一种防膨剂及其制备方法和在水敏性砂砾岩储层中的应用与流程

[0001]
本发明属于油田化工技术领域，涉及一种防膨剂及其制备方法和在水敏性砂砾岩储层中的应用。


背景技术：

[0002]
压裂及酸化改造工作是油气藏开采过程中有效的增产措施。对储层进行水基压裂改造时，水敏矿物会膨胀、运移，极易堵塞地层孔道，降低地层渗透率，从而导致油井减产。为满足水敏性砂砾岩储层压裂改造需求，降低水化膨胀对产量的影响，急需开发出新型的适用于该地区的防膨性能优良、耐高温、配伍性良好且成本低廉的防膨剂。


技术实现要素：

[0003]
基于现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种防膨剂组合物；本发明的第二目的在于提供一种防膨剂；本发明的第三目的在于提供所述防膨剂的制备方法；本发明的第四目的在于提供所述防膨剂组合物或所述防膨剂在水敏性砂砾岩储层中的应用。本发明的防膨剂能够适用于水敏性砂砾岩储层，具有高效的防膨性能，耐高温，使用浓度低，成本低廉，并且与压裂液有良好的配伍性。
[0004]
本发明的目的通过以下技术手段得以实现：
[0005]
一方面，本发明提供一种防膨剂组合物，以重量份计，该防膨剂组合物包括：
[0006][0007]
上述的防膨剂组合物中，优选地，所述阳离子有机聚合物包括乙二胺盐酸盐、丙烯酰胺二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺三甲基单烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚三甲基烯丙基氯化铵、氯化聚2-羟丙基-1,1-n-二甲基铵、聚季铵盐-7、聚季铵盐-32和聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等中的一种或多种的组合。
[0008]
上述的防膨剂组合物中，优选地，所述无机聚合物包括聚合氯化铝；进一步优选为聚合氯化铝pac-30。
[0009]
上述的防膨剂组合物中，优选地，所述无机盐包括钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、铝盐和铵盐等中的一种或多种的组合。
[0010]
上述的防膨剂组合物中，优选地，所述无机盐包括nacl、kcl、kbr、na2so4、k2so4、mgcl2、cacl2、mgso4、nh4cl、nahco3和ca(hco3)2等中的一种或多种的组合。
[0011]
上述的防膨剂组合物中，优选地，所述增溶剂包括十八烷基三甲基氯化铵和/或烷基酚聚氧乙烯醚等。
[0012]
另一方面，本发明还提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：
[0013][0014]
和余量的水。
[0015]
再一方面，本发明还提供上述防膨剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0016]
按比例将阳离子有机聚合物、无机聚合物、增溶剂和水加入到反应器中搅拌混合，然后升温至60～90℃反应2～3h，冷却至室温后加入无机盐，搅拌1～2h均匀后，得到该防膨剂。
[0017]
再一方面，本发明还提供上述防膨剂组合物或上述防膨剂在水敏性砂砾岩储层压裂防膨中的应用。
[0018]
上述的应用中，优选地，所述防膨剂直接加入到压裂液中使用，其使用时添加的质量浓度为压裂液0.5％～1.0％。
[0019]
本发明的防膨剂中，采用上述阳离子有机聚合物能够有效防止粘土矿物的水化膨胀及水化分散，并且增强了与粘土矿物的结合力，也增强了防膨剂本身的耐水冲刷性能；采用上述无机聚合物与阳离子有机聚合物按照本发明的比例混合后，阳离子有机聚合物能够弥补无机聚合物在酸碱环境下易失效的缺陷，同时，本发明的无机聚合物比阳离子有机聚合物有更好的粘土吸附性能，其结构和粘土的硅氧四面体类似，能和带负电的粘土表面紧密结合，减少阳离子有机聚合物对地层孔喉、地层渗透率、油气井单井产量的伤害，并能够进入粘土矿物内部，防止水进入(有机阳离子分子量偏大，虽然可利用氢键等较强的形式覆盖在粘土表面，但无法像无机阳离子一样进入粘土矿物内部)；同时，无机盐的加入大大降低了防膨剂的生产成本；本发明的增溶剂能够在水中形成胶团，增大溶解量。采用本发明的防膨剂能够达到高效的防膨性能、耐高温性能且成本低廉，并且与压裂液有良好的配伍性，其防膨率可达到90％以上。
具体实施方式
[0020]
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。
[0021]
实施例1：
[0022]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：10％的乙二胺盐酸盐、30％的聚合氯化铝pac-30、10％的氯化钠、5％的十八烷基三甲基氯化铵和45％的水。
[0023]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入45g的水、10g的乙二胺盐酸盐、30g的聚合氯化铝pac-30、5g的十八烷基三甲基氯化铵，混合后，升温至70℃反应2h，然后冷却至室温，再加入10g的氯化钠，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0024]
实施例2：
[0025]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：15％的乙二胺盐酸盐、30％的聚合氯化铝pac-30、10％的氯化钾、5％的烷基酚聚氧乙烯醚和40％的水。
[0026]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入40g的水、15g的乙二胺盐酸盐、30g的聚合氯化铝pac-30、5g的烷基酚聚氧乙烯醚，混合后，升温至60℃反应3h，然后冷却至室温，再加入10g的氯化钾，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0027]
实施例3：
[0028]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：10％的聚季铵盐-7、35％的聚合氯化铝pac-30、10％的氯化钾、5％的十八烷基三甲基氯化铵和40％的水。
[0029]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入40g的水、10g的聚季铵盐-7、35g的聚合氯化铝pac-30、5g的十八烷基三甲基氯化铵，混合后升温至90℃反应2h，然后冷却至室温，再加入10g的氯化钾，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0030]
实施例4：
[0031]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：15％的丙烯酰胺二甲基二烯丙基氯化铵、30％的聚合氯化铝pac-30、10％的氯化铵、5％的十八烷基三甲基氯化铵和40％的水。
[0032]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入40g的水、10g的丙烯酰胺二甲基二烯丙基氯化铵、30g的聚合氯化铝pac-30、5g的十八烷基三甲基氯化铵，混合后升温至60℃反应3h，然后冷却至室温，再加入10g的氯化铵，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0033]
实施例5：
[0034]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：15％的聚三甲基烯丙基氯化铵、30％的聚合氯化铝pac-30、15％的氯化钠、5％的十八烷基三甲基氯化铵和35％的水。
[0035]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入35g的水、15g的聚三甲基烯丙基氯化铵、30g的聚合氯化铝pac-30、5g的十八烷基三甲基氯化铵，混合后升温至90℃反应2h，然后冷却至室温，再加入15g的氯化钠，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0036]
实施例6：
[0037]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：10％的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、30％的聚合氯化铝pac-30、15％的氯化铵、5％的烷基酚聚氧乙烯醚和40％的水。
[0038]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入40g的水、10g的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、30g的聚合氯化铝pac-30、5g的烷基酚聚氧乙烯醚，混合后升温至80℃反应2h，然后冷却至室温，再加入15g的氯化铵，搅拌2h后得到该防膨剂。
[0039]
对比例1：
[0040]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：40％的乙二胺盐酸盐、10％的氯化钠、5％的十八烷基三甲基氯化铵和45％的水。
[0041]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入45g的水、40g的乙二胺盐酸盐、5g的十八烷基三甲基氯化铵，混合后，升温至70℃反应2h，然后冷却至室温，再加入10g的氯化钠，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0042]
对比例2：
[0043]
本实施例提供一种防膨剂，以质量百分比为100％计，该防膨剂包括：40％的聚合
氯化铝pac-30、10％的氯化钠、5％的十八烷基三甲基氯化铵和45％的水。
[0044]
该防膨剂的制备方法包括：在带有搅拌的反应器中加入45g的水、40g的聚合氯化铝pac-30、5g的十八烷基三甲基氯化铵，混合后，升温至70℃反应2h，然后冷却至室温，再加入10g的氯化钠，搅拌1h后得到该防膨剂。
[0045]
防膨性能评价实验：
[0046]
按照中国石油天然气行业标准《油气田压裂酸化及注水用粘土稳定剂性能评价方法》(sy/t5971-2016)，对实施例1～6所制备的防膨剂水浴90℃后再进行防膨率测试(防膨剂相对于压裂液的质量添加量为0.7％)，并与水敏性砂砾岩储层的玛湖油田现场用防膨剂产品氯化钾水浴90℃后进行比较(氯化钾相对于压裂液的质量添加量为4％)，测试结果见表1。
[0047]
表1：
[0048][0049][0050]
由表1可以看出，本发明的防膨剂具有高效的防膨性能，其防膨率可达90％以上，防膨效果要远远优于常规防膨剂氯化钾；不仅如此，由实施例1和对比例1、2可以看出，本发明防膨剂组分中的阳离子有机聚合物和无机聚合物两者之间具有较佳的协同作用；本发明防膨剂的加量少、防膨率高、性价比高。
[0051]
导流能力评价实验：
[0052]
按照中国石油天然气行业标准《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》(syt/6302-2009)，对实施例1～6所制备的防膨剂溶液进行40mpa下30/50目陶粒导流能力测试，并与水敏性砂砾岩储层的玛湖油田现场用防膨剂产品4％质量浓度的氯化钾在同等条件下进行比较，测试结果见表2。
[0053]
表2：
[0054]
编号导流能力(d
·
cm)实施例188.2实施例285.6实施例387.5实施例488.6实施例583.5实施例685.6现场用防膨剂kcl68.4
[0055]
由表2可以看出：本发明的防膨剂具有较低的岩心伤害，其导流能力相比现场用防膨剂显著提高。
[0056]
配伍性评价实验：
[0057]
配制0.5％的胍胶溶液500ml，取100ml胍胶溶液一份，加入0.7g的实施例1～6任一实施例制备的防膨剂，用玻璃棒搅拌均匀，2h后观察均无分层、无沉淀和无悬浮现象。
[0058]
另取100ml胍胶溶液一份，加入0.3g的增稠剂、0.5g的助排剂、0.05g的杀菌剂、0.05g的交联剂后，再分别加入0.7g的实施例1～6任一实施例制备的防膨剂，放置于90℃水浴中2h，观察均无沉淀、无浑浊等现象，配伍性良好。
[0059]
上述实验表明：本发明防膨剂具有高效的防膨性能、耐高温、使用浓度低、伤害低、成本低廉，并且与压裂液有良好的配伍性，可用于水敏性砂砾岩储层玛湖地区压裂作业中。