CN101831285B - 一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：非离子表面活性剂：25～50％；两性离子表面活性剂：10～15％；阴离子表面活性剂：20～30％；氟碳表面活性剂：0.5～2％；其余量为蒸馏水。本发明能在高温、高矿化度、一定量的凝析油的地层中返排时产生泡沫，使井筒中返排液静液柱压力降低，利于压裂液的返排，以减少残留的压裂液对地层伤害。

Description

一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种压裂液添加剂，特别涉及一种使压裂液在高温、高矿化度、一定量的凝析油的地层中返排时产生泡沫，降低井筒中返排液汽化水密度，使井筒中返排液静液柱压力降低，利于压裂液的返排，以减少残留的压裂液对地层伤害的起泡剂。

背景技术

随着低渗透油气藏的逐步开发，为增大泻油面积，压裂做为最有效的增产技术，得到了广泛的应用。性能优良的压裂液不仅要求具有良好的耐温耐剪切和携砂性能，更要具有良好的返排助排性能。

大多数低孔低渗气藏一般都具有低压特征，地层能量不足，同时存在严重的毛细管自吸作用，在自然条件下压裂液破胶液难以彻底返排，为此大多数三低气藏压裂液中都加入起泡剂，伴注液氮，一方面降低静液柱压力，另一方面补充能量，能够有效地提高返排率。经过多年的研究应用，开发了多种性能优良的起泡剂，配套工艺技术在现场也取得了丰硕的增产成果。

但是，近年来随着勘探开发工作的深入，储层和改造条件越来越苛刻，高温、高矿化度，并伴有一定量的凝析油产出。起泡剂如果在高温、高矿化度、和一定量的凝析油中有良好的起泡和稳泡性能，依据地层能量使压裂液返排，在射孔眼处高速剪成，产生泡沫，并稳定生成的气泡界面，液体被连续举升，裂缝中压裂液不断向井筒流向补充，井筒中返排液汽化水密度降低，井筒中返排液静液柱压力降低，返排液就能顺利从地层中排出。

但在凝析油的强烈消泡作用下，很多常规起泡剂完全失去作用，部分现有抗油起泡剂性能一般，无法达到较高技术指标。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂，本发明能在高温、高矿化度、一定量的凝析油的地层中返排时产生泡沫，使井筒中返排液静液柱压力降低，利于压裂液的返排，以减少残留的压裂液对地层伤害。

同时，本发明还提出了一种制备压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂的方法。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂，其特征在于：包括如下重量百分比的组分配比而成：

非离子表面活性剂：25～50％；

两性离子表面活性剂：10～15％；

阴离子表面活性剂：20～30％；

氟碳表面活性剂：0.5～2％；

其余量为蒸馏水。

所述的非离子表面活性剂是十二烷基二甲基氧化胺和壬基酚聚氧乙烯醚，其中，十二烷基二甲基氧化胺占起泡剂组分总量中的重量百分比为20～40％，壬基酚聚氧乙烯醚占起泡剂组分总量中的重量百分比为5～10％。

所述的两性离子表面活性剂是椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱。

所述的阴离子表面活性剂是α-烯基磺酸盐和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，其中：α-烯基磺酸盐占起泡剂组分总量中的重量百分比为10～15％，椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠占起泡剂组分总量中的重量百分比为10～15％。

所述的氟碳表面活性剂是陕西森瑞科技有限公司生产的SR18Y氟碳表面活性剂。

一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂的制备方法，其特征在于：

备料，按占起泡剂中重量百分比计，各组分按如下重量备料：十二烷基二甲基氧化胺：20～40％；壬基酚聚氧乙烯醚：5～10％；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱：10～15％；α-烯基磺酸盐：10～15％；椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠：10～15％；氟碳表面活性剂：0.5～2％；其余量为蒸馏水；

先在反应釜中加入全部的蒸馏水，升温至55～60℃；然后，加入全部的α-烯基磺酸盐和全部的椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，搅拌20～25min；然后，再加入全部的十二烷基二甲基氧化胺和全部的壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌10～15min；然后，再加入全部的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，搅拌5～10min；最后，加入全部的氟碳表面活性剂，搅拌20～25min，生产出起泡剂成品。

与现有技术相比，本发明所达到的技术效果如下：

压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂主要针对压裂后返排困难，导致大量压裂液残留于地层中产生严重的伤害的问题。加入本起泡剂后在高温，高矿化度和一定量的凝析油的液体中搅拌下能中产生大量的泡沫，并能将泡沫维持一定的时间。这样压裂液在返排过程中，压裂液通过射孔眼时高速剪切，产生大量的泡沫，降低井筒中返排液汽化水密度，使井筒中返排液静液柱压力降低，提高压裂液的返排率，减少残留压裂液对地层的伤害。

本发明所提到的十二烷基二甲基氧化胺在高抗化度和凝析油中有很强的起泡能力；α-烯基磺酸盐和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠在高温下有很好的起泡能力；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱和壬基酚聚氧乙烯醚有良好的稳泡性能；氟碳表面活性剂能很大程度降低液体的表面张力，与十二烷基二甲基氧化胺和α-烯基磺酸盐协同作用在凝析油中产生更多的泡沫。该起泡剂与目前常用压裂液添加剂在常温和地层温度下配伍性良好，压裂施工前按设计比例加入压裂液中，施工后能提高压裂液返排率，减少残留压裂液对地层的伤害，起到保护储层的作用。

经实验，本发明有良好的耐高温性能，起泡剂在140℃下加热4小时仍有良好起泡剂的性能；有良好的耐高矿化度性能，起泡剂分别在10万ppm的KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2溶液中仍有良好的泡剂的性能；有良好的抗凝析油性能，起泡剂在40％凝析油仍有良好的泡剂的性能；在压裂体系中加入本发明所说的起泡剂后，24h平均返排率提高了22％，平均返排周期缩短了2天，平均返排率提高了23％，加入耐高温高盐抗凝析油起泡剂后大大减少了地层中残留的压裂液，并且缩短了排液周期。实验数据将在实施例中详细列出。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和图表对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本发明公开了一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：非离子表面活性剂：25～50％；两性离子表面活性剂：10～15％；阴离子表面活性剂：20～30％；氟碳表面活性剂：0.5～2％；其余量为蒸馏水。

采用本领域中的常规混合搅拌法制备起泡剂即可。

实施例2：

在实施例1的基础上，本发明更优的实施方式是：所述的非离子表面活性剂是十二烷基二甲基氧化胺和壬基酚聚氧乙烯醚，其中，十二烷基二甲基氧化胺占起泡剂组分总量中的重量百分比为20～40％，壬基酚聚氧乙烯醚占起泡剂组分总量中的重量百分比为5～10％。所述的两性离子表面活性剂是椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱。所述的阴离子表面活性剂是α-烯基磺酸盐和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，其中：α-烯基磺酸盐占起泡剂组分总量中的重量百分比为10～15％，椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠占起泡剂组分总量中的重量百分比为10～15％。所述的氟碳表面活性剂是陕西森瑞科技有限公司生产的SR18Y氟碳表面活性剂。

实施例3：

本发明公开了一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂的制备方法，

备料，按占起泡剂中重量百分比计，各组分按如下重量备料：十二烷基二甲基氧化胺：20～40％；壬基酚聚氧乙烯醚：5～10％；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱：10～15％；α-烯基磺酸盐：10～15％；椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠：10～15％；氟碳表面活性剂：0.5～2％；其余量为蒸馏水；

先在反应釜中加入全部的蒸馏水，升温至55～60℃；然后，加入全部的α-烯基磺酸盐和全部的椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，搅拌20～25min；然后，再加入全部的十二烷基二甲基氧化胺和全部的壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌10～15min；然后，再加入全部的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，搅拌5～10min；最后，加入全部的氟碳表面活性剂，搅拌20～25min，生产出起泡剂成品。

实施例4：

按照占起泡剂重量百分比，在反应釜中加入蒸馏水24％，升温至55℃；阴离子表面活性剂α-烯基磺酸盐10％和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠10％搅拌25min；再加入非离子表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺40％和壬基酚聚氧乙烯醚5％，搅拌15min；再加入两性离子表面活性剂椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10％，搅拌10min；最后加入陕西森瑞科技有限公司生产的氟碳表面活性剂1％，搅拌25min生产出压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂。

实施例5：

按照占起泡剂重量百分比，在反应釜中加入蒸馏水24.5％，升温至58℃；阴离子表面活性剂α-烯基磺酸盐12％和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠12％搅拌25min；再加入非离子表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺30％和壬基酚聚氧乙烯醚8％，搅拌10min；再加入两性离子表面活性剂椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱12％，搅拌10min；最后加入陕西森瑞科技有限公司生产的氟碳表面活性剂1.5％，搅拌25min生产出压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂。

实施例6：

按照占起泡剂重量百分比，在反应釜中加入蒸馏水23％，升温至60℃；阴离子表面活性剂α-烯基磺酸盐15％和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠15％搅拌25min；再加入非离子表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺20％和壬基酚聚氧乙烯醚10％，搅拌10min；再加入两性离子表面活性剂椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱15％，搅拌5min；最后加入陕西森瑞科技有限公司生产的氟碳表面活性剂2％，搅拌20min生产出压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂。

在同一个试验区块中，前期应用一种水基压裂液体系进行压裂改造后，24平均返排率40％，平均返排周期长达7天，平均返排率63％；加入耐高温高盐抗凝析油起泡剂后，24h返排率返排率62％，平均返排周期缩短到5天，平均返排率86％。

适用范围：该发明适合于温度140℃以内、矿化度10万ppm以内、凝析油含量40％以内的所有低渗透凝析气藏储层。

应用前景：随着对高温低渗透凝析气藏的深入开发，和对储层改造目标的提高，该发明所述的耐高温高盐抗凝析油起泡剂必然会越来广泛地用于此类储层压裂增产作业和井筒积液返排作业，应用前景广阔。

实施例7：

实验：目前对起泡剂的性能评价尚无行业标准方法。搅拌法是美国工业界评价发泡剂性能的一种常用方法，测定周期短，耗药量少，操作简单，测定结果重复性好，可靠性高。本发明中主要采用此方法测定起泡剂的起泡能力和形成泡沫的稳定性。具体方法是：用量筒取100mL蒸馏水倒入搅拌杯中，启动搅拌机，在8000±100r/min下搅拌1min，倾入500mL量筒中，记录泡沫达到的最大体积V，启动秒表至析出50mL液体时的时间为半衰期t1/2(min)，泡沫质量分数Fg＝(V-100)/V*100％。

1、表1是不同浓度起泡剂的起泡性能表。评价了不同浓度起泡剂的起泡和稳泡性能，选取介质为整体试验要求的一半，从试验结果中可以看出，体积百分比0.8％的起泡剂的泡沫质量分数75.4％、半衰期6.62min，起泡剂的加量继续增加泡沫质量没有明显变化。

2、表2是起泡剂抗油性能表。从表中可以看出在标准盐水中加入40％凝析油，用体积百分比0.8％起泡剂产生的泡沫质量分数71.8％、半衰期5.83min；表3是起泡剂抗盐性能表。从表中可以看出在KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2等盐对体积百分比0.8％的起泡剂的起泡和稳泡性能影响不大，在10万ppm的其盐水中泡沫质量分数均超过

79.4％、半衰期7.63min；表4是起泡剂抗温性能表。根据行业标准大于100℃的测量方法是将溶液加热到该温度保持4h，降温到95℃再测量。从表中可以看出加入体积百分比0.8％的起泡剂在140℃、标准盐水、40％凝析油下，泡沫质量分数为70.1％、半衰期为5.03min。

3、表5是现场施工对比表。从表中可以看出在压裂体系中加入耐高温高盐抗凝析油起泡剂后。24h平均返排率提高了22％，平均返排周期缩短了2天，平均返排率提高了23％。加入耐高温高盐抗凝析油起泡剂后大大减少了地层中残留的压裂液，并且缩短了排液周期。

表1起泡剂在不同浓度的起泡性能

表2起泡剂抗油性能

表3起泡剂抗盐性能

表4起泡剂抗温性能

表5现场施工对比表

Claims (2)

1.一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂，其特征在于：包括如下重量百分比的组分配比而成：

非离子表面活性剂：25～50%；

两性离子表面活性剂：10～15%；

阴离子表面活性剂：20～30%；

氟碳表面活性剂：0.5～2%；

其余量为蒸馏水；

所述非离子表面活性剂是十二烷基二甲基氧化胺和壬基酚聚氧乙烯醚，其中，十二烷基二甲基氧化胺占起泡剂组分总量中的重量百分比为20～40%，壬基酚聚氧乙烯醚占起泡剂组分总量中的重量百分比为5～10%；

所述的两性离子表面活性剂是椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱；

所述的阴离子表面活性剂是α-烯基磺酸盐和椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，其中：α-烯基磺酸盐占起泡剂组分总量中的重量百分比为10～15%，椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠占起泡剂组分总量中的重量百分比为10～15%；

所述的氟碳表面活性剂是陕西森瑞科技有限公司生产的SR18Y氟碳表面活性剂。

2.一种压裂用耐高温高盐抗凝析油起泡剂的制备方法，其特征在于：

备料，按占起泡剂中重量百分比计，各组分按如下重量备料：十二烷基二甲基氧化胺：20～40%；壬基酚聚氧乙烯醚：5～10%；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱 ：10～15%；α-烯基磺酸盐：10～15%；椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠：10～15%；氟碳表面活性剂：0.5～2%；其余量为蒸馏水；所述的氟碳表面活性剂是陕西森瑞科技有限公司生产的SR18Y氟碳表面活性剂；

先在反应釜中加入全部的蒸馏水，升温至55～60℃；然后，加入全部的α-烯基磺酸盐和全部的椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，搅拌20～25min；然后，再加入全部的十二烷基二甲基氧化胺和全部的壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌10～15min；然后，再加入全部的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱 ，搅拌5～10min；最后，加入全部的氟碳表面活性剂，搅拌20～25min，生产出起泡剂成品。