[發明專利]致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010936604.2
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112080268A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 王肅凱;曹華寶;張貴儀;宋會光;王天祥;蒲松齡;劉偉;王慶國;錢莉莎;任翔
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團西部鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/60
• 分類號: C09K8/60;C09K8/584
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;李慧琴

本發明涉及致密砂巖氣壓裂增產改造技術領域，是一種致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑及其制備方法和應用，原料包括低分子量氟代烷基丙烯酸酯共聚物、互溶劑、水和乳化劑，將所需量的低分子量氟代烷基丙烯酸酯共聚物、互溶劑、水和乳化劑混合均勻，得到致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑，并應用于提高致密砂巖氣井產量方面。本發明中使用的低分子量氟碳共聚物、互溶劑和乳化劑體系，分散性非常好，利于現場配液和使用，成功實現致密砂巖表面氣潤濕反轉，能有效的將致密砂巖層表面從液體潤濕性轉變為氣體潤濕性，其制備方法簡便易行，而且可以防止致密砂巖孔隙的堵塞和基質的膨脹，從而顯著的改善致密砂巖氣井的產量。

技術領域

本發明涉及致密砂巖氣壓裂增產改造技術領域，是一種致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，我國致密砂巖氣開發迅猛發展，已成為非常規氣的第一重點，成為保障天然氣供應、減緩對外依存的核心戰略。直井多層壓裂、水平井多段壓裂技術是國內外致密砂巖氣藏提高單井產量和開發效益的儲層改造關鍵技術。但由于大部分致密砂巖儲層都是親水的，致密砂巖表面多為水濕，導致大規模水力壓裂過程中壓入致密砂巖儲層的水無法完全反排出來，形成水鎖，阻礙致密氣進入井筒，造成嚴重的儲層傷害。氣潤濕反轉方法可以改變井底附近致密砂巖儲層的潤濕性，將致密砂巖儲層的潤濕性由親水變為親氣，毛管壓力將從阻力變成動力，降低或解除水鎖現象，加大壓裂液的返排，減少對致密砂巖儲層的傷害，進而提高致密砂巖氣井的產量。

專利CN102504790A提供一種用陽離子氟碳表面活性劑實現巖心表面氣潤濕反轉的方法。所用的潤濕反轉處理劑含有陽離子氟碳表面活性劑FC911、季銨鹽表面活性劑和極性流體，優選所用的潤濕反轉處理劑由FC911、十六烷基三甲基溴化銨和水配成。該發明能將氣藏巖石表面轉變為強氣濕性，但所用的小分子氟碳陽離子聚合物吸附較弱，只能短期有效，無法滿足致密氣的長期穩產。CN104017552A提供了氣濕反轉處理劑組合物及反轉砂巖巖石表面潤濕性方法。該發明的氣濕反轉處理劑組合物，包含作為預處理劑的烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液，以及作為反轉處理劑的全氟乙基丙烯酸酯的乙醇-水溶液。能有效的將砂巖表面從液體潤濕性轉變為氣體潤濕性，但該發明所涉及的聚合物為全氟均聚物，溶解分散性較差，若該聚合物分子量較大，將無法進入致密儲層，導致其失效。CN201410689918.1提供了一種強氣潤濕性納米二氧化硅解水鎖劑及巖石表面潤濕反轉的方法。解水鎖劑的主體為改性納米二氧化硅，改性方法為使用0.05％至0.3％的非離子型氟碳表面活性劑水溶液處理納米二氧化硅。該發明也為短期有效方法，固相納米顆粒尺寸較大，應用于致密儲層有一定的困難。

致密砂巖氣低孔低滲（如蘇里格氣藏孔隙度3%至12%，滲透率0.001mD至1mD），親水性強，孔喉在微納米級別，易于發生儲層水鎖，需要將儲層改變為氣潤濕，降解或者解除水鎖。氟碳類表面活性劑具有既疏水又疏油的特殊性能，可實現氣潤濕。這是由于氟原子特殊的物理和化學性質，含有大量C-F鍵的化合物的分子間凝聚力小，結果使表面自由能也降低，形成了對各種液體很難潤濕、很難附著的特有性質。但是如前所述，針對致密砂巖儲層，小分子類氟碳表面活性劑吸附力較弱，盡管有潤濕反轉的功能，很容易被入井液體沖刷下來，無法實現長效；高分子或者全氟高分子均聚物，又存在分子尺寸較大，無法進入致密儲層，或者溶解分散性較差，無法使用的問題。因此，如何獲得兼具吸附力較強，又具有良好分散和氣潤濕改變能力的潤濕反轉劑，是致密砂巖氣儲層改造急需解決的難題。

發明內容

本發明提供了一種致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑及其制備方法和應用，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有潤濕反轉劑存在吸附力不強、分散和氣潤改變能力不佳的問題。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑，原料包括低分子量氟代烷基丙烯酸酯共聚物、互溶劑、水和乳化劑，其中，低分子量氟代烷基丙烯酸酯共聚物、互溶劑、水和乳化劑的質量比為2:1至2:3至5:1至2，按照下述方法制備得到：將所需量的低分子量氟代烷基丙烯酸酯共聚物、互溶劑、水和乳化劑混合均勻，得到致密砂巖氣表面氣潤濕反轉劑。