压裂用渗吸表面活性剂的制备与应用

发布时间：2020-11-03 23:02

　　 渗吸作用已经被证明是致密油藏的重要开采手段,向入井流体中添加合适的表面活性剂,可以在一定程度上将地层岩石表面润湿性改变为亲水性,使入井流体与微裂缝中的原油完成置换过程,增强液体在储层岩石中的自发渗吸效率,提高原油采收率。本文从表面活性剂分子结构入手,设计合成了一种能够增强水溶液渗吸效果的阴-非离子型表面活性剂(ANS),并优选亲水性纳米材料与之复配得到渗吸增效表面活性剂体系(ANF),进一步提高了渗吸效率。主要研究内容和认识如下:(1)以顺丁烯二酸酐和异构醇醚作为主要反应原材料,在催化剂作用下合成酯化中间体,然后再与亚硫酸钠通过亲核加成反应合成一种能够增强渗吸作用的表面活性剂,其分子链同时具备阴离子和非离子表面活性剂的特征结构。使用FT-IR和~1HNMR表征对合成产物的分子结构及官能团进行确认,考察了反应温度、反应时间、单体摩尔比和催化剂对反应转化率的影响。结果表明,最佳酯化条件为:顺丁烯二酸酐和异构醇醚摩尔加量比为1:2,催化剂用量为单体总质量的1.0%,在100℃下反应4h;最佳磺化条件为:亚硫酸钠与酯化中间体摩尔加量比为1.5:1,催化剂加量为单体总质量的1.0%,在90℃下反应3h。(2)对渗吸增效表面活性剂的理化性质,润湿性能,改善油湿性表面润湿性的能力和在岩心中的自发渗吸效率进行了测试。当渗吸增效表面活性剂ANS的使用浓度为0.3%时,在清水和矿化水(10g/L)中的润湿时间分别为85s和150s,能够满足快速吸附要求,且吸附稳定,在砂岩表面的Zeta电位绝对值大于35mV。能够使油滴与油湿性岩心薄片之间的接触角从28°增大到130°,有效改善油湿岩石的表面润湿性,静态自发渗吸效率可以达到38%左右。如果浓度过大,界面张力过低,毛细管作用力不足,导致渗吸速率效率基本不变甚至还略有下降。因此,ANS的最佳使用浓度以0.3%为宜。(3)优选亲水纳米材料Nano-SiO_2-500S,与ANS按照一定比例进行复配。当纳米材料在复合体系中的含量为1.5%时,可以使油湿性岩心的接触角改变量增大到120°左右,同时体系的渗吸效率达到43%左右,相比ANS作用效果进一步提高5%。对渗吸增效复合体系与压裂液常用助剂的配伍性进行了考察。结果表明,该体系与黏土防膨剂、压裂液减阻剂会产生一定的相互影响,但是整体作用效果变化不大,配伍性良好。同时,该体系与原油乳化后能在较短时间内破乳脱水,实现油水分离。(4)确定了渗吸增效表面活性剂体系的生产工艺,通过放大试验进行了工业化生产,并进行了3井次的现场加注试验。使用现场原料配制小样进行性能测试,与室内实验结果基本一致,性能稳定,同时,试验井产出液中含油率上升、含水率下降。表明该体系体系能够有效提高自发渗吸采收效率,具备实际应用价值。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ423
【部分图文】：

注入井下的水进入岩石孔隙方向与原油从孔隙中流界面张力比较低，毛细管力小，油水置换主要受重力们关注的重点，是指受岩石内部环境的影响，注入的方向相反，即水从小孔隙进入，而油从大孔隙出来图 1-1 逆向渗吸示意图Fig. 1-1 Reverse schematic imbibition换，渗吸的主要作用是在注入水进不去的小孔隙中完成大孔隙中并随着驱替作用排出地层，从而使采收率增

陕西科技大学硕士学位论文作用下进入裂缝孔隙中，将裂缝这是受毛细管力影响的一种常见一种润湿能力更强的液体进入来的非润湿流体或润湿能力较干扰，受毛细管力和重力的影响方向，其作用形式有两种：同的水进入岩石孔隙方向与原油比较低，毛细管力小，油水置换重点，是指受岩石内部环境的影反，即水从小孔隙进入，而油从

图 1-3 接触角与油湿性储层渗吸效率的关系Relationship between contact angle and seepage efficiency of oil-we]人考察了岩石表面水相接触角不同时对渗吸效率的影响间的接触角减小，岩层亲水性增强，自发渗吸速度加快触角相差不多，则渗吸效率也很接近。界面张力力是毛细管力计算公式中的一项主要参数，直接影响毛应用中，由于表面活性助剂具有双亲性分子结构，主要力，可以实现超低的油/水界面张力，使得洗油的时候更的界面张力意味着过低的毛细管力，即使岩石表面为水导致难以完成油水置换过程，进而影响到渗吸效率。因并不以最低为最好，而应该保证油水界面张力适宜，能
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本文编号：2869230