CN117821048A - 用于聚合物堵塞的解堵剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种用于聚合物堵塞的解堵剂及应用，属于石油工业中油井增产增注技术领域。该解堵剂包括：氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水。氮氧两性离子具有优异的水合能力，具有优异的润湿性，能够减少聚合物与固体疏水颗粒的黏附性，有助于将聚合物进一步分散，从而恢复聚合物的流动性。并且磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂能够起到增强渗透的作用，通过氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂的协同作用，充分发挥解堵作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油工业中油井增产增注技术领域，具体涉及一种用于聚合物堵塞的解堵剂及应用。
背景技术
在油井采油作业的过程中，通过加入流体，如高粘度的聚丙烯酰胺聚合物，能够提高石油的采收率。但是由于外来流体相关的物理与化学性质，可能会对石油储层与孔隙带来不良影响。比如，其中某些固相颗粒状物质会沿着缝隙进入目标采收的油气储层，破坏石油采收过程的同时也带来堵塞聚集现象。当引入的聚合物与作业的油田地层岩石的物理性质不相容时，可能会导致发生敏感性伤害，如压敏、碱敏、盐敏、水敏等，产生聚合物堵塞现象。除此之外，聚合物还可能会与在石油储层中的物质发生反应，产生沉淀，其中最常见的就是与金属或者非金属离子反应生成无机盐沉淀，在多孔介质中发生滞留现象，产生水锁效应，形成油井聚合物堵塞，导致产量下降。
针对油井聚合物堵塞现象，提出相应的解堵措施，对于提高采收率，降低作业成本，具有重要意义。采用的解决方案大致可以分为四种：物理法、化学法、物理化学法和微生物法。其中，化学解堵技术应用相对更为广泛，是解决油田聚合物堵塞的重要手段之一。
目前，化学解堵技术通过向地层中注入特定的化学剂，被广泛应用于石油领域，来消除油井聚合物堵塞现象。化学解堵技术主要分为酸化、非酸化解堵两种类型。其中，酸化解堵技术主要适用于清除由无机物杂质引起的聚合物堵塞。而非酸化解堵技术则主要用于解决由有机物杂质引起的聚合物堵塞。其中，利用强氧化剂氧化分解聚合物，是目前解决聚合物堵塞的重要方案，但是其对设备的腐蚀性较高，大大增加了维护成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于聚合物堵塞的解堵剂及应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
作为本发明的一个方面，提供了一种用于聚合物堵塞的解堵剂。
作为本发明的另一个方面，提供了一种上述解堵剂在油田开采储层解堵、管道清洁领域中解除聚合物堵塞中的应用。
本发明的上述目的通过以下技术方案来实现。
根据本发明一个方面的实施例，提供一种用于聚合物堵塞的解堵剂，包括：氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水。
根据本发明的一些实施例，解堵剂按质量份数包括5～10份的氮氧两性离子、5～15份的磺酸类阴离子表面活性剂、10～40份的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂以及100份的水。
根据本发明的一些实施例，氮氧两性离子包括十二烷基二甲基氮氧两性离子、十二烷基二羟乙基氮氧两性离子或月桂酰胺丙基氮氧两性离子中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，磺酸类阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，烷基聚氧乙烯醚表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，解堵剂还包括缓蚀剂。优选地，缓蚀剂的质量份数为2～12份。
根据本发明的一些实施例，缓蚀剂包括咪唑类季铵盐。优选地，缓蚀剂具体包括四环咪唑啉季铵盐、多环咪唑啉季铵盐、双子型咪唑啉季铵盐或二苯乙酮咪唑啉季铵盐中的至少一种。
根据本发明另一个方面的实施例，提供一种如上述的解堵剂在油田开采储层解堵、管道清洁领域中解除聚合物堵塞中的应用。
根据本发明的一些实施例，将聚合物堵塞物浸泡入解堵剂中，在50～70℃的条件下，反应20～28h。
根据本发明的一些实施例，聚合物堵塞物与解堵剂的密度比为1:3～1:5。
基于上述技术方案，本发明的用于聚合物堵塞的解堵剂及应用至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
本发明利用氮氧两性离子优异的水合能力，使得解堵剂具有较强的亲水性，当解堵剂用于聚合物解堵时，氮氧两性离子具有较为优异的润湿性，能够降低聚合物和固体的疏水颗粒之间的黏附性，从而有助于将聚合物堵塞物分散，以恢复聚合物的流动性。并且加入的磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂能够起到增强渗透的作用，能够协同增强氮氧两性离子进入聚合物堵塞物的内部，从而有效地发挥解堵作用。并且由于并未使用酸性试剂或者氧化剂，具有较低的腐蚀副作用，从而减少对设备和管道的腐蚀作用，降低维护成本，提高生产效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
相关技术中多采用强氧化剂来氧化分解聚合物，以解决聚合物堵塞问题，但是强氧化剂会带来腐蚀副作用，导致工程和维护方面的问题，并增加运营成本。
有鉴于此，在实现本发明构思的过程中发现，通过在解堵剂中加入氮氧两性离子，能够通过氮氧两性离子较为优异的水合能力，具有优异的润湿性，能够降低聚合物与固体疏水颗粒的黏附性，有助于将聚合物堵塞物进一步分散，从而恢复聚合物的流动性。并且磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂能够起到增强渗透的作用，当同时加入氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水时，通过它们的协同作用，充分发挥对聚合物堵塞物的解堵作用。
具体而言，根据本发明一方面的实施例，提供了一种用于聚合物堵塞的解堵剂，包括：氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水。
根据本发明的一些实施例，利用氮氧两性离子优异的水合能力，当解堵剂用于聚合物解堵时，氮氧两性离子具有较为优异的润湿性，能够降低聚合物和固体的疏水颗粒之间的黏附，有助于将聚合物堵塞物分散，从而恢复聚合物的流动性。并且加入的磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂能够起到增强渗透的作用，其中的磺酸类阴离子表面活性剂具有较强的分散能力，能够与聚合物堵塞物相互作用，使其分散在油水界面中，有助于减少聚合物的聚集并且磺酸类阴离子表面活性剂还能够改善聚合物在油水界面的润湿性。而烷基聚氧乙烯醚表面活性剂具有较好的增强渗透性，能够与聚合物堵塞物相互作用，促进聚合物与油相、水相的接触，提高聚合物的覆盖范围。并且烷基聚氧乙烯醚表面活性剂能够改善流动性，降低聚合物堵塞物在孔隙中的黏附性，减少其聚集和堵塞的情况。另外，烷基聚氧乙烯醚表面活性剂还能够在聚合物表面形成薄膜或包裹层，进一步减少聚合物的黏附和吸附。
在进行本发明相关实验中发现，当仅添加氮氧两性离子和水或者仅添加磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水时，其应用于聚合物堵塞相较于添加氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水的解堵效果较差，这也充分说明了氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水在应用于聚合物解堵中的协同作用。
根据本发明的一些实施例，解堵剂按质量份数包括5～10份的氮氧两性离子、5～15份的磺酸类阴离子表面活性剂、10～40份的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂以及100份的水。例如可以使用氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂的质量比为6：7：25、8：5：25或7：6：30，但并不以此为限。在进行本发明相关实验的过程中发现，当使用以上投加量的氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚表面活性剂时，对聚合物堵塞物的疏通效果相对更好，解堵效果更好。
根据本发明的一些实施例，氮氧两性离子包括十二烷基二甲基氮氧两性离子、十二烷基二羟乙基氮氧两性离子或月桂酰胺丙基氮氧两性离子中的至少一种。在进行本发明相关预实验时发现，使用以上氮氧两性离子时，组成的解堵剂的解堵效果更好。
优选地，氮氧两性离子为十二烷基二羟乙基氮氧两性离子。十二烷基二羟乙基氮氧两性离子具有分散、乳化和润湿的性质，相较于上述其他两种氮氧两性离子，十二烷基二羟乙基氮氧两性离子的解堵效果更好。
根据本发明的一些实施例，磺酸类阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐中的至少一种。在进行本发明相关实验时发现，使用上述磺酸类阴离子表面活性剂时，其增强渗透作用相对更好。
根据本发明的一些实施例，烷基聚氧乙烯醚表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。上述烷基聚氧乙烯醚具有较强的分散作用，有效地防止聚合物的聚集和沉积，并且上述烷基聚氧乙烯醚能够改善流动性和提高聚合物在油水界面的覆盖能力，并且能够增强乳化性，能够有助于将解堵剂形成稳定的乳液，使得聚合物能够更均匀地分散在水相或油相中。
根据本发明的一些实施例，解堵剂还包括缓蚀剂，优选地，缓蚀剂的质量份数为2～12份。缓蚀剂有助于减轻解堵剂对聚合物堵塞的管道设备的腐蚀，缓蚀剂的作用是形成一层保护性的膜，覆盖在例如管道的金属表面上，从而减缓腐蚀的发生，保护管道免受损害。缓蚀剂还能够增加解堵剂的稳定性，保持解堵剂的有效性，从而达到延长使用寿命的目的。缓蚀剂的质量份数例如可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份，但并不以此为限。
根据本发明的一些实施例，缓蚀剂包括咪唑类季铵盐。优选地，缓蚀剂具体包括四环咪唑啉季铵盐、多环咪唑啉季铵盐、双子型咪唑啉季铵盐或二苯乙酮咪唑啉季铵盐中的至少一种。咪唑类季铵盐能够形成一层保护性的膜覆盖在金属管道表面上，阻隔金属与聚合物解堵液之间的直接接触，从而抑制金属的腐蚀反应。咪唑类季铵盐可通过影响电化学反应来阻滞腐蚀过程。它们能够与金属表面发生化学反应，咪唑类季铵盐能够形成稳定的缓蚀膜，防止氧化还原反应的进行，提高腐蚀抑制效果。在潮湿环境中，咪唑类季铵盐还可以形成水合膜，降低金属表面的湿润性，减缓腐蚀的发生。咪唑类季铵盐在水和油的两相系统中都能够发挥作用，增强聚合物解堵液的稳定性。
根据本发明另一方面的实施例，提供了一种如上述的解堵剂在油田开采储层解堵、管道清洁领域中解除聚合物堵塞中的应用。
根据本发明的一些实施例，解堵剂中的氮氧两性离子能够与石油中的苯丙酰胺形成氢键相互作用，其中苯丙酰胺中的羰基的氧原子通过氢键与氮氧两性离子中的氢原子形成相互作用，从而增强氮氧两性离子与石油中苯丙酰胺之间的相互吸引力；并且氮氧两性离子通常带有正或负电荷，在苯丙酰胺中的芳香环也带有π电子云，这种电荷分布使得氮氧两性离子和苯丙酰胺之间发生电荷相互作用。正电荷的氮氧两性离子可以与苯丙酰胺中的π电子云相互作用，而负电荷的氮氧两性离子可以与苯丙酰胺中的正电荷相互作用，从而增加解堵剂和苯丙酰胺之间的相互吸引力。
本发明有利于应用于油田开采储层的解堵，并且由于本发明实施例并未使用酸性试剂或氧化剂，对于地层的伤害低，对管道设备的腐蚀性小，促进油田的开发和生产，提高油田的产量和效益，并且具有较广泛的适用范围。
根据本发明的一些实施例，将聚合物堵塞物浸泡入解堵剂中，在50～70℃的条件下，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃或70℃，但并不以此为限。反应时间例如可以是20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h或28h，但并不以此为限。
根据本发明的一些实施例，聚合物堵塞物与解堵剂的密度比为1:3～1:5，例如可以是1:3、3:10、1:4、3:13或1:5，但并不以此为限。
根据本发明的一些实施例，将本发明实施例的解堵剂应用于油田开采储层解堵时，其效果较为优异，分解率大于90％，并且没有使用酸性药剂或者氧化剂，对于地层的伤害低，将发明实施例的解堵剂应用于管道时，其对金属管道设备的腐蚀性较小。由于本发明实施例的解堵剂的使用无特异性，因此其具有较广的适用范围，有望在不同场景下发挥解堵作用。
以下通过对比例、实施例和相关测试实验及其结果来进一步说明本发明。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。而且，在不冲突的情况下，以下各实施例中的细节可以任意组合为其它可行实施例。
需要注意的是，下述的具体实施例仅作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。下述实施例中使用的化学药品和原料均为市售所得或通过公认的制备方法自制得到。
实施例1：
本实施例1使用的注聚井聚合物堵塞用解堵剂1。以重量份数计，其物料组成如下：6份十二烷基二甲基氮氧两性离子、7份十二烷基磺酸钠、25份辛基酚聚氧乙烯醚、5份四环咪唑啉季铵盐和100份水混合，制得解堵剂1。
取注聚井中采出的部分聚合物堵塞物，将其浸泡在解堵剂1中，聚合物堵塞物与解堵剂1的比例为3:10(m/v)，在60℃条件下，反应24h，通过称重对比聚合物堵塞物分解前后的质量比，可计算得解堵剂1的解堵效率为84.1％。按照行业标准SY/T5405-1996的方案检测解堵剂1的腐蚀率为0.2g/(m2 h)。
实施例2：
本实施例2使用的注聚井聚合物堵塞用解堵剂2。以重量份数计，其物料组成如下：8份十二烷基二羟乙基氮氧两性离子、5份十二烷基磺酸钠、25份辛基酚聚氧乙烯醚、3份二苯乙酮咪唑啉季铵盐和100份水，制得解堵剂2。
取注聚井中采出的部分聚合物堵塞物，将其浸泡在解堵剂2中，聚合物堵塞物与解堵剂2的比例为3:10(m/v)，在60℃条件下，反应24h，通过称重对比聚合物堵塞物分解前后的质量比，可计算得解堵剂2的解堵效率为92.7％。将聚合物堵塞物与解堵剂2的比例调整为3:13(m/v)，解堵剂的解堵效率为98.3％。按照行业标准SY/T5405-1996的方案检测解堵剂1的腐蚀率为0.7g/(m2 h)。
实施例3：
本实施例3使用的注聚井聚合物堵塞用解堵剂3。以重量份数计，其物料组成如下：7份月桂酰胺丙基氮氧两性离子、6份十二烷基磺酸钠、30份辛基酚聚氧乙烯醚、10份多环咪唑啉季铵盐和100份水，制得解堵剂3。
取注聚井中采出的部分聚合物堵塞物，将其浸泡在解堵剂3中，聚合物堵塞物与解堵剂的比例为3:10(m/v)，在60℃条件下，反应24h，通过称重对比聚合物堵塞物分解前后的质量比，可计算得解堵剂3的解堵效率为75.8％。按照行业标准SY/T5405-1996的方案检测解堵剂3的腐蚀率为0.1g/(m2 h)。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于聚合物堵塞的解堵剂，包括：氮氧两性离子、磺酸类阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚表面活性剂和水。
2.根据权利要求1所述的解堵剂，其中，所述解堵剂按质量份数包括5～10份的所述氮氧两性离子、5～15份的所述磺酸类阴离子表面活性剂、10～40份的所述烷基聚氧乙烯醚表面活性剂以及100份的水。
3.根据权利要求1或2所述的解堵剂，其中，所述氮氧两性离子包括十二烷基二甲基氮氧两性离子、十二烷基二羟乙基氮氧两性离子或月桂酰胺丙基氮氧两性离子中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的解堵剂，其中，所述磺酸类阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的解堵剂，其中，所述烷基聚氧乙烯醚表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的解堵剂，其中，所述解堵剂还包括缓蚀剂，优选地，所述缓蚀剂的质量份数为2～12份。
7.根据权利要求6所述的解堵剂，其中，所述缓蚀剂包括咪唑类季铵盐；
优选地，所述缓蚀剂具体包括四环咪唑啉季铵盐、多环咪唑啉季铵盐、双子型咪唑啉季铵盐或二苯乙酮咪唑啉季铵盐中的至少一种。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述的解堵剂在油田开采储层解堵、管道清洁领域中解除聚合物堵塞中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其中，将聚合物堵塞物浸泡入解堵剂中，在50～70℃的条件下，反应20～28h。
10.根据权利要求8所述的应用，其中，所述聚合物堵塞物与所述解堵剂的质量体积比为1:3～1:5。
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