一种岩石改性剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于油田开发，具体涉及一种岩石改性剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在我国已探明的剩余油气储量中，低渗透油气资源已成为国内能源的主要开采对象，丰富的低渗油藏资源基础为开发提供了巨大的潜力。低渗油藏的储层通常具有低孔隙度、低渗透率、小空隙吼道半径等特点；此外，由于储层物性差，流体在其中的渗流阻力大，需要较大的生产压才能驱动流体流动。

2、油气藏注水或注气是指通过专门的注入井将水或气体注入油藏，以维持或恢复油层压力，通过注水还可以补充地层能量，使油藏保持较强的驱动力，从而提高油藏的开采速度和采收率，但由于低渗油藏渗透率低、亲油性强，毛管阻力高，导致注水或注气困难、原油无法流动和开采。

3、压裂技术主要用于低渗透或特低渗透油藏的开发，在压裂过程中，由于受到毛管阻力及水锁作用，大量的压裂液浸入地层孔隙及基质中，对地层造成严重污染甚至停产，同时压裂液返排困难会引起储层污染是导致产能未达预期、甚至投产失败的重要因素；压裂液返排不彻底，严重抑制油井产能释放。因此，提高水或气体注入效率及压裂液返排效率、降低储层伤害和提高原油流动性是有效提升低渗油藏产能的技术关键。

4、岩石表面具有亲水性和亲油性，会直接影响液体在岩石表面的润湿行为；通过界面修饰剂，可以改变岩石表面的润湿性，也能够改善岩石表面的微观结构，增加空隙的连通性和有效半径，提高岩石的渗透性，在长期沉积过程中，岩石si-o四面体的顶点氧原子，部分被羟基(-oh)所替代，现有技术中的界面改性剂通过与岩石表面的-oh发生-si-o-共价反应，改变了岩石界面性质，增加了水对岩石表面润湿角θ，降低毛细管阻力，进而达到提高低渗透油藏压裂液返排率的技术效果，但岩石表面暴露的-oh有限，特别是小空隙的岩石表面，由于空间限制，地下水的流动和溶解作用相对较弱，从而降低了si-o四面体中氧原子被-oh替代的化学反应，此外，岩石表面富含其他矿物或杂质，进一步降低si-o四面体中氧原子被-oh替代的可能性，因此导致界面改性剂通过与岩石表面的-oh反应能力有限，导致界面改性剂的界面改性能力弱、长期稳定性弱和使用寿命短等问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明公开了一种岩石改性剂及其制备方法与应用，以解决现有技术中岩石改性剂对岩石表面基团改性作用能力弱、改性后稳定性差及使用寿命短的技术问题。

2、为解决上述技术问题本发明所采取的技术方案是，提供一种岩石改性剂，其包括以下质量份的原料：0.05～0.15份化合物a、0.08～0.12份过硫酸钠、0.08～0.12份助溶剂、8～12份溶剂和0.01～0.012份有机酸；化合物a的结构如下所示，

3、

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，此岩石改性剂，其包括以下质量份的原料：0.1份化合物a、0.1份过硫酸钠、0.1份助溶剂、10份溶剂和0.01份有机酸。

6、进一步，化合物a的粒径为50～75nm。

7、进一步，溶剂为无水乙醇；助溶剂为聚乙烯醇；有机酸为冰乙酸、甲酸或丙酸。

8、本发明采用上述技术方案的有益效果为：无水乙醇具有良好的溶解性和渗透性，并且在聚乙烯醇的协同作用下，化合物a能够顺利渗透并浸入到低渗岩心的微细孔隙结构，过硫酸钠与岩石相互作用后，小孔隙岩石表面暴露出更多可供化合物a反应的羟基位点，增大岩石表面反应活性，使岩石表面能被充分改性，同时有机酸能促进化合物a水解，有利于化合物a与岩石表面羟基反应，各组分的协同作用下化合物a能够高效、均匀的对岩石表面进行改性，避免对孔喉通道造成潜在的阻塞影响。

9、本发明还公开了此岩石改性剂的制备方法，其包括以下步骤：按质量份准确称取各原料，混合均匀，拌匀即得。

10、本发明还公开了将此岩石改性剂随压裂液加入地层中能促进压裂液返排的应用。

11、进一步，岩石改性剂的添加量为压裂液总重量的0.2～0.4wt％。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1、岩石改性剂中氧化剂能够引发岩石表面矿物和杂质的快速溶解或沉淀反应，这种化学反应能够显著改变岩石的基质和孔隙结构，从而促进更多-oh在岩石表面的暴露；岩石改性剂中化合物a具有两个基本单元，其中si-och2ch2och3基团水解后形成si-oh，si-oh与岩石表面的si-oh反应，脱落h2o分子，使岩石表面极性高的-oh转变为极性低的醚键(si-o-si)，在岩石表面留下共价键连接的-ch2cf2cf2cf3基团，-ch2cf2cf2cf3基团具有强烈疏水特性；岩石改性剂中有机酸可促进化合物a中si-och2ch2och3基团水解形成si-oh；助溶剂和溶剂能均匀分散化合物a。

14、2、通过化合物a对岩石表面改性后，岩石表面由亲水性转变为疏水性，接触角反转，毛管力可由流动阻力变为流动驱动力，地层中纳米级孔喉中被束缚的原油被活化并开始流动，实现高效开发。

15、3、岩石表面凹凸不平，原油吸附严重，孔隙结构充填特征明显，使用本发明中岩石改性剂对地层岩石进行处理，岩石表面呈致密细微粗糙结构，比表面积增大，固-液界面的接触减少，不利于油水相流体附着，岩石疏水能力增强，孔隙未见明显充填，粗糙特性，与油水相的接触面积减小，有利于油水脱离束缚，阻碍了对岩石的浸润。

16、4、岩石改性后，岩石可动孔隙体积增大，能使大孔隙中原油的驱动或压裂液返排，也能有效活化微小孔隙中被束缚的原油或压裂液返排。

17、5、岩石改性剂随压裂液一起注入地层，能消除水锁效应，能减少压裂液浸入到基质储层中，可大幅度降低压裂液的返排启动压力，并促使滞留在小孔隙中的压裂液顺利返排，压裂液返排率显著提升，显著降低压裂液对地层的污染。

18、6、岩石改性剂与岩石表面反应温度低、反应时间短、成本低；经过岩石改性剂中氧化剂和岩石作用后，岩石表面暴露更多的-oh反应位点，从而促使化合物a与岩石表面反应后形成更多的化学键，增加了改性剂与岩石表面的粘附力和相互作用，使得岩石改性剂在受到冲刷时仍能稳固地附着于岩石表面、不易脱落，且能长时间在高温环境中维持岩石表面的疏水性能，延长岩石改性剂的使用寿命，此配方的岩石改性剂在co2气体和水中的溶解度高，可随co2、水或压裂液一起注入地层。

技术特征：

1.一种岩石改性剂，其特征在于，包括以下质量份的原料：0.05～0.15份化合物a、0.08～0.12份过硫酸钠、0.08～0.12份助溶剂、8～12份溶剂和0.01～0.012份有机酸；化合物a的结构如下所示，

2.根据权利要求1所述的岩石改性剂，其特征在于，包括以下质量份的原料：0.1份化合物a、0.1份过硫酸钠、0.1份助溶剂、10份溶剂和0.01份有机酸。

3.根据权利要求1～2任一项所述的岩石改性剂，其特征在于：化合物a的粒径为50～75nm。

4.根据权利要求1～2任一项所述的岩石改性剂，其特征在于：所述溶剂为无水乙醇；所述助溶剂为聚乙烯醇；所述有机酸为冰乙酸、甲酸或丙酸。

5.权利要求1～4任一项所述的岩石改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量份准确称取各原料，混合均匀，拌匀，即得。

6.权利要求1～4任一项所述的岩石改性剂在促压裂液返排中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述岩石改性剂随压裂液加入地层中。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述岩石改性剂的添加量为压裂液总重量的0.2～0.4wt％。

技术总结
本发明公开了一种岩石改性剂及其制备方法与应用，属于油田开发技术领域。本发明中岩石改性剂包括化合物A、过硫酸钠、助溶剂、溶剂和有机酸，其中氧化剂能促使岩石表面暴露更多‑OH基团，尤其是小孔隙岩石表面；化合物A水解后形成的Si‑OH与岩石表面的Si‑OH反应后，生成Si‑O‑Si，并在岩石表面留下疏水性基团，使岩石表面由亲水性转为疏水性，接触角反转，毛管力由流动阻力变为流动驱动力，地层孔喉中被束缚的原油被活化并开始流动；其随压裂液一起注入地层，能减少压裂液浸入到基质储层中，可降低压裂液的返排启动压力，促使滞留在小孔隙中的压裂液顺利返排，提升压裂液返排率，显著降低压裂液对地层的污染。

技术研发人员：李野游,王艾,刘凯,王太聪
受保护的技术使用者：四川弘晟石油工程技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17