CN101323780A - 一种低渗透油田热化学助排剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低渗透油田热化学助排剂及其在低渗透油田油水井酸化、压裂工艺中的应用。该热化学助排剂由A剂和B剂组成，A剂由一定重量百分比的磷酸、亚硝酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乳化剂、表面活性剂和水组成，B剂由一定重量百分比的尿素、氯化铵和水组成。A剂和B剂在一定条件下发生热化学反应，产生大量氮气、二氧化碳和高温热水，同时伴随着大量热量；另外，具有一定压力的氮气和二氧化碳在高效活性发泡剂的作用下会形成大量泡沫有助于将残渣返排出油水井。该热化学助排剂不易燃、不易爆，主要应用于低渗油水井的酸化、压裂工艺的助排技术，解决返排力度不够等问题，减少残存工作液对储层的污染，能有效提高酸化与压裂效果。

Description

一种低渗透油田热化学助排剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种低渗透油田油水井酸化、压裂工艺使用的热化学助排剂及其应用。

背景技术

酸化是通过向地层注入酸液，溶解储层岩石矿物成分及钻井、完井、修井和采油等作业过程中造成堵塞储层的物质，改善和提高储层的渗透性能，从而提高油井增产和水井增注；压裂是利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘压裂液泵入井内并在地层产生裂缝，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，改善地层的导流能力，从而提高油井增产和水井增注。

上述两项工艺作为油田重要的增产措施受到高度重视并广泛应用，但它们皆存在作业过后工作残液从地层返排的问题。一般在油田开发早期，采用在酸液和压裂液中加入助排剂来降低酸化或压裂工作液的表面张力、改变地层的润湿状况而有助于工作液的返排，并依靠地层自身的能量将残存工作液返排出地面；但随着油田开发的深人，地层压力逐渐降低，油水井酸化和压裂后形成的残液很难仅依靠加注助排剂而较完全地自行排出。特别是低渗透油田，工作液残渣在流体通道中析出后常会堵塞地层，造成对地层的二次污染伤害，在一定程度上影响了工艺效果，而且二次伤害在以后的施工中很难解除。

为了解决低渗油层酸化、压裂后工作残液返排的问题，以往一般多采用油泵抽吸，顾名思义就是利用抽油泵的机械能直接将工作残液抽吸、举升回地面，但存在返排不及时和腐蚀抽油泵的问题，不能保障泵的正常工作而影响油井生产。

近些年人们又发展了增注液氮和液态二氧化碳助排等工艺，将液氮和液态二氧化碳注入酸化或压裂的油水井，利用气体膨胀所产生的物理能，将井筒内残液举升到地面。另外氮气是惰性气体，稳定性强，压缩系数大、弹性能量大、粘度低、渗透能力强，有利于保持油层压力、补充地层能量和改善原油的流动性，起到降粘驱油、提高原油采收率的作用；二氧化碳是一种在油和水中溶解度都很高的气体。当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀、粘度下降和降低界面张力，从而使原油更易为驱油介质驱出，提高波及系数和洗油效率；当它溶解于水，生成碳酸。碳酸与地层中的石灰岩和白云岩又生成水溶性的重碳酸盐，提高地层的渗透率，扩大驱油介质的波及体积，有利于提高原油的采收率。

总之氮气和二氧化碳这两种助排剂各有独特之优势，但也均存在费用高、返排压力低等问题。另外由于液态物质气化需要吸收大量热能，降低了周围环境的温度，对原油粘度较高的低渗透油井的返排效果更不能令人满意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种适用于低渗透油田油水井酸化、压裂工艺的热化学助排剂。采用该热化学助排剂可以充分将氮气和二氧化碳的助排优点有机结合成一体，同时又解决了二者返排力度不够、施工费用高等问题，减少了残存工作液对储层的污染，有效提高了酸化与压裂效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低渗透油田热化学助排剂，其特征在于由A剂和B剂组成，所述A剂的原料组成及重量百分比为：磷酸0～5％，亚硝酸钠10～30％，十二烷基苯磺酸钠0.1～1％，乳化剂0.1～2％，表面活性剂0.001～0.1％，余量为水，所述乳化剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚，所述表面活性剂为氟表面活性剂。

所述A剂的制备方法为：在容器内先加入一定量的水，再加入上述重量百分比的亚硝酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、氟表面活性剂和磷酸，搅拌均匀后制成A剂。

所述B剂的原料组成及重量百分比为：尿素5～20％，氯化铵10～20％，水60～85％。

所述B剂的制备方法为：将上述重量百分比的尿素和氯化铵置于另一容器内，加入上述重量百分比的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

本发明的另一目的是提供一种低渗透油田热化学助排剂在低渗透油田油水井酸化及压裂工艺中的应用。

本发明所依据的技术原理：

热化学助排剂注入地层后，在地层一定条件下，引发热化学助排剂发生化学反应，同时生成大量氮气和二氧化碳并伴随着大量热量，依靠这些化学反应热能和气体膨胀的物理能，补充地层能量而排出工作残液。

其化学反应方程式是：

CO(NH₂)₂+NH₄ ⁺+3NO₂ ^-+2H⁺→3N₂↑+CO₂↑+5H₂O+Q(热量)。

本发明A剂中磷酸起催化亚硝酸钠和氯化铵、尿素反应的作用。磷酸的含量对两者的热化学反应速率起着重要作用，所选择的磷酸用量如果超出本发明的范围，均收不到好的反应效果。值得指出的是，酸化工艺中可不使用磷酸做引发催化剂，因为酸化工作液当中的酸即可催化该反应。另外除亚硝酸钠和磷酸之外的各种化学助剂互相协作同作用所达到的高效活性发泡的效果是单一组分所不能具备的。该配方中各组分的含量范围也是经过多次试验后取得的最优化结果，只有在这个配比范围内才能达到满意效果。

本发明B剂中尿素与氯化铵的混合使用，是综合考虑了热化学反应产生热量的效率和反应产物氮气与二氧化碳最佳体积比之后的最优化结果，因此它们的含量百分比对助排效果有着关键作用，也是多次试验筛选的结果。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明热化学助排剂由A剂和B剂组成，A剂和B剂在一定条件下发生热化学反应，产生大量氮气、二氧化碳和高温热水，同时伴随着大量热量；另外，具有一定压力的氮气和二氧化碳在高效活性发泡剂的作用下会形成大量泡沫有助于将残液残渣返排出油水井，该热化学助排剂不易燃、不易爆，返排彻底，对地层无污染。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

以下实施例的各原料均按重量百分比计。

实施例1

A剂的制备：在容器内先加入78.68％的水，再加入21％的亚硝酸钠、0.15％的十二烷基苯磺酸钠、0.15％乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、0.02％的氟表面活性剂，搅拌均匀后制成A剂。

B剂的制备：将12％的尿素和12％的氯化铵置于另一容器内，加入76％的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

实施例2

A剂的制备：在容器内先加入78.08％的水，再加入21％的亚硝酸钠、0.15％的十二烷基苯磺酸钠、0.15％乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、0.02％的氟表面活性剂和0.6％的磷酸，搅拌均匀后制成A剂。

B剂的制备：将5％的尿素和10％的氯化铵置于另一容器内，加入85％的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

实施例3

A剂的制备：在容器内先加入89.6％的水，再加入10％的亚硝酸钠、0.10％的十二烷基苯磺酸钠、0.10％乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、0.001％的氟表面活性剂和0.199％的磷酸，搅拌均匀后制成A剂。

B剂的制备：将20％的尿素和20％的氯化铵置于另一容器内，加入60％的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

实施例4

A剂的制备：在容器内先加入61.9％的水，再加入30％的亚硝酸钠、1％的十二烷基苯磺酸钠、2％乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、0.1％的氟表面活性剂和5％的磷酸，搅拌均匀后制成A剂。

B剂的制备：将15％的尿素和15％的氯化铵置于另一容器内，加入70％的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

实施例5

A剂的制备：在容器内先加入81.95％的水，再加入15％的亚硝酸钠、0.5％的十二烷基苯磺酸钠、0.5％乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、0.05％的氟表面活性剂和2％的磷酸，搅拌均匀后制成A剂。

B剂的制备：将16％的尿素和16％的氯化铵置于另一容器内，加入68％的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

实施例6

A剂的制备：在容器内先加入70.33％的水，再加入26％的亚硝酸钠、0.3％的十二烷基苯磺酸钠、0.3％乳化剂聚氧乙烯辛基苯酚醚、0.07％的氟表面活性剂和3％的磷酸，搅拌均匀后制成A剂。

B剂的制备：将10％的尿素和10％的氯化铵置于另一容器内，加入80％的水，搅拌均匀，待其完全溶解后制成B剂。

一、本发明热化学助排剂在低渗透油田油水井酸化工艺中的应用，建议进行如下技术操作程序：比如油藏厚度为32米，孔隙度12％，处理半径3米。总酸化处理药剂量130方。

作业时，先用热的回注水充分洗井。

1、挤入A剂10方，所述A剂由以下重量百分数的原料组成：亚硝酸钠21％、十二烷基苯磺酸钠0.15％、聚氧乙烯辛基苯酚醚0.15％、氟表面活性剂0.02％和水78.68％；

2、挤入隔离液5方，所述隔离液为含氯化钾1％的水溶液；

3、挤入前置液20方：所述前置液为含盐酸5％和氯化钾1％的水溶液；

4、挤入隔离液5方，所述隔离液为含氯化钾1％的水溶液；

5、挤入B剂5方，所述B剂由以下重量百分数的原料组成：尿素12％、氯化铵12％和水76％；

6、挤入隔离液5方，所述隔离液为含氯化钾1％的水溶液；

7、挤入主体酸60方：所述主体酸为盐酸10％+氢氟酸6％+铁离子稳定剂2％+酸化缓蚀剂1％+互溶剂1％+氯化钾1％的水溶液；所述互溶剂为乙二醇单丁醚；

8、挤入顶替液20方：所述顶替液为OP10活性剂0.5％+氯化钾1％的水溶液；

9、关井4～6小时；

10、反洗井排酸：出口返排液用pH试纸测试至排出液体为中性可停止反排；

11、起出施工管柱，下入生产管柱，开井生产。

本发明热化学助排剂应用于酸化工艺的主要优点是：

1)热化学助排剂发生化学反应所产生的大量热量和惰性气体可以有效洁净地层有机垢，提高后续酸化效率；

2)化学反应产生的热能可以使胶质、沥青质的粘度降低，油水乳化物破乳，也具有很强的解堵作用；

3)氮气是惰性气体，稳定性强，在高温与高压作用下，可有效地清洗井筒，解除近井地带污染与堵塞，提高其渗透率，有效改善原油的流动性；二氧化碳可以使原油更易为驱油介质驱出，提高波及系数和洗油效率，同时提高地层的渗透率，扩大驱油介质的波及体积，有利于提高原油的采收率。

4)热化学助排是在地层内发生化学反应，依靠化学反应热能和气体膨胀的物理方式排出残酸，产生的惰性气体和发泡剂组分形成大量稳定泡沫，降低残酸在井简内的液柱压力和摩阻，加速残酸返排，减少残酸对地层的污染，强化了酸化效果。

二、本发明热化学助排剂在低渗透油田油水井压裂工艺中的应用，以总药剂处理量195方为例，建议进行如下技术操作程序：

1、试压；

2、泵入前置液(所述前置液可以用水基冻胶压裂液，主要由水95.8％、成胶剂聚丙烯酰胺2％、交联剂六亚甲基四胺2％和破胶剂过硫酸钠0.2％配成)：施工加压，压开地层，压力逐渐下降，用量70方；

3、挤携砂液(所述携砂液是指在上述水基冻胶压裂液中加入一定量的支撑剂如石英砂等)：待压力逐渐降至工作压力后开始加砂10方，用液量55方，平均砂比18.2％；

4、挤入顶替液20方(所述顶替液为OP10活性剂0.5％+氯化钾1％的水溶液)；

5、挤入热化学助排A剂20方，所述A剂由以下重量百分数的原料组成：亚硝酸钠21％、磷酸0.6％、十二烷基苯磺酸钠0.15％、聚氧乙烯辛基苯酚醚0.15％、氟表面活性剂0.02％和水78.08％；

6、挤入隔离液10方，所述隔离液为含氯化钾1％的水溶液；

7、挤入热化学助排B剂10方，所述B剂由以下重量百分数的原料组成：尿素12％、氯化铵12％和水76％；

8、关井反应2～4h；

9、开井放喷、排液，出口返排液用pH试纸测试至排出液体为中性可停止反排；

10、起出施工管柱，下入生产管柱，开井生产。

本发明热化学助排剂应用在压裂(水基)工艺中的主要优点是：

1)使水基冻胶迅速、完全破胶；

2)腐蚀裂缝，增加导流能力；

3)产生的大量热能对压裂液中的聚合物大分子可以起到降粘、降解的作用；

4)将污染物部分地返排至地面，减少二次污染，提高措施效果。

Claims (2)

1.一种低渗透油田热化学助排剂，其特征在于由A剂和B剂组成，所述A剂的原料组成及重量百分比为：磷酸0～5％，亚硝酸钠10～30％，十二烷基苯磺酸钠0.1～1％，乳化剂0.1～2％，表面活性剂0.001～0.1％，余量为水，所述乳化剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚，所述表面活性剂为氟表面活性剂；

所述B剂的原料组成及重量百分比为：尿素5～20％，氯化铵10～20％，水60～85％。

2.如权利要求1所述的一种低渗透油田热化学助排剂在低渗透油田油水井酸化及压裂工艺中的应用。