一种纳米控砂堵水剂、制备方法及应用方法与流程

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一种纳米控砂堵水剂、制备方法及应用方法与流程

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https://www.xjishu.com/zhuanli/28/202410546419.html

在石油开采过程中，油井出砂和出水问题一直是困扰行业发展的难题。针对这一问题，中国海洋石油集团有限公司研发了一种新型纳米控砂堵水剂，该技术不仅具有耐温、抗盐的特点，还能实现海水配液，为海上高温高盐油井的防砂治理提供了新的解决方案。

本发明属于控砂堵水剂领域，尤其是一种纳米控砂堵水剂及其制备方法及应用方法。

背景技术

在油田开采的过程中，我们应尽量避免人为的原因造成油井出砂和油井出水。如果油井在开采中出现了出砂的情况，不仅会影响油井开采的效率，甚至会造成开采的中断。目前对于防砂技术有机械防砂和化学防砂两种方法，机械防砂是指在管套内设置一道挡砂装置，将砂子有效阻挡在下部，防止砂子涌出地面，这种防砂方式主要用于油井前期的防砂。化学防砂是指在靠近井筒的砂岩层人为的进行固结，从而有效提高了砂岩层的胶结强度，达到防止油层出砂的目的。
普通的抑砂堵水剂只能使用淡水配液，开发适用于海上高温高盐油井的抑砂堵水剂是本申请要解决的技术问题。

技术实现思路

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米控砂堵水剂及其制备方法，通过生物合成纳米材料过程中上增加季铵基团和磺酸盐基团，然后与β-环糊精形成生物纳米控砂堵水体系，提高了分子的耐温、抗盐能力，能够实现海水配液，同时不影响其抑砂堵水性能，达到防砂的目的，适用于海上高温高盐油井防砂治理。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明的第一方面是提供了一种纳米控砂堵水剂，包含如下组分：
产表面活性剂菌发酵液，
银离子，
铜离子，
具有5-8个c原子的磺酸盐，
具有2-6个c原子的胺/铵盐，
多酚，
β-环糊精，
各组分摩尔比为：61～72.5：0.5～0.9：0.5～0.6：5～8：5～8：1～1.5：15～20。
该生物纳米材料能增强控砂堵水剂性能，主要是生物纳米合成过程中上增加季铵基团和磺酸盐基团，与β-环糊精形成生物纳米控砂堵水体系cd-1a，提高了分子的耐温、抗盐能力。cd-1a结构如图1所示，r1为磺酸盐基团、r2为季铵基团
进一步地，所述产表面活性剂菌为不动杆菌和/或芽孢杆菌，所述不动杆菌为cgmcc1.12996、cgmcc1.9066、cgmcc1.4001中的一种或两种以上，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，所述芽孢杆菌为cgmcc1.821、cgmcc1.16087中的一种或两种以上，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
进一步地，所述银离子由硝酸银提供。
进一步地，所述铜离子由硫酸铜或氯化铜或硝酸铜提供。
进一步地，所述磺酸盐为戊烷磺酸钠、己烷磺酸钠、辛烷磺酸钠、4-甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠中的一种或两种以上。
进一步地，所述胺/铵盐为乙二胺、氯化三甲铵盐酸盐、四甲基氯化铵、二异丙胺、2-溴乙基三甲基溴化铵、苯胺、三乙醇胺中的一种或两种以上。
进一步地，所述多酚为白藜芦醇、姜黄素、槲皮素中的一种或两种以上。多酚的作用是增加反应液反应活性。
本发明的第二方面是提供了纳米控砂堵水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将产表面活性剂菌接种在不含氯离子的培养基中，在30-40℃，200-250rpm恒温摇床中发酵培养48-72h；发酵液通过减压过滤，收集滤液，测得其cmc值，称取滤液，加入蒸馏水配制浓度为cmc值的菌溶液；
(2)在反应器中加入浓度为cmc值的菌溶液、银盐溶液和铜盐溶液，在60-80℃下水浴反应8-12h，将混合液的ph值调节为7.0，加入具有5-8个c原子的磺酸盐，具有2-6个c原子的胺/铵盐及多酚，在60-80℃，200-250rpm搅拌45-60min；最后再加入β-环糊精得到纳米控砂堵水剂。
本发明的第三方面是提供了上述纳米控砂堵水剂的应用方法，通过海水稀释至10-20倍。
本发明的优点和积极效果是：
1.本发明堵水剂具有耐温抗盐的优点，具有更高的防砂和堵水效果，具有理想的油、水选择性，处理量为4pv时，堵水率达到90％以上。
2.本发明堵水剂具有防砂强度高的优点，能满足海上高液量油井防砂需求：药剂出砂临界流量50ml/min，出砂率小于万分之一，临界流量提升50倍。
3.本发明堵水剂在温度小于150℃，cd-1a凝胶失重均为1.5％；300℃，老化时间3d，失重率小于9％，且随着时间延长，失重率保持恒定。
4.本发明堵水剂90℃温度下，剪切强度为500s-1时，强度依然保持在130pa。
5.本发明堵水剂对地层砂控制能力很强，随着溶液中地层砂颗粒含量的增大，参与沉降到载玻片表面的地层砂颗粒的量也增大。
6.本发明堵水剂在50-90℃和30000-50000mg/l的矿化度条件下在单位面积的载玻片上的组装量相等，厚度相等。
7.本发明堵水剂，不仅方便堵住了油层内的水，可以提高出油产量，节约地下油藏资源，同时控砂堵水工艺简单，操作方便，性能优良，效果好。同时，本发明可实现海水配液，消除或减少对淡水，尤其是陆地淡水的依赖。

技术特征

一种纳米控砂堵水剂，其特征在于，包含如下组分：
根据权利要求1所述的纳米控砂堵水剂，其特征在于，所述产表面活性剂菌为不动杆菌和/或芽孢杆菌，所述不动杆菌为cgmcc1.12996、cgmcc1.9066、cgmcc1.4001中的一种或两种以上，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，所述芽孢杆菌为cgmcc1.821、cgmcc1.16087中的一种或两种以上，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
根据权利要求1所述的纳米控砂堵水剂，其特征在于，所述银离子由硝酸银提供。
根据权利要求1所述的纳米控砂堵水剂，其特征在于，所述铜离子由硫酸铜或氯化铜或硝酸铜提供。
根据权利要求1所述的纳米控砂堵水剂，其特征在于，所述磺酸盐为戊烷磺酸钠、己烷磺酸钠、辛烷磺酸钠、4-甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠中的一种或两种以上。
根据权利要求1所述的纳米控砂堵水剂，其特征在于，所述2-6个c原子的胺/铵盐为乙二胺、氯化三甲铵盐酸盐、四甲基氯化铵、二异丙胺、2-溴乙基三甲基溴化铵、苯胺、三乙醇胺中的一种或两种以上。
根据权利要求1所述的纳米控砂堵水剂，其特征在于，所述多酚为白藜芦醇、姜黄素、槲皮素中的一种或两种以上。
根据权利要求1～7任一权利要求所述的纳米控砂堵水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据权利要求1～7任一权利要求所述的纳米控砂堵水剂的应用方法，通过海水稀释至10-20倍。

技术总结

本发明公开了一种纳米控砂堵水剂、制备方法及应用方法，包含如下组分：产表面活性剂菌，银离子，铜离子，具有5-8个C原子的磺酸盐，具有2-6个C原子的胺/铵盐，多酚，β-环糊精，具有耐温、抗盐能力，能够实现海水配液，同时不影响其抑砂堵水性能。本发明纳米控砂堵水剂在海水中组装后，会形成胶团，彼此之间相互作用、聚集并沉降于玻璃表面形成超分子膜。