专利名称：一种油田注水地层保护剂及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种油田注水地层保护剂及其制备方法与应用。
背景技术：
油田开发过程中，由于注入水与地层水及地层水与地层水之间配伍性差，地层水本身不稳定，注入水与储层岩石不配伍，地层水富含铁离子，在油田生产运行过程中必然会产生以下储层伤害:1、在注水、采油、集输、水处理系产生严重的结垢危害，影响生产正常进行。2、低矿化度注入水进入储层后引起储层粘土矿物膨胀、剥落、运移，堵塞储层孔隙吼道。 3、储层岩石矿物中富含含铁矿物，地层水中含有较高浓度的铁离子，一方面在外来流体有氧或PH值较高的情况下，形成氢氧化铁和铁氧化物堵塞地层，另一方面，铁离子导致酸化时产生酸渣，高分子类油田化学品性能下降。对于低渗透油田上述伤害十分普遍，对储层渗能力及油水井正常生产产生极大影响。在油田开发过程中针对影响油田生产运行的技术问题采取技术措施，建立技术制度来防止和减轻此类伤害，对于油田高效、平稳开采至为重要。国内外对地层结垢和水敏主要采取注入水连续投加防垢剂、段塞式挤注粘土稳定剂，添加铁离子稳定剂、储层酸化、压裂等措施来防治储层伤害，改善储层渗能力。上述方法存在针对性强，措施工作量大，有效期短，药剂使用种类和用量大等缺点。下列四篇文献提到上述内容。“安塞油田注水开发中后期复合解堵酸液配方实验”，《石油勘探与开发》，2005，32(6)；“采油井地层深部结垢防治技术”，《石油勘探与开发》，2003，29 (5)；“长庆低渗透油田水质稳定技术研究”，《石油勘探与开发》，2003，29 (5)；“安塞油田三叠系延长组特低渗透油藏增产技术”，《石油勘探与开发》，2006，33(5)。通过使用油田注水地层保护剂可实现预防地层同时存在结垢、水敏和酸敏伤害或上述一到两种伤害。实现采用一种药剂发挥多种性能，能够降低现场措施处理工作量、减轻人员工作负担，是现场施工迫切需要的技术。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种油田注水地层保护剂，以实现预防地层同时存在结垢、水敏和酸敏伤害或上述一到两种伤害，并实现采用一种药剂发挥多种性能，以降低现场措施处理工作量，减轻人员工作负担。本发明的另一目的在于提供所述油田注水地层保护剂制备方法。本发明的再一目的在于提供所述油田注水地层保护剂的应用。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种油田注水地层保护剂:所述保护剂包括如下组分:(a)、聚羧酸20-22.5%，(b)、有机磷酸20-22.5%，(C)、非离子型表面活性剂3-5 %，其他成分为水；所述聚羧酸选自聚丙烯酸或水解聚马来酸，所述有机磷酸选自膦基丁烷三羧酸或羟基膦酰基乙酸，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述百分比
为重量百分比。其中所述百分比以所述保护剂总重量为100%计。本发明的聚丙烯酸优选为分子量700-1000的聚丙烯酸；本发明的水解聚马来酸优选为分子量400-800的水解聚马来酸。所述的聚丙烯酸、水解聚马来酸和烷基酚聚氧乙烯醚均为本领域所常用，只要选择符合市售国家标准的上述试剂即可应用于本发明并实现发明目的。常规市售聚丙烯酸、水解聚马来酸、瞵基丁烷三羧酸或羟基膦酰基乙酸通常为水溶液形式，本发明所述的聚羧酸20-22.5%，有机磷酸20-22.5%应当理解为聚羧酸、有机磷酸本身用量百分比，其中水不计算在内。其中烷基酚聚氧乙烯醚为本领域技术人员所熟知，譬如烷基为碳原子数1-10正整数的烷基酚聚氧乙烯醚， 其中优选烷基为碳原子数5-10正整数的烷基酚聚氧乙烯醚，其中更优选直链烷基，譬如常用的壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚。根据本发明的具体实施方案，优选所述保护剂是按照以下方法制备得到的，该方法包括如下步骤:(I)室温下，搅拌下，将非离子表面活性剂加入到水中，搅拌溶解；(2)搅拌下将聚羧酸加入到步骤⑴得到的溶液中，搅拌溶解；(3)搅拌下将有机磷酸加入到步骤(2)得到的溶液中，搅拌均匀即得。根据本发明的具体实施方案，优选步骤(1)-(3)的所述各物料加入的速度为5-10
升/分钟。其中步骤(1)-(3)的搅拌为本领域技术人员通常所知晓，本领域技术人员根据其掌握的本领域普通现有技术及经验，可以清楚的知晓所述搅拌的速度的适当范围。而本发明优选的是，所述搅拌的速度为转速50 100转/分钟。另一方面，本发明还提供了所述油田注水地层保护剂制备方法:所述制备方法包括如下步骤:(I)室温下，搅拌下，将非离子表面活性剂加入到水中，搅拌溶解；(2)搅拌下将聚羧酸加入到步骤⑴得到的溶液中，搅拌溶解；(3)搅拌下将有机磷酸加入到步骤(2)得到的溶液中，搅拌均匀即得。根据本发明的具体实施方案，优选步骤(1)-(3)的所述各物料加入的速度为5-10
升/分钟。其中步骤(1)-(3)的搅拌为本领域技术人员通常所知晓，本领域技术人员根据其掌握的本领域普通现有技术及经验，可以清楚的知晓所述搅拌的速度的适当范围。而本发明优选的是，所述搅拌的速度为转速50 100转/分钟。本发明中，制备保护剂时所用的水可以是去离子水。再一方面，本发明还提供了所述油田注水地层保护剂的应用。根据本发明的具体实施方案，优选所述应用为对油田储层堵塞的防治。
根据本发明的具体实施方案，优选所述的油田储层堵塞为结垢、水敏、酸敏、铁离子沉积导致。本发明的保护剂的使用方法可以按照现有技术中其他类似保护剂操作进行，而无需本领域技术人员再额外付出创造性劳动。综上所述，本发明提供了一种油田注水地层保护剂及其制备方法与应用。该保护剂对某油田常见结垢体系碳酸钙防垢率> 80%，硫酸盐垢防垢率> 80%，黏土防膨率(1%使用浓度)可达90%，I %使用浓度时铁离子稳定能力可达IOOOppm.国内某低渗透天然砂岩岩心驱替试验表明，该剂在2%使用浓度下可显著提高岩心的原始渗透率，提高幅度超过30%，经保护剂驱替后的岩心再进行正常注入水驱替时，岩心的渗透率未表现出伤害。在注水开发的油藏，注水井投注前，或油水井经其他解堵措施处理后，本发明进行预处理，可有效提高地层渗透率。本发明保护剂适用于各种渗透率范围的碎屑岩储层油、水井投产前后或常规压裂、酸化后油水井近井地带或地层深部的地层伤害防治和清除，并保持超过10个月以上有效期。也可通过注水系统连续投加，防治注水系统和注水地层的结垢伤害。国内某低渗透砂岩油藏的成功应用表明，该发明对碎屑岩油藏，尤其是低渗透油藏经济有效开发具有良好的应用前景。
图1为本发明保护剂的防膨性能柱状图，其中保护剂1、2、3分别为实施例一、二、 三的产品。
具体实施例方式以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。实施例一:先在I方反应釜中加入50公斤去离子水，先按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入30公斤壬基酚聚氧乙烯醚，在50-100转/分钟搅拌速度下搅拌溶解完全；再按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入450公斤有效含量45%、分子量为700-1000的聚丙烯酸；搅拌溶解完全；按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入重量450公斤有效含量45%的羟基膦酰基乙酸；搅拌溶解完全，按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入重量20公斤去离子水。在50-100转/分钟搅拌速度下搅拌均匀充分溶解后即得该产品。所述组合物用于油田油水井投产前段塞挤注或压裂、酸化后挤注。单井用量1-2吨，使用浓度2-5%。也可在注水系统和集输系统采用连续投加的方法，投加浓度20-80mg/L0油水井投产前段塞挤注或压裂、酸化后挤注保护剂施工时，先处理井筒至畅通，清水洗井至井口进出水水质一致；施工时座高压井口，连接地面管线，试压25MPa不刺不漏为合格。按200升/分钟的排量挤注保护剂20-50m3，关井反应24小时后转入正常注水。注水系统和集输系统采用连续投加时，采用计量泵在注水系统过滤器前和集输系统管汇包处连续加入。本实施例产品对某油田常见碳酸钙、硫酸盐混合结垢体系防垢率85% (20-80PPm使用浓度)。粘土防膨率(I %使用浓度)可达91%，铁离子稳定能力可达IOOOppmQ % (使用浓度))，防膨性能如图1所示。实施例二:先在I方反应釜中加入50公斤去离子水，先按加入5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入50公斤辛基酚聚氧乙烯醚，在50-100转/分钟搅拌速度下搅拌溶解完全；再按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入450公斤有效含量45 %、分子量为400-800的水解聚马来酸，搅拌溶解完全；按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入重量450公斤有效含量45 %的膦基丁烷三羧酸酸；搅拌溶解完全，在50-100转/分钟搅拌速度下搅拌均匀充分溶解后即得该产品。所述组合物用于油田油水井投产前段塞挤注或压裂、酸化后挤注。单井用量1-2吨，使用浓度2-5%。也可在 注水系统和集输系统采用连续投加的方法，投加浓度20-60mg/L0油水井投产前段塞挤注或压裂、酸化后挤注保护剂施工时，先处理井筒至畅通，清水洗井至井口进出水水质一致；施工时座高压井口，连接地面管线，试压25MPa不刺不漏为合格。按200升/分钟的排量挤注保护剂20-50m3，关井反应24小时后转入正常注水。注水系统和集输系统采用连续投加时，采用计量泵在注水系统过滤器前和集输系统管汇包处连续加入。本实施例产品对某油田常见碳酸钙、硫酸盐混合结垢体系防垢率82% (20-80PPm使用浓度)。粘土防膨率(I %使用浓度)可达94%，铁离子稳定能力可达IOOOppmQ % (使用浓度))，防膨性能如图1所示。实施例三:先在I方反应釜中加入50公斤去离子水，先按加入5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入30公斤辛基酚聚氧乙烯醚，在50-100转/分钟搅拌速度下搅拌溶解完全；再按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入，加入400公斤有效含量50%、分子量为400-800的水解聚马来酸，搅拌溶解完全；按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入重量400公斤有效含量50%的羟基膦酰基乙酸；搅拌溶解完全，按5-10升/分钟流速和50-100转/分钟搅拌速度下加入重量120公斤去离子水。在50-100转/分钟搅拌速度下搅拌均匀充分溶解后即得该产品。所述组合物用于油田油水井投产前段塞挤注或压裂、酸化后挤注。单井用量1-2吨，使用浓度2-5%。也可在注水系统和集输系统采用连续投加的方法,投加浓度40-80mg/L0油水井投产前段塞挤注或压裂、酸化后挤注保护剂施工时，先处理井筒至畅通，清水洗井至井口进出水水质一致；施工时座高压井口，连接地面管线，试压25MPa不刺不漏为合格。按200升/分钟的排量挤注保护剂20-50m3，关井反应24小时后转入正常注水。注水系统和集输系统采用连续投加时，采用计量泵在注水系统过滤器前和集输系统管汇包处连续加入。本实施例产品对某油田常见碳酸钙、硫酸盐混合结垢体系防垢率84% (20-80PPm使用浓度)。粘土防膨率(I %使用浓度)可达82%，铁离子稳定能力可达IOOOppm (I % (使用浓度))，防膨性能如图1所示。由该体系复配形成的注水地层保护剂，经国内某低渗透天然砂岩岩心驱替试验表明，该剂在2%使用浓度下可显著提高岩心的原始渗透率，提高幅度超过30% ;经保护剂驱替后的岩心再进行正常注入水驱替时，岩心的渗透率未表现出伤害。在注水开发的油藏，注水井投注前，或油水井经其他解堵措施处理后，本发明进行预处理，可有效提高地层渗透率。对某油田常见碳酸钙、硫酸盐混合结垢体系防垢率> 80% (20-80PPm使用浓度)。粘土防膨率(1%使用浓度)可达82% (见图1)，铁离子稳定能力可达IOOOPPm(I % (使用浓度))。实施例1配制注水地层保护剂经国内某低渗透天然砂岩岩心驱替试验表明，该剂在2 %使用浓度下可显著提高岩心的原始渗透率，提高幅度超过42.7 %。(见表I)同时对铁离子具有良好的稳定作用，见表2，其中保护剂1、2、3分别为实施例一、
二、三的产品。表I实施例一保护剂对地层岩心伤害数据表
Itfip7k^yl 保护剂驱驱替注入水驱驱替 —
岩心号 ￡l0^m ，率j伤害率％伤害率％
权利要求
1.一种油田注水地层保护剂，其特征在于，所述保护剂包括如下组分:(a)、聚羧酸20-22.5%, (b)、有机磷酸20-22.5%，(C)、非离子型表面活性剂3_5%，余量为水；所述聚羧酸选自聚丙烯酸或水解聚马来酸，所述有机磷酸选自膦基丁烷三羧酸或羟基膦酰基乙酸，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述百分比为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的保护剂，其特征在于，所述聚丙烯酸分子量为700-1000;所述水解聚马来酸分子量为400-800。
3.根据权利要求1或2所述的保护剂，其特征在于，所述保护剂是按照以下方法制备的，该方法包括步骤: (1)室温下，搅拌下，将非离子表面活性剂加入到水中，搅拌溶解； (2)搅拌下将聚羧酸加入到步骤(I)得到的溶液中，搅拌溶解； (3)搅拌下将有机磷酸加入到步骤(2)得到的溶液中，搅拌均匀即得。
4.根据权利要求3所述的保护剂，其特征在于，步骤(I)-⑶的各物料加入的速度为5-10升/分钟。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的油田注水地层保护剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤: (1)室温下，搅拌下，将非离子表面活性剂加入到水中，搅拌溶解； (2)搅拌下将聚羧酸加入到步骤(I)得到的溶液中，搅拌溶解； (3)搅拌下将有机磷酸加入到步骤(2)得到的溶液中，搅拌均匀即得。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)-(3)的各物料加入的速度为5-10升/分钟。
7.权利要求1-4任意一项所述油田注水地层保护剂在油井处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用为对油田储层堵塞的防治。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的油田储层堵塞为结垢、水敏、酸敏、铁离子沉积导致。
全文摘要
本发明涉及一种油田注水地层保护剂及其制备方法与应用。所述保护剂包括如下组分(a)聚羧酸20-22.5％，(b)有机磷酸20-22.5％，(C)非离子型表面活性剂3-5％，余量为水；所述聚羧酸选自聚丙烯酸或水解聚马来酸，所述有机磷酸选自瞵基丁烷三羧酸或羟基膦酰基乙酸，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述百分比为重量百分比。本发明对碎屑岩油藏，尤其是低渗透油藏经济有效开发具有良好的应用前景。
文档编号C09K8/528GK103224776SQ20131010842
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者高春宁, 屈雪峰, 王东旭, 王小琳, 韩翼云, 韩亚萍, 丁雅勤, 谢珍, 胡志杰 申请人:中国石油天然气股份有限公司