本发明涉及油气田开发领域,具体为一种复合抑盐剂、压裂液体系及其制备方法和应用。
背景技术:
1、在油田投入开发以及二次采油工艺中,油层本身能量将不断被消耗,致使油层压力不断下降,地下原油大量脱气,粘度增加,油井产量大大减少,为了保持或提高油层压力,获得较高的采收率,必须对油田进行注水,为了节省水资源,通常采用油田水回注处理。此外,在油田开采过程中,油气井压裂是一项增产措施,通过改善油层的导流能力,实现增产、增注的目的。
2、在油气田生产过程中,由于压力、温度等条件的变化以及水热力学不稳定性和化学不相容性,往往造成地层、砾石填充层、油套管、油气嘴、集输管线等部位结盐。油气田结盐严重影响油气田正常生产,给油气田开发、储气库运行等生产带来巨大的经济损失,严重阻碍油气田开发以及储气库运行。
3、目前盐垢分为可溶性盐垢(氯化钠)和难溶性垢(碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等)两类,并基于此进行相关阻垢剂或抑盐剂的研究。但对于碳酸钠或碳酸氢钠及其复合盐垢尚未见报道。
4、对于特殊可溶性碱性高盐储层,压裂流体进入储层溶蚀盐岩层,采出水矿化度极高,返排过程温度降低,导致井筒中采出水过饱和盐析结垢,堵塞油流通道,严重影响油井正常生产,制约油田勘探开发。添加液体抑盐剂防结盐技术由于操作简单,价格低,见效快等优点受到了广泛关注。由于碱盐与氯化钠在理化性能差异较大,常规的阻垢剂效果不佳,因此针对盐(碱)层压裂后碳酸氢钠/碳酸钠盐析结垢问题,需开发高效的抑盐剂,形成一种高效抑盐析压裂液体系,以缓解井筒结盐。
5、中国发明专利申请cn202010496006.8中公开了一种绿色环保多功能型油气开发用盐垢抑盐剂及其制备方法。抑盐剂一方面可增加氯化钠、碳酸钙以及硫酸钙等盐溶解度,同时可改变这三类盐垢的结晶形态,形成树枝状或雪花状,降低在结晶表面粘附性,可有效防止油气生产过程中上述盐垢在地层与井筒类的沉积,提高油气井生产效率。但主要抑制氯化钠、碳酸钙以及硫酸钙的盐垢,对于碱性碳酸氢钠/碳酸钠型盐垢抑制效果不明确。
6、中国发明专利申请cn201910079709.8中公开公开了一种长效防垢驱油压裂剂及其制备和使用方法,由酸酐、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、阻垢中间体、碳酸氢钠、亚硫酸钠和催化剂制成。其防垢驱油压裂剂对碳酸钙,硫酸钙等难溶盐最高阻垢率可达53-63%,且驱油阻垢时间在6个月左右。但上述阻垢剂主要抑制硫酸钙或碳酸钙等盐垢,对于碱性碳酸氢钠/碳酸钠型盐垢抑制效果不明确。
7、中国发明专利申请cn201310443538.5中提供一种edta二钠作为碳酸钠溶液低温结晶析出抑制剂的应用,但edta二钠只对30℃下20%碳酸钠溶液有较好的抑制析出作用,而新疆玛湖油田风城组储层温度高(90℃以上),碳酸氢钠/碳酸钠含量高(采出水矿化度300000mg/l),地层水ph在8-9.5间,普通抑盐剂在强碱环境中抑盐效果较差,且对碳酸氢钠型盐垢效果不明确。
8、基于此,提出一种复合抑盐剂、压裂液体系应用于油气田开发领域,具有很大的经济效益。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明实际解决的技术问题是提供一种复合抑盐剂、压裂液体系及其制备方法,复合抑盐剂对压裂液体系基液黏度无影响,该压裂液体系能够有效解决盐(碱)储层压后出现井筒结盐堵塞问题。
2、为了达到本发明的上述目的,本发明采用的具体技术方案为:
3、本发明涉及一种复合抑盐剂,原料包括抑盐主剂a与辅剂b,其中所述抑盐主剂a的原料包括丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、疏水缔合单体、链转移剂和引发剂;所述辅剂b选自椰油酸钠、月桂酸钠、棕榈酸钠和edta二钠中的一种或多种。
4、优选地,所述抑盐主剂a与辅剂b的质量比为1:0.05-0.1。
5、优选地,所述抑盐主剂a的粘均分子量为2000-50000。
6、优选地,所述疏水缔合单体为十六烷基三甲基烯丙基氯化铵。
7、优选地,所述链转移剂选自甲酸钠、硫醇和异丙醇中的一种或多种。
8、优选地,所述引发剂包括k2s2o8和na2so3,其中k2s2o8与na2so3的质量比为2:1-2,优选为2:1。
9、优选地,所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、疏水缔合单体、链转移剂溶液和引发剂的质量比为80-120:15-50:1-10:0.003-0.005:0.01-0.08。
10、优选地,上述抑盐主剂a的制备方法包括如下步骤:
11、(1)丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸在水中溶解,调节ph,得单体水溶液;
12、(2)将单体水溶液搅拌加热,加入疏水缔合单体溶液、链转移剂溶液和引发剂溶液,反应,得共聚物溶液;
13、(3)将共聚物溶液冷却、纯化、干燥即得。
14、优选地,步骤(1)中所述调节ph的试剂为质量浓度为20%-40%的naoh溶液,ph为6.5-7.5;步骤(2)中所述加热为加热至50-90℃。
15、优选地,步骤(2)中所述疏水缔合单体溶液的质量浓度为15-25%,优选为20%;所述链转移剂溶液质量浓度为5-15%,优选为10%;所述引发剂溶液的总质量浓度为5-15%,优选为10%。
16、优选地,步骤(2)中所述加入疏水缔合单体溶液的时间为0.5-1h,反应的时间为3-5h。
17、优选地,步骤(3)中所述纯化的试剂为无水乙醇,其中无水乙醇与共聚物溶液体积比为3:0.5-1.5,优选为3:1。
18、抑盐主剂a的反应式如下所示:
19、
20、本发明还涉及一种压裂液体系,压裂液体系的原料包括乳液稠化剂、上述复合抑盐剂、黏土稳定剂、氟碳类助排剂、聚醚类破乳剂和破胶剂。
21、优选地,原料的重量组分为乳液稠化剂0.8%-1.2%、复合抑盐剂0.05%-0.5%、黏土稳定剂0.1%-0.3%、氟碳类助排剂0.1%-0.3%、聚醚类破乳剂0.1%-0.3%和破胶剂0.05%-0.08%,余量为水。
22、优选地,乳液稠化剂为改性聚丙烯酰胺或其衍生物;黏土稳定剂选自氯化钾、氯化铵、氯化胆碱、季铵盐类有机黏土稳定剂中的一种或多种;破胶剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种。
23、本发明还涉及一种压裂液体系的制备方法,包括如下步骤:
24、将乳液稠化剂、复合抑盐剂、黏土稳定剂、氟碳类助排剂、聚醚类破乳剂和破胶剂加入水中,搅拌即得。
25、优选地,加入前将水进行搅拌,转速为400-60000rad/min,加入后搅拌时间为1-5min。
26、本发明还涉及复合抑盐剂或复合抑盐剂压裂液体系或上述压裂液体系制备方法制备方压裂液体系在油气田开发域中的应用。
27、与现有技术相比,本发明的有益效果:
28、1.本发明的复合抑盐剂对压裂液体系基液黏度无影响;
29、2.压裂液体系在高盐(碱)储层中能够彻底破胶,破胶液运动黏度小于5mm2/s;
30、3.压裂液中加入0.05%-0.5%抑盐剂,压裂液破胶液在90℃下溶解混合盐(碳酸氢钠:碳酸钠:氯化钠=4.5:4.5:1(质量比))至饱和再冷却至10℃条件下,抑盐率大于90%;
31、4.本发明对碳酸钠或碳酸氢钠的理化性能基础上,以“静电屏蔽效应+大位阻效应+缔合效应+螯合作用”多种抑制作用协同增效,实现了可溶性碱盐垢的高效抑盐,并构建抑盐压裂液体系,既满足井筒抑盐,又满足常规压裂液技术需求,大大提高作业效率。
1.一种复合抑盐剂,其特征在于,所述复合抑盐剂的原料包括抑盐主剂a与辅剂b,其中所述抑盐主剂a的原料包括丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、疏水缔合单体、链转移剂和引发剂;所述辅剂b选自椰油酸钠、月桂酸钠、棕榈酸钠和edta二钠中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述抑盐主剂a与辅剂b的质量比为1:0.05-0.1。
3.根据权利要求1所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述抑盐主剂a的粘均分子量为2000-50000。
4.根据权利要求1所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述疏水缔合单体为十六烷基三甲基烯丙基氯化铵。
5.根据权利要求1所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述链转移剂选自甲酸钠、硫醇和异丙醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述引发剂包括k2s2o8和na2so3,其中k2s2o8与na2so3的质量比为2:1-2。
7.根据权利要求1所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、疏水缔合单体、链转移剂溶液和引发剂的质量比为80-120:15-50:1-10:0.003-0.005:0.01-0.08。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合抑盐剂,其特征在于,所述抑盐主剂a的制备方法包括如下步骤:
9.根据权利要求8所述的复合抑盐剂,其特征在于,步骤(1)中所述调节ph的试剂为质量浓度为20%-40%的naoh溶液,ph为6.5-7.5;步骤(2)中所述加热为加热至50-90℃。
10.根据权利要求8所述的复合抑盐剂,其特征在于,步骤(2)中所述疏水缔合单体溶液的质量浓度为15-25%;所述链转移剂溶液的质量浓度为5-15%;所述引发剂溶液的总质量浓度为5-15%。
11.根据权利要求8所述的复合抑盐剂,其特征在于,步骤(2)中所述加入疏水缔合单体溶液的时间为0.5-1h,反应的时间为3-5h。
12.根据权利要求8所述的复合抑盐剂,其特征在于,步骤(3)中所述纯化的试剂为无水乙醇,其中无水乙醇与共聚物溶液体积比为3:0.5-1.5。
13.一种压裂液体系,其特征在于,所述的压裂液体系的原料包括乳液稠化剂、权利要求1-12任一项所述的复合抑盐剂、黏土稳定剂、氟碳类助排剂、聚醚类破乳剂、破胶剂和水。
14.根据权利要求13所述的压裂液体系,其特征在于,按重量百分数计,所述原料包括乳液稠化剂0.8%-1.2%、复合抑盐剂0.05%-0.5%、黏土稳定剂0.1%-0.3%、氟碳类助排剂0.1%-0.3%、聚醚类破乳剂0.1%-0.3%和破胶剂0.05%-0.08%,余量为水。
15.根据权利要求13所述的压裂液体系,其特征在于,所述乳液稠化剂为改性聚丙烯酰胺或其衍生物;黏土稳定剂选自氯化钾、氯化铵、氯化胆碱和季铵盐类有机黏土稳定剂中的一种或多种;破胶剂选自过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或多种。
16.一种权利要求13-15任一项所述的压裂液体系的制备方法,其特征在于,包括将乳液稠化剂、复合抑盐剂、黏土稳定剂、氟碳类助排剂、聚醚类破乳剂、破胶剂加入水中,搅拌即得。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述加入前将水进行搅拌,转速为400-600rad/min,加入后搅拌时间为1-5min。
18.一种根据权利要求1-12任一项所述的复合抑盐剂或权利要求13-15任一项所述的压裂液体系或权利要求16-17任一项所述的制备方法制备的压裂液体系在油气田开发领域中的应用。
