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一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法和应用与流程

2021-02-02 18:02:58|417|起点商标网
本发明属于油气田开发工程
技术领域:
,具体涉及一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法和应用。
背景技术:
:在油气田开发中,泡沫流体在钻井、地层压裂、提高采收率、气井排液等方面都有着广泛的应用,泡沫具有摩阻低、滤失低、密度低、对地层伤害小的特点,在钻井中针对孔隙或裂缝性低压地层井漏、井塌及油气层损害,具有优良的效果;泡沫压裂,在压裂后液易于返排,对地层污染少,是一种较好的压裂液;在驱油过程中,对高渗层有封堵作用,对低渗层有扩大波及体积效果;泡排也是在气井中排除井底积液、使天然气井筒采气通畅的常用方法。泡沫的起泡性能受多种因素的影响,如,温度,压力,原油以及矿化度等,随着地层性质的不同,泡沫的气泡性能会发生很大的改变。要使起泡剂达到理想的效果,必须获得起泡能力强,半衰期长的稳定泡沫。为了获得起泡能力和稳泡能力均较好的泡沫体系,国内外学者对表面活性剂的合成、复配做了很多研究,但所得到的半衰期在地层条件下很难满足要求,为了改善这一不足之处,开始在泡沫基液中加入聚合物、黏土颗粒等以提高整个体系的粘度,从而提高泡沫的稳定性,但又会使起泡能力降低,同时增粘剂颗粒较大时容易堵塞低渗地层。因此,找到一种既不影响起泡体积,还能增加半衰期,同时适应低渗高盐地层的低成本泡沫配方变得非常重要。中国专利cn102746841a公开了一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法,由阴离子表面活性剂、改性二氧化硅纳米颗粒、反离子盐、水组成,但是,该技术缺点是不耐高盐度环境,溶液中随着盐度的升高,起泡体积和半衰期快速下降。中国专利cn105038756a公开了一种驱油用添加亲水型纳米颗粒的二氧化碳泡沫体系及其制备方法,其中,亲水型二氧化硅颗粒加量较大,直接加入水中放置一段时间后易产生团聚使得该颗粒沉降,失去作用。中国专利cn103694983a公开一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用,其中,黏土颗粒加量较大,很容易沉淀失效,且不耐高盐,不适合在低渗层下使用。中国专利cn109880118a公开了一种木素型纤维纳米纤丝材料、基于该材料的稳定泡沫体系及其制备方法和应用,所述稳泡剂经过合成制得,合成材料增加了起泡体系成本,且木素型纤维纳米纤丝直径为纳米级,但长度达到数百微米的材料,聚集后易堵塞低渗孔道,产生不良后果。技术实现要素:针对现有技术的缺陷,本发明提供一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法,同时,本发明还提供所述起泡剂用于制备泡沫体系的应用,所述起泡剂制备的泡沫体系半衰期长,适合在高矿化度下使用。一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.2-0.4%,十二烷基硫酸钠0.12-0.2%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.025~0.06%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有7-9wt%的无机盐;所述无机盐为氯化钠、氯化钙、氯化镁三者的混合物,或者氯化钠;其中,所述混合物中氯化钠的重量比大于90%,氯化钙、氯化镁为任意比例;组分b:ph调节剂;所述组分b的量以调节组分a的ph至6-7为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比(1-2)g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂中,搅拌,超声处理30min,然后静置24h以上至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液;所述分散剂为小分子胺或者小分子醇胺。优选地,所述小分子胺为1,3-丙二胺或四甲基丙二胺。优选地,所述小分子醇胺为二甲基乙醇胺。优选地,所述ph调节剂为醋酸、硝酸或者co2气体。所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠、无机盐依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6-7,搅拌即可。所述起泡剂用于制备泡沫体系的应用,制备泡沫体系的步骤如下:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠、无机盐依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6-7,搅拌即可,得到所述起泡剂;(4)将步骤(3)得到的起泡剂在7000-10000r/min转速下搅拌2-5min,即得到泡沫体系。本发明的优点:1、本发明提供的起泡剂,纳米级粉煤灰漂珠分散液,起到稳泡作用,利用了废弃的粉煤灰,成本低;在低渗油田中使用时,相较于直接添加的粉煤灰,具有粒径小、不易沉淀、不会堵塞低渗层中细小孔隙的优势;2、起泡效果好,纳米级粉煤灰漂珠分散液中,纳米级粉煤灰漂珠与分散剂起协同作用,使得制备的泡沫体系半衰期长;3、适合在高矿化度下使用,直接使用污染程度较低的高矿化度采出水配制起泡剂,也可以达到预期的起泡效果,降低用水成本;4、纳米级粉煤灰漂珠分散液中,纳米级粉煤灰漂珠可以在较长时期内保持悬浮在分散液中,不产生聚集沉淀,大大延长了该产品的使用有效期限。具体实施方式实施例11.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.2%,十二烷基硫酸钠0.2%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.03%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有9wt%的氯化钠;组分b:ph调节剂,为醋酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂四甲基丙二胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h使溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌2min,即得泡沫体系,起泡体积为350ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为31min。实施例21.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.2%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.06%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有9wt%的氯化钠;组分b:ph调节剂,为醋酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比2g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂四甲基丙二胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌5min,即得泡沫体系,起泡体积为370ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为55min。实施例31.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.12%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.038%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有7wt%的无机盐;所述无机盐为质量比为68:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为醋酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至7为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1.5g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂1,3-丙二胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌4min,即得泡沫体系,起泡体积为540ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为25min。实施例41.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.12%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.038%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有8wt%的无机盐,所述无机盐为质量比为78:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为醋酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂1,3-丙二胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌4min,即得泡沫体系,起泡体积为360ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为58min。实施例51.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.12%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.05%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有7wt%的无机盐;所述无机盐为质量比为68:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为醋酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂二甲基乙醇胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌5min,即得泡沫体系,起泡体积为620ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为35min。实施例61.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.12%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.05%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有8wt%的无机盐,所述无机盐为质量比为78:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为硝酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂二甲基乙醇胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌5min,即得泡沫体系,起泡体积为430ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为49min。实施例71.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.3%,十二烷基硫酸钠0.15%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.025%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有9wt%的无机盐,所述无机盐为质量比为88:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为co2;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂二甲基乙醇胺中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌5min,即得泡沫体系,起泡体积为450ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为38min。对比例1-7不添加粉煤灰,用各个实施例对应的分散剂直接替代纳米级粉煤灰漂珠分散液,其他与各实施例相同,对实施例1-7分别设置对比例1-7。比如:对比例11.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.2%,十二烷基硫酸钠0.2%,分散剂四甲基丙二胺0.03%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有9wt%的氯化钠;组分b:ph调节剂,为醋酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准。2.所述起泡剂的制备方法:将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠、分散剂依次加入到高矿化度水中,搅拌,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌2min,即得泡沫体系,起泡体积为390ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为23min。对比例8用常规粉煤灰的分散剂1,3-丙二醇来代替实施例6中的分散剂二甲基乙醇胺,其他同实施例6;1.一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.12%,纳米级粉煤灰漂珠分散液0.05%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有8wt%的无机盐,所述无机盐为质量比为78:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为硝酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述纳米级粉煤灰漂珠分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径0.05-500μm的粉煤灰加入到分散剂1,3-丙二醇中,搅拌,超声处理30min,然后静置48h至溶液分层,分离出上清液即为纳米级粉煤灰漂珠分散液。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备纳米级粉煤灰漂珠分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌5min,即得泡沫体系,起泡体积为380ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为35min20s。对比例9因为粉煤灰自身难以自由分散在水中,为了证明本发明纳米级粉煤灰漂珠分散液的作用,用商用水溶性50nmsio2粉末代替粉煤灰,用自来水代替分散剂,制备得到sio2粉末分散液,其他同实施例6,具体如下:1.一种起泡剂,包括组分a和组分b,组分a:按照重量百分比100%计,包括以下组分:脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠0.4%,十二烷基硫酸钠0.12%,50nmsio2粉末分散液0.05%,其余为高矿化度水;所述高矿化度水中含有8wt%的无机盐,所述无机盐为质量比为78:1:1的氯化钠、氯化钙、氯化镁的混合物;组分b:ph调节剂,为硝酸;所述组分b的量以调节组分a的ph至6.5为准;其中,所述50nmsio2粉末分散液是通过以下方法制备得到的:按照料液比1g:5ml将粒径50nm的水溶性50nmsio2粉末加入到水中,搅拌,超声处理30min,即可。2.所述起泡剂的制备方法,包括以下步骤:(1)制备50nmsio2粉末分散液;(2)将脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、十二烷基硫酸钠依次加入到高矿化度水中,搅拌;(3)将步骤(1)的产物加入步骤(2)的产物中,加入ph调节剂调节体系的ph为6.5,搅拌即可。3.取2制备得到的起泡剂100ml,在8000r/min转速下搅拌5min,即得泡沫体系,起泡体积为290ml,常温下,所述泡沫体系的析液半衰期t1/2为38min。起泡半小时后,出现纳米sio2聚集体沉淀,对泡沫体系产生固体聚集物污染。各实施例和对比例,制备的泡沫体系的参数见表1。表1泡沫参数泡沫体积半衰期泡沫体积半衰期实施例1350ml31min对比例1390ml23min实施例2370ml55min对比例2410ml39min实施例3540ml25min对比例3545ml18min40s实施例4360ml58min对比例4400ml44min实施例5620ml35min对比例5640ml22min30s实施例6430ml49min对比例6460ml37min实施例7450ml38min对比例7480ml24min对比例8380ml35min20s对比例9290ml38min由表可知,对比例1-7可以说明泡沫半衰期提高了31%~58%,通过与对比例8的对比可以说明本发明提供的分散剂的效果不仅能起到分散的作用,还能在无固体污染的情况下,使起泡体积受到最低限度影响,同时加强析液半衰期,而常规的分散剂不能起到提取纳米粉煤灰颗粒然后分散的作用;对比例6、8、9说明本发明提供的纳米级粉煤灰漂珠分散液能增强起泡剂的起泡效果。当前第1页1 2 3 

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