專利名稱：改善防砂效果的油井防砂預(yù)處理劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油井防砂預(yù)處理劑及其應(yīng)用，應(yīng)用于油井防砂處理，在向地層注入防砂劑前，用所述預(yù)處理劑處理地層，改變砂粒表面性質(zhì)，改善防砂效果。
背景技術(shù)：
油井出砂是油田開采過程中經(jīng)常遇到的問題，它直接影響油井的正常生產(chǎn)。因此， 必須采取各種有效的工藝技術(shù)措施來防止油井出砂?，F(xiàn)有防砂技術(shù)主要包括機(jī)械防砂和化學(xué)防砂。機(jī)械防砂無法應(yīng)用于套變防砂、對細(xì)粉砂防治能力也較弱。化學(xué)防砂是將一定量的化學(xué)膠結(jié)物及填充材料作為防砂劑注入地層，再注入固化劑，待其凝固后，可提高地層強(qiáng)度或形成具有一定強(qiáng)度的擋砂屏障，達(dá)到防砂的目的?；瘜W(xué)防砂施工簡便，只需泵入化學(xué)劑即可，井下不留任何裝置，如果防砂失敗，容易進(jìn)行補(bǔ)救措施，具有其他防砂措施不可替代的優(yōu)越性。目前，國內(nèi)外普遍使用的化學(xué)防砂劑主要包括酚醛樹脂、改性呋喃樹脂、尿醛樹脂等防砂劑，在油田生產(chǎn)中發(fā)揮了積極作用，緩解了出砂給生產(chǎn)帶來的壓力。但由于油藏松散砂粒所處環(huán)境的特殊性，砂粒被原油和地層水飽和，阻礙防砂劑在砂粒表面上的吸附，導(dǎo)致防砂效果降低。改善防砂劑在砂粒表面上的吸附性能是提高防砂效果的關(guān)鍵技術(shù)之一。在注入防砂劑之前用預(yù)處理劑處理地層，改變砂粒表面的性質(zhì)，促使防砂劑吸附在砂粒表面，提高防砂效果。國內(nèi)外主要使用的預(yù)處理劑主要有有機(jī)溶劑、表面活性劑水溶液等。例如美國專利US 4018285介紹用甲醇、乙醇、異丙醇、酮、乙二醇醚等易與水互溶的有機(jī)溶劑(及其混合溶劑)作為預(yù)處理液(預(yù)處理劑)，處理近井地帶，以驅(qū)替存在于地層中的原有液體，為隨后注入的酚醛樹脂溶液在地層巖石砂粒表面形成樹脂薄膜創(chuàng)造有利條件，用有機(jī)溶劑處理地層，雖然獲得一定的效果，但有機(jī)溶劑成本較高，導(dǎo)致防砂費(fèi)用大幅度增加；US 7，114，570介紹用表面活性劑(非離子、陽離子等)水(鹽水、鹵水)溶液作為預(yù)處理液(預(yù)處理劑)，清理近井地帶砂粒表面吸附的原油，以幫助隨后注入的酚醛樹脂溶液在地層巖石砂粒表面形成樹脂薄膜，但沒有獲得預(yù)期的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于針對上述現(xiàn)有油井防砂處理技術(shù)中預(yù)處理劑的不足，提供一種新的油井防砂處理預(yù)處理劑，以促使防砂劑更牢固地吸附于砂粒表面，提高固結(jié)強(qiáng)度進(jìn)而提高防砂效果。本發(fā)明的另一目的在于提供所述預(yù)處理劑的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供所述預(yù)處理劑的應(yīng)用，具體是其用于油井防砂預(yù)處理過程。本發(fā)明的另一目的還在于提供應(yīng)用本發(fā)明的預(yù)處理劑的油井防砂處理方法。一方面，本發(fā)明提供了一種改善油井防砂效果的預(yù)處理劑，該預(yù)處理劑是酸性物質(zhì)與表面活性劑的混合物。該預(yù)處理劑應(yīng)用于油田防砂處理技術(shù)，在向地層注入防砂劑前， 用該預(yù)處理劑處理地層，能夠改變砂粒表面性質(zhì)，提高防砂效果。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的預(yù)處理劑中，所述酸性物質(zhì)選自鹽酸、磷酸、硫酸、氟硼酸、檸檬酸、草酸等中的一種或多種的混合物。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的預(yù)處理劑中，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑和/或非離子表面活性劑。優(yōu)選的，所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉(ABS)，所述非離子表面活性劑選自0P-7、0P-10、0P-15中的一種或多種。本發(fā)明的油井防砂預(yù)處理劑，是將表面活性劑和酸性物質(zhì)的效力充分融合，其中， 起關(guān)鍵作用的是酸性物質(zhì)，表面活性劑起輔助作用。本發(fā)明中酸性物質(zhì)的主要作用是酸性物質(zhì)可作為防砂劑的固化劑，能夠改變砂粒表面的性質(zhì)，將砂粒表面變成酸性，酸是縮合反應(yīng)的催化劑，使砂粒表面上的羥基與防砂劑分子中的羥甲基發(fā)生縮合反應(yīng)形成強(qiáng)度較大的化學(xué)鍵，因此，可以促使防砂劑牢固吸附在砂粒表面，顯著提高防砂效果；酸還可以清除砂粒表面上的無機(jī)垢等雜質(zhì)(無機(jī)垢阻礙防砂劑吸附于砂粒表面)；通常酸性越強(qiáng)處理效果越好。表面活性劑的主要作用是清洗砂粒表面上的原油(油阻礙防砂劑吸附于砂粒表面)。 從而，本發(fā)明的油井防砂預(yù)處理劑，能夠清除砂粒表面上的原油、垢等物質(zhì)并改變砂粒表面的性能，促使防砂劑牢固地吸附于砂粒表面，提高固結(jié)強(qiáng)度，可有效避免用有機(jī)溶劑處理地層對環(huán)境及施工人員的危害。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明中，可根據(jù)酸性物質(zhì)的酸性強(qiáng)弱、表面活性劑去油能力的大小以及價格，在所述范圍內(nèi)適當(dāng)控制酸和表面活性劑用量，在保證效果的前提下，盡量降低預(yù)處理劑的成本，尋找效果與成本的平衡。例如，工業(yè)鹽酸的酸性比工業(yè)氟硼酸較弱，在酸用量相同的條件下，處理效果也比氟硼酸較差，但考慮到氟硼酸比鹽酸價格高，可以適當(dāng)少用一些氟硼酸。如所用表面活性劑價格較高，也可適當(dāng)減少用量。本發(fā)明中，所述各酸性物質(zhì)及表面活性劑均可采用工業(yè)產(chǎn)品。本發(fā)明的油井防砂預(yù)處理劑，也可以是所述酸性物質(zhì)與表面活性劑的混合物的水溶液。所述水溶液中的水可以是來自工業(yè)產(chǎn)品的酸性物質(zhì)，例如，工業(yè)鹽酸一般為濃度36% 的溶液，工業(yè)氟硼酸一般為濃度40%的溶液，等等。事實(shí)上，在實(shí)際應(yīng)用時，也是需要將該預(yù)處理劑配置成一定濃度的水溶液對地層進(jìn)行防砂預(yù)處理。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方案，本發(fā)明的預(yù)處理劑為酸性物質(zhì)與表面活性劑的水溶液，其中，所述酸性物質(zhì)含量為15wt% 32wt%，優(yōu)選為20Wt% ^wt% (所述酸性物質(zhì)的有效含量，扣除工業(yè)產(chǎn)品中的水)；所述表面活性劑的含量為0. 8wt% 5wt%，優(yōu)選為 Iwt % #{%。該預(yù)處理劑在防砂施工時，還需要再加4 19倍重量的水(可以是油田污水)稀釋后注入地層中進(jìn)行防砂預(yù)處理。除特別注明外，本發(fā)明中所述含量與比例均為重量含量與比例。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施方案，本發(fā)明的預(yù)處理劑為酸性物質(zhì)與表面活性劑的水溶液，其中，所述酸性物質(zhì)含量為 5.6wt% (所述酸性物質(zhì)的有效含量，扣除工業(yè)產(chǎn)品中的水)，所述表面活性劑的含量為0. 05wt% 0. Swt %。該預(yù)處理劑無需再進(jìn)行稀釋，可直接注入地層中進(jìn)行防砂預(yù)處理。本發(fā)明的預(yù)處理劑在進(jìn)行防砂預(yù)處理時，酸性物質(zhì)和表面活性劑的濃度不宜過低，否則會降低處理效果。本發(fā)明中，配制所述預(yù)處理劑水溶液時所需的水可以是油田污水，采用油田污水配制預(yù)處理劑水溶液并不會降低本發(fā)明預(yù)處理劑的改善防砂效果的處理效果。另一方面，本發(fā)明還提供了所述油井防砂預(yù)處理劑的制備方法，其中是將所述表面活性劑或其水溶液與所述酸性物質(zhì)或其水溶液混合均勻，得到所述油井防砂預(yù)處理劑。另一方面，本發(fā)明還提供了所述的油井防砂預(yù)處理劑在油井防砂預(yù)處理中的應(yīng)用。具體是在油井防砂處理過程中，在向地層注入防砂劑前，先利用本發(fā)明的油井防砂預(yù)處理劑對地層進(jìn)行防砂預(yù)處理，然后再注入防砂劑進(jìn)行防砂處理。另一方面，本發(fā)明還提供了一種油井防砂處理方法，該方法包括在向地層注入防砂劑前用本發(fā)明所述的油井防砂預(yù)處理劑處理地層的過程。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的油井防砂處理方法步驟將含有本發(fā)明所述的油井防砂預(yù)處理劑的水溶液注入地層；再注入隔離水；然后注入防砂劑、固化劑，關(guān)井固化。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方案，本發(fā)明的油井防砂處理方法中，所注入的含有所述油井防砂預(yù)處理劑的水溶液中，酸性物質(zhì)含量為1^^-5.6% (所述酸性物質(zhì)的有效含量，扣除工業(yè)產(chǎn)品中的水)，表面活性劑的濃度為0. 05% 0. 8%。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，該含有預(yù)處理劑的水溶液的注入量為防砂劑注入量的30% 70% ；所述防砂劑的用量確定為所屬領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不做特別要求，例如可根據(jù)防砂作業(yè)油井的設(shè)計處理半徑、油層厚度及孔隙度，計算防砂劑的用量。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，在注入預(yù)處理劑后、注入防砂劑之前，需注入隔離水，由于本發(fā)明的預(yù)處理劑中含有酸性物質(zhì)，該酸性物質(zhì)通?？墒狗郎皠┕袒?，本發(fā)明中注入隔離水主要是用以隔離預(yù)處理劑與隨后注入的防砂劑，避免施工過程中因防砂劑固化導(dǎo)致井筒固結(jié)堵塞的風(fēng)險。所述隔離水可以是油田污水。本發(fā)明中，所述隔離水的注入量具體可控制為2 5m3。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，隨后注入防砂劑及固化劑的后續(xù)操作可以按照所屬領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行。例如，注入防砂劑后，再注入適量水(以隔離防砂劑與固化劑，避免施工過程中因防砂劑固化導(dǎo)致井筒固結(jié)堵塞的風(fēng)險)，最后注入固化劑，并用污水將固化劑全部頂入地層，關(guān)井固化一定時間，即可油井投產(chǎn)生產(chǎn)。本發(fā)明的油田防砂預(yù)處理劑，室內(nèi)研究數(shù)據(jù)表明，油井(含油)砂經(jīng)本發(fā)明預(yù)處理劑處理后，用防砂劑固結(jié)制備巖心的抗壓強(qiáng)度大幅度增加(可增加4倍左右或更高)。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)處理劑的現(xiàn)場防砂試驗，在用酚醛樹脂有機(jī)防砂劑對油井進(jìn)行防砂作業(yè)(即在向地層注入防砂劑)前，用本發(fā)明的預(yù)處理劑處理地層，取得了良好的防砂效果。對油井防砂作業(yè)時，使用本發(fā)明預(yù)處理劑既采用“首先注入10%本發(fā)明預(yù)處理劑，再注入酚醛樹脂防砂劑，最后注入固化劑”施工工藝，與不使用預(yù)處理劑既采用“注入酚醛樹脂防砂劑，再注入固化劑”施工工藝相比，酚醛樹脂防砂劑的防砂有效期增加，防砂效果得到明顯改善，說明預(yù)處理劑對提高防砂效果發(fā)揮了關(guān)鍵作用。綜上所述，本發(fā)明提供了一種油田防砂預(yù)處理劑，該預(yù)處理劑是將表面活性劑和酸性物質(zhì)(特別是酸性物質(zhì)本身就是固化劑)的效力充分融合，能夠使砂粒表面變成酸性， 并清除砂粒表面上的原油、垢，促使防砂劑牢固地吸附于砂粒表面，提高防砂效果，也避免了用有機(jī)溶劑處理地層對環(huán)境及施工人員的危害。本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施，對提高防砂劑的防砂效果、拓寬防砂劑的應(yīng)用范圍具有深遠(yuǎn)的意義，應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)及特點(diǎn)，但這些實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1在安裝攪拌器的搪瓷反應(yīng)釜中，加入270公斤水和30公斤0P-10，攪拌30分鐘，然后加入700公斤工業(yè)鹽酸(36% )，繼續(xù)攪拌30分鐘，將上述化合物混合均勻，即得到本發(fā)明預(yù)處理劑。實(shí)施例2在安裝攪拌器的搪瓷反應(yīng)釜中，加入300公斤水和40公斤十二烷基苯磺酸鈉 (ABS,30% )，攪拌30分鐘，然后加入660公斤工業(yè)鹽酸(36% )，繼續(xù)攪拌30分鐘，將上述化合物混合均勻，即得到本發(fā)明預(yù)處理劑。實(shí)施例3在安裝攪拌器的搪瓷反應(yīng)釜中，加入370公斤水和30公斤0P-10，攪拌30分鐘，然后加入600公斤工業(yè)氟硼酸(40% )，繼續(xù)攪拌30分鐘，將上述化合物混合均勻，即得到本發(fā)明預(yù)處理劑。實(shí)施例4本發(fā)明預(yù)處理劑的室內(nèi)研究試驗用本發(fā)明實(shí)施例1制備的預(yù)處理劑(分別再加油田污水稀釋成5%水溶液(加19 倍重量的污水稀釋)、10%水溶液(加9倍重量的污水稀釋)、20%水溶液(加4倍重量的污水稀釋))處理地層砂遼河錦州采油廠油井(含油)砂用不同處理劑，在45°C浸泡處理 1小時，減壓抽濾，至無液體流出，備用。巖心制備在上述處理后的油井砂中，加入12% (占砂子質(zhì)量)酚醛樹脂防砂劑、 10 %固化劑鹽酸(占防砂劑重量10 % )，攪拌均勻，將其裝入玻璃管(下端鋪有銅絲網(wǎng))中， 壓實(shí)，放入密閉容器內(nèi)(裝有適量的水)，然后將密閉容器放入恒溫烘箱中，在45°C條件下， 恒溫48小時，取出冷卻至室溫，打開密閉容器，將玻璃管敲碎，制作長度為25士0. Imm巖心， 測試強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度按中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“化學(xué)防砂人工巖心抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及氣體滲透率的測定” SY/T5276-2000中的第三章執(zhí)行。實(shí)驗數(shù)據(jù)列入表1。表1不同處理劑對抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度的影響
預(yù)處理劑水5%十二烷基苯磺酸鈉(ABS)水溶液本發(fā)明預(yù)處理劑5%水溶液10%水溶液15%水溶液抗壓強(qiáng)度 MPa2.122.648.4010.3211.10表1數(shù)據(jù)表明，油井砂用5% ABS表面活性劑水溶液預(yù)處理液處理后，抗壓強(qiáng)度略有增加；用本發(fā)明預(yù)處理液處理后，抗壓強(qiáng)度大幅度增加。實(shí)施例5本發(fā)明預(yù)處理劑的現(xiàn)場防砂試驗根據(jù)防砂作業(yè)油井的設(shè)計處理半徑、油層厚度及孔隙度，計算防砂劑的用量Q，首先注入0. 5Q的預(yù)處理劑(實(shí)施例1的預(yù)處理劑用油田污水稀釋成5% 20%水溶液)，再注入約3m3污水(由于酸性預(yù)處理劑是固化劑，以隔離預(yù)處理劑與防砂劑，避免施工過程中因防砂劑固化避免導(dǎo)致井筒固結(jié)堵塞的風(fēng)險)，隨后注入防砂劑，再注入約3m3污水(以隔離防砂劑與固化劑，避免施工過程中因防砂劑固化導(dǎo)致井筒固結(jié)堵塞的風(fēng)險)，最后注入固化劑，并用污水將固化劑全部頂入地層，關(guān)井固化48小時，油井投產(chǎn)生產(chǎn)。按照該方法，對不同油井進(jìn)行處理，在使用本發(fā)明的預(yù)處理劑后，防砂劑的防砂有效期增加40 60天左右 (防砂有效期按200天算，增加20% 30% )。實(shí)施例6某油井出砂嚴(yán)重，因出砂引起的檢泵周期僅為25天。該井有效油層厚度49. 5m，有效孔隙度33. 2%。在注入防砂劑前，首先注入約30方濃度10%的本發(fā)明實(shí)施例2的預(yù)處理劑稀釋后的水溶液(3噸實(shí)施例2的預(yù)處理劑加9倍重量的油田污水稀釋為10%濃度的預(yù)處理劑溶液，該稀釋后的預(yù)處理劑溶液的總用量30噸)，再注入3m3污水(隔離液)，隨后注入約60m3質(zhì)量濃度10%的防砂劑溶液，再注入3m3污水(隔離液)，最后注入固化劑， 并用污水將固化劑全部頂入地層，關(guān)井固化48小時，油井投產(chǎn)生產(chǎn)。防砂作業(yè)后，因出砂引起的檢泵周期為275天。實(shí)施例7某油井出砂嚴(yán)重，因出砂引起的檢泵周期僅為51天。該井有效油層厚度18. 8m，有效孔隙度32. 2%。在注入防砂劑前，首先注入約15方濃度10%的本發(fā)明實(shí)施例3的預(yù)處理劑(1. 5噸實(shí)施例3的預(yù)處理劑加9倍重量的油田污水稀釋為10%濃度的溶液，該稀釋后的預(yù)處理劑溶液總用量15噸)，再注入3m3污水(隔離液)，隨后注入約30方質(zhì)量濃度 10%的防砂劑溶液，再注入3m3污水(隔離液)，最后注入固化劑，并用污水將固化劑全部頂入地層，關(guān)井固化48小時，油井投產(chǎn)生產(chǎn)。防砂作業(yè)后，因出砂引起的檢泵周期為305天。
權(quán)利要求
1.一種油井防砂預(yù)處理劑，該預(yù)處理劑為酸性物質(zhì)與表面活性劑的混合物或該混合物的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井防砂預(yù)處理劑，其中，所述酸性物質(zhì)選自鹽酸、磷酸、硫酸、氟硼酸、檸檬酸、草酸等中的一種或多種的混合物；所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑和/或非離子表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油井防砂預(yù)處理劑，其中，所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，所述非離子表面活性劑選自0P-7、0P-10、0P-15中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井防砂預(yù)處理劑，該預(yù)處理劑為酸性物質(zhì)與表面活性劑的水溶液，其中，所述酸性物質(zhì)含量為15wt % 32wt %，優(yōu)選為20wt % ^wt % ；所述表面活性劑的含量為0. 8wt % 5wt %，優(yōu)選為Iwt % %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井防砂預(yù)處理劑，該預(yù)處理劑為酸性物質(zhì)與表面活性劑的水溶液，其中，所述酸性物質(zhì)含量為1 % 5. 6%，所述表面活性劑的含量為0. 05 0. 8%。
6.一種制備權(quán)利要求1 5任一項所述的油井防砂預(yù)處理劑的方法，該方法包括將所述表面活性劑或其水溶液與所述酸性物質(zhì)或其水溶液混合均勻，得到所述油井防砂預(yù)處理劑。
7.權(quán)利要求1 5任一項所述的油井防砂預(yù)處理劑在油井防砂預(yù)處理中的應(yīng)用。
8.一種油井防砂處理方法，該方法包括在向地層注入防砂劑前用權(quán)利要求1 5任一項所述的油井防砂預(yù)處理劑處理地層的過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，該方法包括步驟將含有權(quán)利要求1 5任一項所述的油井防砂預(yù)處理劑的水溶液注入地層；再注入隔離水；然后注入防砂劑、固化劑，關(guān)井固化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所注入的含有所述油井防砂預(yù)處理劑的水溶液中，酸性物質(zhì)含量為 5. 6 %，表面活性劑的含量為0. 05% 0. 8%;該水溶液的注入量為防砂劑注入量的30% 70% ；所述隔離水的注入量為2m3 5m3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種油井防砂預(yù)處理劑及其制備方法與應(yīng)用，所述預(yù)處理劑為酸性物質(zhì)與表面活性劑的混合物或該混合物經(jīng)水稀釋后的水溶液；所述酸性物質(zhì)選自鹽酸、磷酸、硫酸、氟硼酸、檸檬酸、草酸等中的一種或多種的混合物；所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑和/或非離子表面活性劑。本發(fā)明還提供了一種油井防砂處理方法，其中包括向地層注入防砂劑前用本發(fā)明所述的油井防砂預(yù)處理劑處理地層的過程。本發(fā)明的油井防砂預(yù)處理劑應(yīng)用于油井防砂預(yù)處理，能夠改變砂粒表面性質(zhì)，明顯改善防砂效果。
文檔編號C09K8/57GK102226078SQ20111009792
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者封新芳, 張付生, 張懷斌, 徐立清, 歐陽堅, 王德偉, 王貴江 申請人:中國石油天然氣股份有限公司