摘要(yao)：低滲透油氣藏具(ju)有巖(yan)石致密、物性差和孔(kong)喉細(xi)小的特(te)點(dian)，外來(lai)流體在毛細(xi)管力作用下進入儲層(ceng)孔(kong)喉中，造成水(shui)鎖(suo)損害，嚴(yan)重影響低滲透儲層(ceng)油氣藏的產量。針(zhen)對這(zhe)一問題(ti)，以全氟(fu)辛(xin)酸、單(dan)乙醇(chun)胺和氯(lv)乙酸鈉為原料制備(bei)高性能氟(fu)碳(tan)防水(shui)鎖(suo)劑(FS-1)，通過紅外光譜(pu)對其結構進行了(le)表征，并研究(jiu)了(le)該氟(fu)碳(tan)防鎖(suo)水(shui)劑對鹽(yan)水(shui)溶液(ye)在巖(yan)心(xin)孔(kong)喉中水(shui)鎖(suo)性能的影響。

結果表(biao)(biao)明，該防(fang)鎖水(shui)劑(ji)顯(xian)著降(jiang)低(di)鹽(yan)水(shui)溶液的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)(小于15 mN/m)，且(qie)使蒸餾水(shui)在砂(sha)巖(yan)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)接(jie)觸角增大至85.3°，表(biao)(biao)明防(fang)水(shui)鎖劑(ji)FS-1可將巖(yan)心(xin)表(biao)(biao)面(mian)潤濕性(xing)由親(qin)水(shui)性(xing)反轉為中性(xing)濕，有(you)降(jiang)低(di)了(le)水(shui)相對巖(yan)心(xin)的(de)(de)水(shui)鎖損害。另外，防(fang)鎖水(shui)劑(ji)FS-1含有(you)多個吸附、抗(kang)鹽(yan)基(ji)團，提(ti)高(gao)分子(zi)在巖(yan)石表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)吸附能(neng)力(li)，且(qie)使其(qi)耐鹽(yan)能(neng)力(li)達到了(le)7%(NaCl)。滲吸實(shi)驗、滲透率(lv)(lv)測試實(shi)驗和(he)核(he)磁共振(zhen)實(shi)驗發現該防(fang)水(shui)鎖劑(ji)減緩巖(yan)心(xin)的(de)(de)自吸作用，降(jiang)低(di)了(le)巖(yan)心(xin)孔(kong)喉對鹽(yan)水(shui)的(de)(de)束縛能(neng)力(li)和(he)巖(yan)心(xin)的(de)(de)水(shui)鎖損害，提(ti)高(gao)了(le)巖(yan)心(xin)滲透率(lv)(lv)恢(hui)復率(lv)(lv)。

我國(guo)低(di)滲(shen)(shen)透(tou)儲層油氣(qi)含量(liang)(liang)大，主要(yao)分別(bie)在(zai)(zai)(zai)我國(guo)東部、西部和(he)中(zhong)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)大盆地(di)(di)，以(yi)(yi)海(hai)相氣(qi)為(wei)主，陸相油氣(qi)皆(jie)有(you)。這類(lei)油氣(qi)藏具(ju)(ju)有(you)儲量(liang)(liang)豐度低(di)、地(di)(di)層壓(ya)力(li)(li)(li)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點，還具(ju)(ju)有(you)巖石致密、物(wu)性(xing)(xing)差和(he)孔(kong)(kong)喉(hou)細小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點，易造成(cheng)油氣(qi)流動阻力(li)(li)(li)大。另外，低(di)滲(shen)(shen)儲層承(cheng)受(shou)外來(lai)(lai)流體傷害(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)(li)(li)弱，由于(yu)(yu)低(di)滲(shen)(shen)透(tou)油氣(qi)藏通(tong)常親水(shui)(shui)(shui)(shui)，毛(mao)(mao)細管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自吸力(li)(li)(li)會將外來(lai)(lai)流體吸入毛(mao)(mao)管孔(kong)(kong)隙中(zhong)，進而(er)造成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)損(sun)害(hai)，大幅降(jiang)低(di)儲層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對滲(shen)(shen)透(tou)率，嚴重影響低(di)滲(shen)(shen)透(tou)油氣(qi)藏的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產能。目前國(guo)內(nei)采(cai)用在(zai)(zai)(zai)入井(jing)(jing)液(ye)體中(zhong)加入防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)，降(jiang)低(di)入井(jing)(jing)液(ye)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)，使(shi)(shi)入井(jing)(jing)液(ye)體在(zai)(zai)(zai)儲層孔(kong)(kong)喉(hou)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)返排壓(ya)力(li)(li)(li)顯著降(jiang)低(di)，解除了近(jin)井(jing)(jing)地(di)(di)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲層污染。氟(fu)碳(tan)(tan)類(lei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)性(xing)(xing)能、良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學穩定(ding)性(xing)(xing)（耐強(qiang)酸、強(qiang)堿(jian)和(he)高溫(wen)），與(yu)入井(jing)(jing)液(ye)體具(ju)(ju)有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)配(pei)伍(wu)性(xing)(xing)，在(zai)(zai)(zai)極低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度下(xia)就能使(shi)(shi)入井(jing)(jing)液(ye)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)降(jiang)低(di)至很低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)平（小于(yu)(yu)20 mN/m）。研究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新型氟(fu)碳(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)使(shi)(shi)巖心表(biao)(biao)面(mian)(mian)潤(run)濕性(xing)(xing)變為(wei)中(zhong)性(xing)(xing)潤(run)濕，減輕儲層水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)傷害(hai)，但該氟(fu)碳(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)對巖心表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附能力(li)(li)(li)較(jiao)弱。以(yi)(yi)生(sheng)物(wu)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)、氟(fu)碳(tan)(tan)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)以(yi)(yi)及消泡(pao)劑(ji)(ji)復配(pei)形成(cheng)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)，該防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)有(you)效(xiao)地(di)(di)降(jiang)低(di)了射孔(kong)(kong)液(ye)、壓(ya)井(jing)(jing)液(ye)等(deng)入井(jing)(jing)液(ye)體對儲層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傷害(hai)，使(shi)(shi)大多(duo)數(shu)井(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產能達到配(pei)產要(yao)求(qiu)，但未(wei)給出防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)分子(zi)結(jie)構，且抗鹽(yan)(yan)性(xing)(xing)能較(jiao)差。氟(fu)碳(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)有(you)效(xiao)避免了丙烯酸酯類(lei)聚合(he)物(wu)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)帶(dai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚合(he)物(wu)堵塞孔(kong)(kong)隙問(wen)題(ti)。基(ji)于(yu)(yu)此，以(yi)(yi)全氟(fu)辛酸、單乙醇(chun)胺和(he)氯乙酸鈉為(wei)原料(liao)制(zhi)備一種含有(you)羧(suo)基(ji)鹽(yan)(yan)、酰胺基(ji)和(he)羥基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)碳(tan)(tan)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)，表(biao)(biao)征其(qi)分子(zi)結(jie)構，并(bing)評(ping)價(jia)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)性(xing)(xing)能，以(yi)(yi)解決現有(you)防(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖(suo)(suo)劑(ji)(ji)抗鹽(yan)(yan)、吸附能力(li)(li)(li)不足的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。

1、實驗部分

主要材料與(yu)儀(yi)器

1）主要材料。全氟(fu)辛酸、單乙(yi)醇胺、氯(lv)乙(yi)酸鈉(na)、NaOH、乙(yi)醚(mi)、無水(shui)乙(yi)醇，分析純，國藥集團化(hua)學試劑(ji)(ji)有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司；NaCl，工業級，天津市通達中天化(hua)工有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司；氟(fu)碳防水(shui)鎖劑(ji)(ji)XDL，石大創新石油(you)科技有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司；氟(fu)碳防水(shui)鎖劑(ji)(ji)STA-122，漢科新技術股份有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司；現場砂巖(yan)（氣測滲(shen)透(tou)率：0.5～2.0 mD），來自(zi)于中國石油(you)集團西部鉆探工程公(gong)司；玻璃管(guan)（半徑：0.5 mm），山(shan)西龍翔高(gao)科技玻璃制品有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司。

2）主要儀器。Nicolet iS5型傅里葉紅外光譜儀；BrukerDPX-400型核磁共振光譜儀；界面/表面張力儀；SDC-100型接觸角測(ce)試儀(yi)；SW-CJ-IF型氣(qi)測(ce)滲透(tou)率儀(yi)、DOZ-II型巖(yan)心驅替(ti)儀(yi)。

2、表面張力測試

室(shi)溫下，3%NaCl鹽水(shui)溶液中分別(bie)加入不(bu)同濃度的防水(shui)鎖(suo)劑FS-1，評價FS-1加量對鹽水(shui)溶液表面張力的影響(xiang)。

FS-1加(jia)量(liang)小(xiao)于0.5%時，隨著(zhu)FS-1加(jia)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，鹽(yan)水溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)張力(li)(li)顯(xian)著(zhu)下降(jiang)；當FS-1加(jia)量(liang)為0.5%時，鹽(yan)水溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)張力(li)(li)小(xiao)于15 mN/m。另外，隨著(zhu)FS-1加(jia)量(liang)進(jin)一(yi)步增(zeng)加(jia)，表(biao)面(mian)張力(li)(li)降(jiang)低幅度減小(xiao)，說明加(jia)量(liang)已超過(guo)表(biao)面(mian)活性劑的(de)(de)(de)(de)臨界膠束(shu)濃度(CMC)。根據拉普(pu)拉斯方程可知，液(ye)相(xiang)在孔喉中受到的(de)(de)(de)(de)毛細(xi)管力(li)(li)與其表(biao)面(mian)張力(li)(li)成正比，即毛細(xi)管力(li)(li)越(yue)大，液(ye)相(xiang)在毛細(xi)管內的(de)(de)(de)(de)流動(dong)阻(zu)力(li)(li)就(jiu)越(yue)大，0.5%FS-1使鹽(yan)水溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)張力(li)(li)小(xiao)于15 mN/m，這表(biao)明FS-1能降(jiang)低液(ye)相(xiang)在巖心(xin)中的(de)(de)(de)(de)流動(dong)阻(zu)力(li)(li)。

防水(shui)鎖劑(ji)對(dui)鹽水(shui)溶液表面張力的影響

室溫下(xia)，在不同(tong)濃度的(de)鹽水(shui)中分別加(jia)入0.5%FS-1，評價FS-1對鹽水(shui)溶液表面張力的(de)影響。

隨著(zhu)NaCl含(han)量增大(da)(da)，鹽水(shui)溶液的(de)表(biao)面張力逐(zhu)漸增大(da)(da)。當NaCl含(han)量加(jia)量為7%時(shi)，鹽水(shui)的(de)表(biao)面張力仍低(di)于20 mN/m，表(biao)明該防水(shui)鎖劑具有良好(hao)的(de)抗(kang)鹽性能。

具有(you)不同表面(mian)張力的鹽水與(yu)玻璃表面(mian)的接(jie)觸角以及在毛細(xi)管上(shang)升高度被評價。

隨著鹽水(shui)中(zhong)防水(shui)鎖劑(ji)FS-1加量的(de)增(zeng)加，鹽水(shui)在毛細(xi)管(guan)的(de)上(shang)升高度逐漸降(jiang)低。當鹽水(shui)中(zhong)FS-1的(de)加量為0.5%時，使鹽水(shui)在毛細(xi)管(guan)的(de)高度從28.1 mm下降(jiang)至0.2 mm，表明研制的(de)FS-1可(ke)有效地降(jiang)低水(shui)相進入(ru)儲層孔喉深(shen)部。根據上(shang)述毛細(xi)管(guan)公(gong)式(shi)（式(shi)1）以及表面張(zhang)力的(de)測(ce)(ce)試(shi)數據，計(ji)算(suan)出(chu)(chu)的(de)接觸角與通過(guo)接觸角測(ce)(ce)試(shi)儀(yi)測(ce)(ce)試(shi)出(chu)(chu)的(de)巖(yan)心接觸角結果一(yi)致(zhi)。

3、機理探討

巖心孔(kong)喉的(de)(de)潤(run)濕性(xing)為親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)，且(qie)(qie)(qie)鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力較大（大于(yu)65 mN/m），鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)(shui)在(zai)孔(kong)喉中(zhong)的(de)(de)毛(mao)細管力較大，驅使(shi)(shi)鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)(shui)進入巖心孔(kong)喉深部，造成水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖效應；研(yan)制的(de)(de)防水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖劑FS-1分子(zi)具(ju)有疏水(shui)(shui)(shui)(shui)氟(fu)碳長鏈和(he)(he)多(duo)個(ge)親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)吸(xi)附(fu)基(ji)(ji)團(tuan)（羧基(ji)(ji)鹽(yan)、酰(xian)胺基(ji)(ji)和(he)(he)羥(qian)基(ji)(ji)），由(you)于(yu)氟(fu)原子(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)負性(xing)以及較高的(de)(de)電(dian)(dian)離能(neng)和(he)(he)氧化勢(shi)，其結構穩定(ding)，且(qie)(qie)(qie)氟(fu)碳長鏈的(de)(de)疏水(shui)(shui)(shui)(shui)作用遠比碳氫鏈強(qiang)(qiang)烈，增(zeng)大了(le)鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)(shui)在(zai)孔(kong)隙表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)接觸角(jiao)，且(qie)(qie)(qie)在(zai)液(ye)-氣界面(mian)(mian)(mian)上定(ding)向(xiang)聚集(ji)排(pai)列(lie)后，顯著降低液(ye)體的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力。另(ling)外(wai)，對于(yu)普(pu)通(tong)碳氫型表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑，氟(fu)碳表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑具(ju)有更強(qiang)(qiang)的(de)(de)脫離水(shui)(shui)(shui)(shui)溶液(ye)傾向(xiang)，由(you)于(yu)分子(zi)中(zhong)含有多(duo)個(ge)親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)吸(xi)附(fu)基(ji)(ji)團(tuan)，使(shi)(shi)其能(neng)穩定(ding)地吸(xi)附(fu)在(zai)巖心孔(kong)喉表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，使(shi)(shi)巖心潤(run)濕性(xing)由(you)親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)反(fan)轉為中(zhong)性(xing)濕，從(cong)而降低毛(mao)細管力，有效避免(mian)水(shui)(shui)(shui)(shui)鎖傷(shang)害。

4、結論

基于酰胺化反應(ying)(ying)和(he)季銨化反應(ying)(ying)，以全氟辛酸(suan)(suan)、單乙醇胺和(he)氯乙酸(suan)(suan)鈉為原料制備(bei)高(gao)性能氟碳防水(shui)(shui)(shui)鎖劑FS-1，該防水(shui)(shui)(shui)鎖劑使鹽水(shui)(shui)(shui)溶液(ye)的(de)(de)表面張(zhang)力顯著(zhu)下(xia)降，且提高(gao)了蒸餾水(shui)(shui)(shui)在(zai)砂巖(yan)巖(yan)心表面的(de)(de)接觸角，可(ke)降低(di)外來流體在(zai)巖(yan)心孔喉中所受(shou)的(de)(de)毛細管力。