CN108165250A - 一种纳米泡沫酸及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种纳米泡沫酸及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米泡沫酸，属于油气井缓速酸化技术领域。按照质量百分比计，包含以下组分：长链咪唑啉甜菜碱0.1～1.0％；亲水纳米二氧化硅0.1～2.0％；缓蚀剂0.5～2.0％；铁离子稳定剂0.1～1.0％；浓盐酸30～50％；其余为水，该纳米泡沫酸能有效降低酸岩反应速度，增加酸化渗透距离，实现均匀布酸达到深部酸化的目的，能有效降低酸液的滤失，不造成对油层伤害；该制备方法包括向容器中加入水和浓盐酸，然后加入长链咪唑啉甜菜碱，亲水纳米二氧化硅，缓蚀剂和铁离子稳定剂搅拌均匀，制得纳米泡沫酸，该制备方法简单，所用原料易得；该使用方法，包括使用时，将上述泡沫酸通氮气搅拌起泡进行施工即可，其操作简便，使用方便。

Description

一种纳米泡沫酸及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于油气井缓速酸化技术领域，具体涉及一种纳米泡沫酸及其制备方法和使用方法。
背景技术
酸化压裂改造工艺技术是碳酸盐岩油气藏开发井增产和稳产的主导技术之一，已经成为勘探井发现油气或探明储量的必不可少的重要手段。
通过优化酸液体系性能，增加酸化渗透距离实现深部酸化和进一步降低地层伤害(聚合物、固相不溶物、酸渣)，提高酸化效果是目前酸化压裂的重点研究方向。优良的酸液体系首先应具有控制液相中H+向岩石表面扩散的能力，以降低酸岩反应速率，实现均匀布酸，缓速酸化，从而增加酸化渗透距离，达到深部酸化的目的。
泡沫酸是一种以酸为连续相、气泡为分散相的泡沫体系，可依靠泡沫减少酸岩的接触面积，降低氢离子扩散速率，同时泡沫对渗透率具有选择性，可以实现均匀布酸，有利于提高酸化效果。
但目前泡沫酸主要存在实际地层环境下泡沫不稳定，受高温高压，油气水的影响导致泡沫半衰期过短，从而使泡沫酸的缓速性能严重下降，并且滤失量增大，影响最终施工效果。
纳米材料由于晶粒尺寸的大大减小，纳米材料具有许多优异的性能，如高的表面活性、降低摩阻、高的比表面积等性能，逐渐引起了油田开发者的注意，将纳米材料与油田化学应用技术相结合，进行复杂地层石油天然气的开发，必将对油田化学应用技术的发展起到重大的推动作用。
将纳米材料引入到泡沫酸中，形成纳米材料泡沫酸液体系，纳米粒子与表面活性剂分子间发生吸附并产生协同增效作用，提高泡沫的稳定性，可耐受更高的油气田温度，从而拓深油气钻探开发的深度。
酸液滤失是影响酸化效果的主要因素，控制酸液滤失是酸化成败的关键。酸液滤失主要是酸液进入高渗透层和地层裂缝，使酸液漏失并很快消耗掉，致使没有足够的活性酸进入低渗透地层，使酸液的有效作用距离大大减小，无法实现深穿透酸压的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米泡沫酸及其制备方法和使用方法，该纳米泡沫酸能有效降低酸岩反应速度，增加酸化渗透距离，实现均匀布酸达到深部酸化的目的，能有效降低酸液的滤失，不造成对油层伤害。其制备方法简单，使用简便。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种纳米泡沫酸，按照质量百分比计，包含以下组分：
长链咪唑啉甜菜碱0.1～1.0％；
亲水纳米二氧化硅0.1～2.0％；
缓蚀剂0.5～2.0％；
铁离子稳定剂0.1～1.0％；
浓盐酸30～50％；
其余为水。
优选地，纳米泡沫酸的粒径范围为20～50nm。
优选地，长链咪唑啉甜菜碱为式(1)所示的化合物的一种或多种：
其中，m＝8～18。
优选地，式(1)化合物中m＝8～18混合碳链时，长链咪唑啉甜菜碱为椰油基咪唑啉甜菜碱；式(1)化合物中m＝12时，长链咪唑啉甜菜碱为月桂基咪唑啉甜菜碱。
优选地，所述亲水纳米二氧化硅为粒径范围为20～50nm的氨基改性纳米二氧化硅，氨基改性纳米二氧化硅如式(2)所示化合物：
其中，x表示改性程度，以质量分数计，x＝0.1％～5％。
优选地，所述缓蚀剂为丙炔醇溶液、苯氨基苯丁酮溶液和苯氨基丁酮溶液中的一种或几种。
进一步优选地，丙炔醇溶液的质量浓度为20％；苯氨基苯丁酮溶液的质量浓度20％；苯氨基丁酮溶液的质量浓度为20％。
优选地，铁离子稳定剂为柠檬酸三钠。
优选地，包括向容器中加入水和浓盐酸，然后加入长链咪唑啉甜菜碱，亲水纳米二氧化硅，缓蚀剂和铁离子稳定剂搅拌均匀，制得纳米泡沫酸。
优选地，使用时，将上述纳米泡沫酸通氮气搅拌起泡进行施工即可。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的纳米泡沫酸，具有良好的缓速效果，有效降低酸岩反应速度，从而增加酸化渗透距离，实现均匀布酸，达到深部酸化的目的。该纳米泡沫酸采用两性长链咪唑啉甜菜碱作为起泡剂，亲水纳米二氧化硅作为泡沫增强剂，纳米二氧化硅与长链咪唑啉甜菜碱间发生吸附并产生协同增效作用，提高泡沫的稳定性，可耐受更高的油气田温度，从而拓深油气钻探开发的深度，且纳米二氧化硅能在酸液中形成较为致密的滤饼，有效降低酸液的滤失，而不造成对油层伤害。
本发明还公开了纳米泡沫酸的制备方法，该方法简单，所用原料易得。
本发明还公开了纳米泡沫酸的使用方法，该方法操作简便，使用方便。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开了一种纳米泡沫酸，按照质量百分比计，包含以下组分：
长链咪唑啉甜菜碱0.1～1.0％；
亲水纳米二氧化硅0.1～2.0％；
缓蚀剂0.5～2.0％；
铁离子稳定剂0.1～1.0％；
浓盐酸30～50％；
其余为水。
优选地，所述纳米泡沫酸的粒径范围为20～50nm。
优选地，所述长链咪唑啉甜菜碱为式(1)化合物的一种或多种。
其中，m＝8～18。
优选地，式(1)化合物中m＝8～18混合碳链时，长链咪唑啉甜菜碱为椰油基咪唑啉甜菜碱；式(1)化合物中m＝12时，长链咪唑啉甜菜碱为月桂基咪唑啉甜菜碱。
优选地，所述亲水纳米二氧化硅为粒径范围为20～50nm的氨基改性纳米二氧化硅，氨基改性纳米二氧化硅如式(2)所示化合物：
其中，x表示改性程度，以质量分数计，x＝0.1％～5％。
优选地，缓蚀剂为质量浓度为20％丙炔醇溶液、质量浓度20％苯氨基苯丁酮溶液和质量浓度为20％苯氨基丁酮溶液中的一种或几种。
丙炔醇溶液的化学式为：
苯氨基苯丁酮溶液的化学式为：
苯氨基丁酮溶液的化学式为：
实施例1
在1000mL烧杯中加入479克水和500克浓盐酸，然后加入月桂基咪唑啉甜菜碱7克，亲水纳米二氧化硅5克，1克丙炔醇溶液(20％wt)，5克苯氨基苯丁酮溶液(20％wt)和3克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
实施例2
在1000mL烧杯中加入474克水和500克浓盐酸，然后加入椰油基咪唑啉甜菜碱7克，亲水纳米二氧化硅10克，1克丙炔醇溶液(20％wt)，5克苯氨基丁酮溶液(20％wt)和3克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
实施例3
在1000mL烧杯中加入471克水和500克浓盐酸，然后加入月桂基咪唑啉甜菜碱5克，椰油基咪唑啉甜菜碱5克，亲水纳米二氧化硅10克，1克丙炔醇溶液(20％wt)，5克苯氨基苯丁酮溶液(20％wt)和3克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
实施例4
在1000mL烧杯中加入469克水和500克浓盐酸，然后加入月桂基咪唑啉甜菜碱5克，椰油基咪唑啉甜菜碱5克，亲水纳米二氧化硅15克，1克丙炔醇溶液(20％wt)，2.5克苯氨基苯丁酮溶液(20％wt)，2.5克苯氨基丁酮溶液(20％wt)和3克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
实施例5
在1000mL烧杯中加入461克水和500克浓盐酸，然后加入月桂基咪唑啉甜菜碱5克，椰油基咪唑啉甜菜碱5克，亲水纳米二氧化硅20克，1克丙炔醇溶液(20％wt)，5克苯氨基丁酮溶液(20％wt)和3克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
实施例6
在1000mL烧杯中加入460克水和500克浓盐酸，然后加入月桂基咪唑啉甜菜碱10克，氨基改性纳米二氧化硅为5克，10克丙炔醇溶液(20％wt)，10克苯氨基苯丁酮溶液(20％wt)和10克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
实施例7
在1000mL烧杯中加入674克水和300克浓盐酸，然后加入月桂基咪唑啉甜菜碱5克，氨基改性纳米二氧化硅5克，5克苯氨基苯丁酮溶液(20％wt)，10克苯氨基苯丁酮溶液(20％wt)和1克柠檬酸三钠搅拌均匀得到纳米泡沫酸。
性能试验：
将实施例1～7中制得的纳米泡沫酸，分别置于水浴中加热至60℃，5000r/min搅拌5min，并转移至500ml具塞量筒，观察记录泡沫高度和析液半衰期；将碳酸盐岩石进行切片制备成1.0cm×1.0cm×0.1cm岩心片，质量相差不超过2％；将岩心切片放入液体/泡沫界面处，记录岩心片完全溶解所需时间，计算溶蚀速率，结果见表1。
表1纳米泡沫酸的性能测试结果
由表1可知，本发明制备的纳米泡沫酸，泡沫体积≥350mL，实施例2～7所泡沫半衰期≥30min，咪唑啉甜菜碱用量的增加能够显著增强泡沫高度和稳定性，随着纳米二氧化硅的增加，形成致密的细小泡沫，因而泡沫体积有所下降，析液半衰期迅速增加，碳酸盐岩石静态溶蚀速率持续下降，能够有效延缓酸岩反应，可用于碳酸盐岩层酸化作业，增加酸化渗透距离，达到深部酸化的目的。

Claims (10)

1.一种纳米泡沫酸，其特征在于，按照质量百分比计，包含以下组分：
长链咪唑啉甜菜碱0.1～1.0％；
亲水纳米二氧化硅0.1～2.0％；
缓蚀剂0.5～2.0％；
铁离子稳定剂0.1～1.0％；
浓盐酸30～50％；
其余为水。
2.如权利要求1所述的纳米泡沫酸，其特征在于，纳米泡沫酸的粒径范围为20～50nm。
3.如权利要求1所述的纳米泡沫酸，其特征在于，长链咪唑啉甜菜碱为式(1)所示的化合物的一种或者多种：
其中，m＝8～18。
4.如权利要求3所述的一种纳米泡沫酸，其特征在于，式(1)化合物中m＝8～18混合碳链时，长链咪唑啉甜菜碱为椰油基咪唑啉甜菜碱；式(1)化合物中m＝12时，长链咪唑啉甜菜碱为月桂基咪唑啉甜菜碱。
5.如权利要求1所述的纳米泡沫酸，其特征在于，所述亲水纳米二氧化硅为粒径范围为20～50nm的氨基改性纳米二氧化硅，氨基改性纳米二氧化硅如式(2)所示化合物：
其中，x表示改性程度，以质量分数计，x＝0.1％～5％。
6.如权利要求1所述的纳米泡沫酸，其特征在于，所述缓蚀剂为丙炔醇溶液、苯氨基苯丁酮溶液和苯氨基丁酮溶液中的一种或几种。
7.如权利要求6所述的纳米泡沫酸，其特征在于，丙炔醇溶液的质量浓度为20％；苯氨基苯丁酮溶液的质量浓度20％；苯氨基丁酮溶液的质量浓度为20％。
8.如权利要求1所述的纳米泡沫酸，其特征在于，铁离子稳定剂为柠檬酸三钠。
9.一种制备权利要求1～8任意一项所述的纳米泡沫酸的方法，其特征在于，包括向容器中加入水和浓盐酸，然后加入长链咪唑啉甜菜碱，亲水纳米二氧化硅，缓蚀剂和铁离子稳定剂搅拌均匀，制得纳米泡沫酸。
10.一种纳米泡沫酸的使用方法，其特征在于，使用时，将权利要求9制得的纳米泡沫酸通氮气搅拌起泡进行施工即可。
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