CN116004210A - 一种新型携砂液及其制备方法 - Google Patents

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魏芳
王勇
陈刚
高雪峰
武明鸣
姜静
贾维霞
梁伟
陈雪
张燕
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Abstract

本发明公开了一种新型携砂液，由改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液组成，还公开了该携砂液的制备方法，包括以下步骤：(1)、制备纳米级胶体溶液；(2)、制备改性阳离子聚丙烯酰胺溶液；(3)、将配方量的改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液混合均匀即得到新型携砂液；本发明适用于石油工程技术领域，进入地层后，具有抑制地层砂运移的功能；对地层渗透率保护良好；属于清洁携砂液，无需返排；可耐高温，可用于高温热采井。

Description

一种新型携砂液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油工程技术领域，具体是一种新型携砂液及其制备方法。
背景技术
随着石油开采的进行,地层胶结状况日益疏松,出砂问题成为制约石油开采,提高产量的重要制约因素。针对这种情况，只具有单一携砂功能的携砂液在携砂作业时会造成地层膨胀坍塌，无法满足防砂要求，额外加入的抑砂剂配制过程消耗人力物力，并且对携砂液的携砂性能会造成影响，对同时具有抑砂功能新型携砂液要求迫切。
带有抑砂功能的携砂液，在携砂的同时可以抑制沙砾运移和粘土膨胀，减少地层堵塞，提高防砂充填效果，在后期生产过程中可持续发挥抑砂效果，提高产能和防砂有效期。相对于有机聚合物抑砂剂，无机抑制性携砂液含有具有抑砂功能的无机材料，对地层吸附紧密，对储层渗透率影响无影响，而且由于具有耐高温的性能，稠油热采井的开采中可持续发挥作用。
CN 108395885 A公开的携砂液主体是丙烯酰胺和聚醚丙烯酸酯、正丁烯磺酸的共聚物，复配清洗剂、粘土稳定剂、水处理伤害剂形成的一种携砂液，耐高温性能不足，伤害高。
CN 108251094 A公开的携砂液是在超支化聚合物溶液中加一定比例的防膨剂和助排剂，形成的携砂液的返排性能大大提高。
CN 104592968 B公开了一种含长链伯胺端基的单体与N，N-二甲基丙烯酰胺的共聚物，该携砂液是一种清洁携砂液，形成的冻胶与水、油自动破胶，但它功能单一，仅具有携砂功能。
CN 107513382 A公开了的清洁携砂液主要由A剂和B剂组成，A剂由表面活性剂APG和二甲基二烯丙基氯化铵均聚物组成，B剂由：牛脂基二羟乙基氧化胺80％～90％，非离子氟表面活性剂0.5％～1％，聚天冬氨酸0.5％～1％，水8％～19％组成。该携砂液就有防膨、助排、阻垢功能；施工后好破胶，易返排。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型携砂液及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型携砂液及其制备方法，由改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液组成。
优选的，所述改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液体积比例为1：(3～10)；
改性阳离子聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为1-5％；
纳米级胶体溶液的质量浓度为5％-10％。
还公开了一种新型携砂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)、制备纳米级胶体溶液；
(2)、制备改性阳离子聚丙烯酰胺溶液；
(3)、将配方量的改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液混合均匀即得到新型携砂液。
优选的，所述步骤(1)中，纳米级胶体溶液的制备方法为：
在搅拌状态下将碱性溶液加入混合盐溶液中，将所得到的悬浮物进行过滤，再将所得到的沉淀物进行恒温加热，得到纳米级胶体溶液。
优选的，所述碱性溶液与混合盐溶液的比例为(2-5)：1。
优选的，所述碱性溶液为氨的水溶液或者碳酸氢钠溶液。
优选的，所述碱性溶液浓度为0.5％-1.5％。
优选的，所述混合盐溶液为氯化镁与氯化钙的混合溶液。
优选的，所述氯化镁质量浓度为5-10％，氯化钙质量浓度为5-10％，所述碱性溶液与混合盐溶液质量比例为1：(1～15)。
优选的，所述恒温加热温度为60-90摄氏度，恒温加热时间为5小时以上。
优选的，所述改性阳离子聚丙烯酰胺溶液制备方法为：
氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体、氧化还原引发剂反应而得。
优选的，所述氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体的比例为(3～7):(0.5～1.5):1。
优选的，所述氨基非离子型单体为丙烯酰胺单体。
优选的，所述氨基阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体。
优选的，所述改性单体为硅烷KH570单体。
优选的，所述氧化还原引发剂为过硫酸铵、硫酸氢钠中的至少一种。
优选的，所述氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体总的质量分数为30％-50％。
优选的，所述氧化还原引发剂质量分数为0.01％～0.03％。
优选的，所述改性阳离子聚丙烯酰胺黏均分子量为(7.80～8.20)×106。
优选的，所述改性阳离子聚丙烯酰胺的分子式为：
Figure BDA0003317055330000041
其中，M：n：x＝(3～7):(0.5～1.5):1。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)常用携砂液仅具有携砂功能，本携砂液体系进入地层后，具有抑制地层砂运移的功能；
(2)无机抑砂材料对地层渗透率保护良好；
(3)该携砂液属于清洁携砂液，无需返排；
(4)抑砂材料可耐高温，可用于高温热采井。
附图说明
图1是本发明一种新型携砂液制备方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图1，进一步说明本发明一种新型携砂液及其制备方法的具体实施方式。本发明一种新型携砂液及其制备方法不限于以下实施例的描述。
实施例1：
本实施例给出一种新型携砂液及其制备方法的具体实施方式，由改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液组成。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液体积比例为1：3；
改性阳离子聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为1％；
纳米级胶体溶液的质量浓度为5％。
实施例2：
本实施例给出一种新型携砂液及其制备方法的具体实施方式，由改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液组成。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液体积比例为1：7；
改性阳离子聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为3％；
纳米级胶体溶液的质量浓度为7％。
实施例3：
本实施例给出一种新型携砂液及其制备方法的具体实施方式，由改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液组成。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液体积比例为1：10；
改性阳离子聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为5％；
纳米级胶体溶液的质量浓度为10％。
实施例4：
本实施例给出一种新型携砂液制备方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
(1)、制备纳米级胶体溶液；
(2)、制备改性阳离子聚丙烯酰胺溶液；
(3)、将配方量的改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液混合均匀即得到新型携砂液。
进一步的，步骤(1)中，纳米级胶体溶液的制备方法为：
在搅拌状态下将碱性溶液加入混合盐溶液中，将所得到的悬浮物进行过滤，再将所得到的沉淀物进行恒温加热，得到纳米级胶体溶液。
进一步的，碱性溶液与混合盐溶液的比例为2：1。
进一步的，碱性溶液为氨的水溶液或者碳酸氢钠溶液。
进一步的，碱性溶液浓度为0.5％。
进一步的，混合盐溶液为氯化镁与氯化钙的混合溶液。
进一步的，氯化镁质量浓度为5％，氯化钙质量浓度为5％，碱性溶液与混合盐溶液质量比例为1：1。
进一步的，恒温加热温度为60摄氏度，恒温加热时间为5小时。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺溶液制备方法为：
氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体、氧化还原引发剂反应而得。
进一步的，氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体的比例为3:0.5:1。
进一步的，氨基非离子型单体为丙烯酰胺单体。
进一步的，氨基阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体。
进一步的，改性单体为硅烷KH570单体。
进一步的，氧化还原引发剂为过硫酸铵和硫酸氢钠。
进一步的，氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体总的质量分数为30％。
进一步的，氧化还原引发剂质量分数为0.01％。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺黏均分子量为7.80×106。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺的分子式为：
Figure BDA0003317055330000071
其中，M：n：x＝3:0.5:1。
实施例5：
本实施例给出一种新型携砂液制备方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
(1)、制备纳米级胶体溶液；
(2)、制备改性阳离子聚丙烯酰胺溶液；
(3)、将配方量的改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液混合均匀即得到新型携砂液。
进一步的，步骤(1)中，纳米级胶体溶液的制备方法为：
在搅拌状态下将碱性溶液加入混合盐溶液中，将所得到的悬浮物进行过滤，再将所得到的沉淀物进行恒温加热，得到纳米级胶体溶液。
进一步的，碱性溶液与混合盐溶液的比例为3.5：1。
进一步的，碱性溶液为氨的水溶液或者碳酸氢钠溶液。
进一步的，碱性溶液浓度为1％。
进一步的，混合盐溶液为氯化镁与氯化钙的混合溶液。
进一步的，氯化镁质量浓度为7.5％，氯化钙质量浓度为7.5％，碱性溶液与混合盐溶液质量比例为1：8。
进一步的，恒温加热温度为75摄氏度，恒温加热时间为6小时。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺溶液制备方法为：
氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体、氧化还原引发剂反应而得。
进一步的，氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体的比例为5:1:1。
进一步的，氨基非离子型单体为丙烯酰胺单体。
进一步的，氨基阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体。
进一步的，改性单体为硅烷KH570单体。
进一步的，氧化还原引发剂为过硫酸铵。
进一步的，氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体总的质量分数为40％。
进一步的，氧化还原引发剂质量分数为0.02％。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺黏均分子量为8.00×106。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺的分子式为：
Figure BDA0003317055330000091
其中，M：n：x＝5:1:1。
实施例6：
本实施例给出一种新型携砂液制备方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
(1)、制备纳米级胶体溶液；
(2)、制备改性阳离子聚丙烯酰胺溶液；
(3)、将配方量的改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液混合均匀即得到新型携砂液。
进一步的，步骤(1)中，纳米级胶体溶液的制备方法为：
在搅拌状态下将碱性溶液加入混合盐溶液中，将所得到的悬浮物进行过滤，再将所得到的沉淀物进行恒温加热，得到纳米级胶体溶液。
进一步的，碱性溶液与混合盐溶液的比例为5：1。
进一步的，碱性溶液为氨的水溶液或者碳酸氢钠溶液。
进一步的，碱性溶液浓度为1.5％。
进一步的，混合盐溶液为氯化镁与氯化钙的混合溶液。
进一步的，氯化镁质量浓度为10％，氯化钙质量浓度为10％，碱性溶液与混合盐溶液质量比例为1：15。
进一步的，恒温加热温度为90摄氏度，恒温加热时间为8小时。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺溶液制备方法为：
氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体、氧化还原引发剂反应而得。
进一步的，氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体的比例为7:1.5:1。
进一步的，氨基非离子型单体为丙烯酰胺单体。
进一步的，氨基阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体。
进一步的，改性单体为硅烷KH570单体。
进一步的，氧化还原引发剂为硫酸氢钠。
进一步的，氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体总的质量分数为50％。
进一步的，氧化还原引发剂质量分数为0.03％。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺黏均分子量为8.20×106。
进一步的，改性阳离子聚丙烯酰胺的分子式为：
Figure BDA0003317055330000111
其中，M：n：x＝7:1.5:1。
实施例7：
本实施例给出一种新型携砂液制备方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
制备氯化镁浓度为5％，氯化铝浓度为5％的混合盐溶液，待全部溶解后，放置在转速300转条件下搅拌，缓慢加入1％的氨水溶液,碱性溶液与混合盐溶液混合比例为3：1,室温下放置5小时,采用真空抽滤,收集得到的沉淀物,放置烘箱中,恒温60度下放置5小时,得到均匀纳米级胶体溶液。将单体丙烯酰胺、单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、水按照5：25：70加入烧杯中搅拌溶解，加入氧化还原引发剂过硫酸铵以及亚硫酸氢钠0.01％，进行聚合反应，反应2h后升温至60℃保温聚合3-4h后，得到透明聚合物体系。将纳米级胶体溶液与聚合物体系按照5:1比例向混合,得到抑砂型携砂液。
油井储层条件：孔隙度范围为12.3％—39.9％，平均为23.7％；渗透率范围为60×10-3um2，泥质含量12％，层厚度4.8m，油层顶深：3380m.充填工具下入深度：3360m.
前期采用挤压充填液量5方，油量小于1方，新型携砂液施工后液量7.8方，油量6.5方，有效期2年以上。
实施例8：
本实施例给出一种新型携砂液制备方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
制备氯化镁浓度为8％，氯化铝浓度为10％的混合盐溶液，待全部溶解后，放置在转速300转条件下搅拌，缓慢加入0.5％的氢氧化钠溶液,碱性溶液与混合盐溶液混合比例为1:5,室温下放置5小时,采用真空抽滤,收集得到的沉淀物,放置烘箱中,恒温60度下放置5小时,得到均匀纳米级胶体溶液。将单体丙烯酰胺、单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、水按照5：25：70加入烧杯中搅拌溶解,加入氧化还原引发剂过硫酸铵以及亚硫酸氢钠0.01％，进行聚合反应，反应2h后升温至60℃保温聚合3-4h后，得到乳白色聚合物混合体系。将纳米级胶体溶液与聚合物溶液体系按照5:1比例向混合,得到抑砂型携砂液；
油井储层条件：孔隙度范围为35.8％；渗透率为120×10-3um2，泥质含量15.7％，油层顶深1657m，油层厚度3.8m.
新井投产，新型携砂液施工后液量14.77方，油量7.14方，高于同区块其他油井
实施例9：
本实施例给出一种新型携砂液制备方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
制备氯化镁浓度为10％，氯化铝浓度为10％的混合盐溶液，待全部溶解后，放置在转速200转条件下搅拌，缓慢加入1.5％的碳酸氢钠溶液,碱性溶液与混合盐溶液混合比例为1:1,室温下放置5小时,采用真空抽滤,收集得到的沉淀物,放置烘箱中,恒温60度下放置5小时,得到悬浮液体系。将单体丙烯酰胺、单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、水按照5：25：70加入烧杯中搅拌溶解，加入氧化还原引发剂过硫酸铵以及亚硫酸氢钠0.01％，进行聚合反应，反应2h后升温至60℃保温聚合3-4h后，得到透明聚合物体系。将纳米级胶体溶液和聚合物体系按照5:1比例向混合,得到抑砂型携砂液。
油井储层条件：孔隙度范围为27％；渗透率范围为1000。×10-3um2，泥质含量12％，层厚度4.8m，油层顶深：3380m，并堵塞地层。
新井投产，新型携砂液施工后液量12.9方，油量9.6方。
工作原理：如图1所示，本发明提供了一种带有抑砂功能的携砂液，在携砂的同时可以抑制沙砾运移和粘土膨胀，减少地层堵塞，提高防砂充填效果，在后期生产过程中可持续发挥抑砂效果，提高产能和防砂有效期。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种新型携砂液，其特征在于：由改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液组成。
2.如权利要求1所述的一种新型携砂液，其特征在于：所述改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液体积比例为1：(3～10)；
改性阳离子聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为1-5％；
纳米级胶体溶液的质量浓度为5％-10％。
3.一种新型携砂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)、制备纳米级胶体溶液；
(2)、制备改性阳离子聚丙烯酰胺溶液；
(3)、将配方量的改性阳离子聚丙烯酰胺溶液与纳米级胶体溶液混合均匀即得到新型携砂液。
4.如权利要求3所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，纳米级胶体溶液的制备方法为：
在搅拌状态下将碱性溶液加入混合盐溶液中，将所得到的悬浮物进行过滤，再将所得到的沉淀物进行恒温加热，得到纳米级胶体溶液。
5.如权利要求4所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液与混合盐溶液的比例为(2-5)：1。
6.如权利要求4所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液为氨的水溶液或者碳酸氢钠溶液。
7.如权利要求6所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液浓度为0.5％-1.5％。
8.如权利要求4所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述混合盐溶液为氯化镁与氯化钙的混合溶液。
9.如权利要求8所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氯化镁质量浓度为5-10％，氯化钙质量浓度为5-10％，所述碱性溶液与混合盐溶液质量比例为1：(1～15)。
10.如权利要求4所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述恒温加热温度为60-90摄氏度，恒温加热时间为5小时以上。
11.如权利要求3所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于，所述改性阳离子聚丙烯酰胺溶液制备方法为：
氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体、氧化还原引发剂反应而得。
12.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体的比例为(3～7):(0.5～1.5):1。
13.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氨基非离子型单体为丙烯酰胺单体。
14.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氨基阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体。
15.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述改性单体为硅烷KH570单体。
16.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氧化还原引发剂为过硫酸铵、硫酸氢钠中的至少一种。
17.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氨基非离子型单体、氨基阳离子型单体、改性单体总的质量分数为30％-50％。
18.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述氧化还原引发剂质量分数为0.01％～0.03％。
19.如权利要求11所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述改性阳离子聚丙烯酰胺黏均分子量为(7.80～8.20)×106。
20.如权利要求1所述的一种新型携砂液的制备方法，其特征在于：所述改性阳离子聚丙烯酰胺的分子式为：
Figure FDA0003317055320000031
其中，M：n：x＝(3～7):(0.5～1.5):1。
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