降压增注剂有利于降低注入压力。
降压增注剂的降压效果：
根据评价方法，0.2wt%降压增注剂降压率为11.8％，若采用0.4wt%降压增注剂，降压率为18.7％，说明该降压增注剂具有非常好的降压增注效果。
实施例5
以己二胺为溶质、去离子水为溶剂，在容器中加入物质己二胺50wt%和去离子水15wt%（以反应物总量计），在不高于50℃条件下搅拌并缓慢加热使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为35wt%，（以反应物总量计）；将混合溶液升温，在80℃条件下搅拌回流反应6小时，取出反应物在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色聚酰胺。
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
防膨能力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，进行防膨率的测定，测得防膨率分别达到了11.4%，15.8%，24.3%，说明降压增注剂能够抑制膨润土膨胀，缓解地层中孔吼道因为膨润土膨胀引起的堵塞，从而使注入压力升高。
界面张力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，其界面张力分别为0.016mN/m、0.011mN/m、0.008mN/m，说明降压增注剂能够降低注入压力。
接触角的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液在硅油处理的云母片表面上的接触角为620、480、270，与清水的接触角为1340相比，能够使接触面由亲油转变为亲水，降压增注剂有利于降低注入压力。
降压增注剂的降压效果：
根据评价方法，0.2wt%降压增注剂降压率为17.7％，若采用0.4wt%降压增注剂，降压率为28.4％，说明该降压增注剂具有非常好的降压增注效果。
实施例6
以己二胺为溶质、去离子水为溶剂，在容器中加入物质己二胺50wt%和去离子水10wt%（以反应物总量计），在不高于50℃条件下搅拌并缓慢加热使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为40wt%，（以反应物总量计）；将混合溶液升温，在80℃条件下搅拌回流反应6小时，取出反应物在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色聚酰胺。
以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液，可作为低渗透油藏注水井降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中使用；聚酰胺（溶质）的总百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
防膨能力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，进行防膨率的测定，测得防膨率分别达到了17.4%，22.4%，34.7%，说明降压增注剂能够抑制膨润土膨胀，缓解地层中孔吼道因为膨润土膨胀引起的堵塞，从而使注入压力升高。
界面张力的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液，其界面张力分别为0.011mN/m、0.005mN/m、0.003mN/m，说明降压增注剂能够降低注入压力。
接触角的测定：
根据评价方法，降压增注剂配制成溶质总百分比含量分别为0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%的溶液在硅油处理的云母片表面上的接触角为550、370、220，与清水的接触角为1340相比，能够使接触面由亲油转变为亲水，降压增注剂有利于降低注入压力。
降压增注剂的降压效果：
根据评价方法，0.2wt%降压增注剂降压率为18.7％，若采用0.4wt%降压增注剂，降压率为28.9％，说明该降压增注剂具有非常好的降压增注效果。

Claims (6)

1.一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
1）、在容器中加入己二胺和去离子水，在不高于50℃条件下缓慢加热并搅拌，以使己二胺完全溶解；制得己二胺水溶液；
2）在己二胺水溶液中缓慢加入顺丁烯二酸酐，并继续搅拌使其溶解，制得混合液；顺丁烯二酸酐加入量为20wt%~40wt%；
3）对混合液进行升温，在温度为70~80℃条件下搅拌回流反应3~6小时，回流反应完成后取出反应物；在烘箱中不高于150℃条件下烘干蒸出溶剂，得，淡黄色的聚酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法，其特征在于：步骤1）所述己二胺的加入量为30wt%~50wt%；去离子水的加入量为10wt %~30wt%。
3.根据权利要求1所述的一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法，其特征在于：步骤2）所述顺丁烯二酸酐的加入量为20wt%~40wt%。
4.根据权利要求1所述的一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法，其特征在于：以聚酰胺为溶质与水混合形成水溶液制得降压增注剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于低渗透油藏注水井降压增注聚酰胺的制备方法，其特征在于：降压增注剂中聚酰胺的百分比含量为0.05wt%~0.5wt%。
6.根据权利要求4—5所述降压增注剂在低渗透油藏注水井降压增注作业中的应用。
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