本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)-采油工程領(lǐng)域，具體涉及一種控水增產(chǎn)工作液及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、低滲透氣藏開發(fā)過程中，水侵量對(duì)含水氣藏的勘探開發(fā)影響較大。水侵是地層水沿儲(chǔ)層優(yōu)勢(shì)通道流向氣井的滲流過程，局部表現(xiàn)為舌狀和指狀，整體表現(xiàn)為底水錐進(jìn)和邊水侵入。水侵程度取決于水體大小及分布、非均質(zhì)性特征、氣井產(chǎn)量。水侵可能導(dǎo)致產(chǎn)能降低、出砂、設(shè)備腐蝕結(jié)垢等嚴(yán)重后果。

2、隨著勘探開發(fā)深入，低滲透高含水氣藏的開發(fā)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。目前氣井控水主要包括堵水、排水采氣、配產(chǎn)。當(dāng)前凝膠堵水、相滲調(diào)控等工藝的開發(fā)效果均不理想，控水技術(shù)方向不明確，攻關(guān)難度大。

3、化學(xué)堵水適用于各向異性的多層，也適用于非均質(zhì)的厚層。該方法將化學(xué)堵水劑泵入高滲水層或底水層，堵水劑或其物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物生成阻隔層抑制水產(chǎn)出。cn104929568a公開了一種用于氣藏控水的施工方法，向氣藏中注入氣體，以將氣層中的侵入水推至遠(yuǎn)井；配置具有延遲交聯(lián)能力的凝膠，并將凝膠進(jìn)行霧化處理，以形成氣相分散凝膠；將氣相分散凝膠與氣體伴注進(jìn)氣藏中；繼續(xù)注入氣體，以實(shí)現(xiàn)凝膠在氣層中的運(yùn)移與分散；進(jìn)行燜井處理，但是氣井溫度高，凝膠體系對(duì)溫度要求高，安全性存在一定問題。cn101086210a公開了一種煤層氣調(diào)剖堵水技術(shù)，該技術(shù)是按照堵水凝膠體系分段塞設(shè)計(jì)、強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)、凝膠黏度適中、各個(gè)段塞交聯(lián)時(shí)間合理的原則設(shè)計(jì)堵水劑及其用量實(shí)現(xiàn)選擇性堵水，堵塞煤層氣井井筒與儲(chǔ)水區(qū)之間的通道，而不致堵塞煤儲(chǔ)層的割理、裂隙及壓裂改造裂縫，從而有效排水降壓，保證煤層氣井正常生產(chǎn)。該技術(shù)對(duì)砂巖、灰?guī)r氣藏經(jīng)過驗(yàn)證。cn108410442a公開了一種低滲油氣藏控水用疏水納米二氧化硅乳液，各組分的質(zhì)量百分比如下：疏水納米二氧化硅0.1％-3％，有機(jī)溶劑25％-30％，乳化劑5％-15％，助乳化劑0％-15％，其余為水。疏水納米二氧化硅乳液注入地層時(shí)，隨著溫度的升高，納米二氧化硅會(huì)釋放出來并吸附到巖石表面形成一層或多層納米膜，從而改變巖石表面的潤濕性。該技術(shù)方法中納米二氧化硅屬于固體顆粒，對(duì)地層存在堵塞傷害。

4、因此，針對(duì)降低氣井含水難題，改善巖石潤濕性，有必要針對(duì)低滲高水飽氣藏開發(fā)一種可提高氣體滲透率，自聚結(jié)堵塞含水層，降低水層滲透率的控水增產(chǎn)工作液配方及施工方法，達(dá)到阻水增氣的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種控水增產(chǎn)工作液及其制備方法與應(yīng)用，該控水增產(chǎn)工作液可進(jìn)入地層，通過對(duì)巖石表面疏水改性，顆粒遇鹽水團(tuán)聚，封堵含水層，達(dá)到阻水增氣的目的。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種控水增產(chǎn)工作液，以所述控水增產(chǎn)工作液的質(zhì)量為100％計(jì)算，其組成包含0.3-0.6％以石墨計(jì)算的氧化改性石墨、0.3-1.8％氟碳銨鹽表面活性劑、0.6-3％親水改進(jìn)劑，余量為水。

3、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述氧化改性石墨由天然鱗片石墨經(jīng)氧化改性制得。

4、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述天然鱗片石墨的目數(shù)≥80目，碳含量為90-98％。

5、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述氟碳銨鹽表面活性劑包括全氟辛基季胺碘化物和/或全氟辛基羧酸季胺鹽碘化物。

6、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述親水改進(jìn)劑包括聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯醇。

7、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述聚乙烯吡咯烷酮的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為10000-40000，更優(yōu)選為10000-20000。

8、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述聚乙烯醇的聚合度為500-1000，水解度為78-99％，更優(yōu)選為99％。

9、本發(fā)明還提供了上述控水增產(chǎn)工作液的制備方法，其包括以下步驟：

10、(1)將石墨依次與濃硫酸、硝酸鈉和高錳酸鉀進(jìn)行氧化反應(yīng)，再經(jīng)雙氧水超聲分散，得到所述氧化改性石墨；

11、(2)將所述氧化改性石墨、氟碳銨鹽表面活性劑與水在40-80℃下混合；

12、(3)向步驟(2)所得混合液中加入親水改進(jìn)劑，混合后，得到所述控水增產(chǎn)工作液。

13、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(1)中，石墨、濃硫酸、硝酸鈉、高錳酸鉀的質(zhì)量比為(1-5)：50：(1-5)：(3-10)。

14、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，將石墨依次與濃硫酸、硝酸鈉和高錳酸鉀在冰水浴下分別進(jìn)行氧化反應(yīng)1-4h，再于30-40℃反應(yīng)2-4h后(反應(yīng)體系竭色轉(zhuǎn)變?yōu)榱咙S色后停止反應(yīng))，經(jīng)雙氧水超聲分散，得到所述氧化改性石墨。

15、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，雙氧水超聲的頻率為80-100khz，功率為200-400kw，時(shí)間為120-360min。

16、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，雙氧水的質(zhì)量濃度為30wt％。

17、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，雙氧水與石墨的質(zhì)量比為10:1-30:1。

18、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(2)中，混合攪拌速率為100-300r/min，攪拌時(shí)間1-3h。

19、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述氟碳銨鹽表面活性劑的添加量為石墨質(zhì)量的1-3倍。

20、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述氟碳銨鹽表面活性劑為重量比為1：2-8的全氟辛基季胺碘化物和全氟辛基羧酸季胺鹽碘化物的混合物。

21、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(3)中，所述親水改進(jìn)劑的添加量為石墨質(zhì)量的2-5倍。

22、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述親水改進(jìn)劑為重量比為1：2-5的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇的混合物。

23、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，上述制備方法包括以下具體步驟：

24、(1)將石墨依次與濃硫酸、硝酸鈉和高錳酸鉀進(jìn)行冰水浴氧化后，水浴反應(yīng)，然后經(jīng)雙氧水超聲分散，過濾水洗至中性，真空烘干；

25、(2)取上述烘干樣品，混于水中，將氟碳銨鹽表面活性劑加入并充分?jǐn)嚢枞芙?，加熱攪拌反?yīng)，反應(yīng)結(jié)束后備用；

26、(3)將親水改進(jìn)劑加入至步驟(2)所得混合液，并充分?jǐn)嚢枞芙夂蟮玫娇厮霎a(chǎn)工作液。

27、本發(fā)明還提供了一種低滲高水飽氣藏控水增產(chǎn)的施工方法，其采用上述控水增產(chǎn)工作液進(jìn)行。

28、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述控水增產(chǎn)工作液作為主體段塞、前置段塞、后置段塞中的一種或兩種以上的組合。

29、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述控水增產(chǎn)工作液在地層破裂壓力以下注入，所述控水增產(chǎn)工作液注入量按下式計(jì)算：

30、v＝π×(r22-r12)×h×φ×sw式ⅰ，

31、式ⅰ中：v-控水增產(chǎn)工作液注入量，m3；r2-控水增產(chǎn)工作液的外沿半徑，m；r1-控水增產(chǎn)工作液的內(nèi)沿半徑，m；h-射開層厚度，m；φ-地層孔隙度，％；sw-含水飽和度，％；

32、或者，所述控水增產(chǎn)工作液在地層破裂壓力以上注入，所述控水增產(chǎn)工作液注入量按下式計(jì)算：

33、v＝[π×(r22-r12)×h×φ+4×h×l×w]×sw式ⅱ，

34、式ⅱ中：v-控水增產(chǎn)工作液注入量，m3；r2-控水增產(chǎn)工作液的外沿半徑，m；r1-控水增產(chǎn)工作液的內(nèi)沿半徑，m；h-射開層厚度，m；φ-地層孔隙度，％；l-裂縫半長(zhǎng)，m；h-裂縫高度，m；w-裂縫寬度，m；sw-含水飽和度，％。

35、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述控水增產(chǎn)工作液注入排量為0.8-10m3/min，更優(yōu)選為0.8-5m3/min。

36、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述控水增產(chǎn)工作液的注入方式為多段塞交替方式，通過光套管或油管注入。

37、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，采取ph＝7的水頂替，水用量為將井口完全頂替入地層所需體積。

38、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，關(guān)井時(shí)間2-10小時(shí)，更優(yōu)選為5-8小時(shí)。

39、本發(fā)明具有以下有益效果：

40、1、優(yōu)良水溶分散性

41、通過石墨氧化改性，表面含有羥基、羧基和環(huán)氧基等大量水溶性官能團(tuán)，改善了石墨在水中團(tuán)聚不分散的缺點(diǎn)，使其能夠在水中較好的分散；進(jìn)一步，采用氟碳陽離子表面活性劑對(duì)石墨改性，增大石墨層間距，有效提高其分散性和表面活性等，提高了其在水中的分散穩(wěn)定性；采用水溶性聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇懸浮攜帶石墨，在井下高溫條件下，進(jìn)一步修飾改性石墨烯，實(shí)現(xiàn)了避免石墨烯在高溫高鹽環(huán)境下快速團(tuán)聚，使其在儲(chǔ)層中可以向深部運(yùn)移；

42、2、高溫失穩(wěn)聚結(jié)性

43、在進(jìn)入地層后，由于石墨改性并非完全通過接枝官能團(tuán)改性，其改性的氟碳陽離子表面活性劑、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇在地層中巖心競(jìng)爭(zhēng)吸附，同時(shí)高溫高礦化度地層水的稀釋作用，使得氟碳陽離子表面活性劑、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇濃度降低，最終強(qiáng)的范德華力作用使得石墨極易團(tuán)聚，導(dǎo)致顆粒粒度增大；

44、3、潤濕反轉(zhuǎn)降低水相滲透率

45、石墨納米分布特點(diǎn)，吸附在巖心上，具有巖心潤濕反轉(zhuǎn)作用。同時(shí)，游離的氟碳陽離子表面活性劑具有長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷?、更低濃度的表面活性，?yōu)良的油濕特性，與帶負(fù)電的儲(chǔ)層吸附后，降低了表面巖石水濕性，降低了水相相對(duì)滲透率，延長(zhǎng)措施有效期；

46、4、便捷科學(xué)優(yōu)化施工參數(shù)

47、本發(fā)明中的低滲高水飽氣藏控水增產(chǎn)工作液施工方法有效指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)人員施工參數(shù)優(yōu)化。針對(duì)低于破裂壓力和高于破裂壓力下的注入總量給出了計(jì)算方法，科學(xué)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)針對(duì)該體系給出了合適的注入排量，注入方式，關(guān)井時(shí)間，使得現(xiàn)場(chǎng)工作人員快速開展施工設(shè)計(jì)。