CN102093874B - 阴离子型纳米复合清洁压裂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阴离子型纳米复合清洁压裂液及其制备方法：质量份组分如下：阴离子粘弹性表面活性剂：3～7份，助表面活性剂：0.05～0.5份，反离子盐：3～10份，纳米颗粒：0.05～0.5份，水100份。将以上组分按配比通过溶液共混搅拌均匀既可制成一种阴离子型纳米复合清洁压裂液。该产品有较高的粘弹性，具有良好的携砂性能，完全能满足油气田现场压裂液造缝、携砂要求。本发明具有配方与制备工艺简单，耐温性好，滤失少，岩石渗透率恢复率高，无残渣、易返排，对储层伤害小等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气井增产改造过程中应用的压裂液及制备方法，具体涉及一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，属于油田化学技术领域。
背景技术
随着油田开发不断深入，油气开采越来越困难，因此高效低伤害的压裂液的开发成为目前研究的热点问题之一。近年来，一种粘弹性表面活性剂溶液(VES)受到国内外学者广泛关注。由于VES溶液高表面活性及独特的流变特性，可以作为理想的压裂措施流体，因此，国内外石油工作者对VES溶液的性质及在压裂改造中应用进行了较为广泛的研究，并取得了一定的进展。目前，VES溶液按照表面活性剂类型主要分为阳离子型、阴离子型、两性离子型、非离子型、孪连型等。其中两性离子表面活性剂形成凝胶的条件较为苛刻，非离子表面活性剂形成凝胶的浓度很高，孪连表面活性剂的制备工艺太复杂，这些都限制了它们在现场推广使用。阳离子型粘弹性表面活性剂的制备与应用研究较多，并在部分油田得到较为成功应用。尽管如此，阳离子型粘弹性表面活性剂在我国高温高压、低渗特低渗油田应用过程中出现较为严重的问题：其一，地层岩石表面的负电性使得阳离子表面活性剂在地层中发生严重的吸附滞留现象，引起润湿反转造成地层伤害；其二，措施流体中阳离子表面活性剂易造成环境污染；其三，耐温性能较差，目前使用的粘弹性表面活性剂耐温大多低于70℃，高温下粘度下降快，加之VES分子量远远小于胍胶等聚合物，因此不能在岩石表面形成薄的滤饼，在高温下滤失严重等。另外，由于表面活性剂使用浓度较高，增加了使用成本，这些因素造成了目前清洁压裂液未能较大规模使用的主要原因。
中国专利CN 101812290A公开了一种酸性清洁压裂液及其制备方法，按质量分数组分为表面活性剂2％-6％，无机盐1％-4％反离子盐0.05％-0.15％，助溶剂0.1％-0.3％，酸2％-10％，其余为水，将表面活性剂溶解于酸中，配制为均匀的液体，加入含有无机盐、反离子盐、助溶剂的水溶液中，搅拌1-2min，即得到具有良好粘弹性流体。该专利中使用的表面活性剂为两性离子表面活性剂，形成粘弹性流体条件较为苛刻，需要加入有机反离子盐及助溶剂等，增加了成本；另外所形成的粘弹性流体高温下携砂能力降低，并且难以形成类似瓜胶滤饼，滤失量较高。
发明内容
本发明针对已有技术存在的缺点，提供一种高效的阴离子型纳米复合清洁压裂液及其制备方法。
本发明技术方案如下：
一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，质量份组分如下：
阴离子粘弹性表面活性剂：3～7份，助表面活性剂：0.05～0.5份，反离子盐：3～10份，纳米颗粒：0.05～0.5份，水100份。
所述的阴离子粘弹性表面活性剂是脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯硫酸钠或油酸钠中的一种；
所述助表面活性剂是十二烷基二甲基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、咪唑啉两性甜菜碱或磷酸酯甜菜碱中的一种；
所述反离子盐是氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化铵或碳酸钠中的一种；
所述纳米颗粒是纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米钛酸钡中的一种；
优选的，所述纳米颗粒尺度为20-100nm。
优选配方之一，一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，组分如下：
脂肪酸甲酯磺酸钠4-5g，氯化钠或氯化钾4-6g，十二烷基二甲基甜菜碱0.1-0.2g，纳米二氧化钛0.3-0.5g，水100ml。
优选配方之二，一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，组分如下：
十二烷基聚氧乙烯硫酸钠4-5g，氯化铝3-4g，椰油酰胺丙基甜菜碱0.2-0.3g，纳米二氧化硅0.2-0.4g，水100ml。
优选配方之三，一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，组分如下：
油酸钠4-5g，碳酸钠3-4g，磷酸酯甜菜碱0.1-0.3g，纳米碳酸钙0.2-0.4g，水100ml。
本发明还提供一种阴离子型纳米复合清洁压裂液的制备方法，步骤如下：
常温下按配比将阴离子粘弹性表面活性剂加入到水中搅拌配制成水溶液，然后依次按配比加入助表面活性剂，反离子盐，纳米颗粒，搅拌均匀，即得阴离子型纳米复合清洁压裂液。
本发明的技术特点在于，1、本发明中选择两性表面活性剂作为助表面活性剂，通过两性表面活性剂阳离子部分与阴离子粘弹性表面活性剂相互作用，增加胶束网状结构稳定性，提高粘弹性流体的耐温性；2、本发明中加入纳米颗粒利用纳米颗粒粒径小、表面积大，通过纳米颗粒表面大量官能团与阴离子粘弹性表面活性剂胶束之间静电组装或化学价键作用，既可以提高粘弹性体系耐温性，又可以提高体系降滤失性能。
本发明阴离子型纳米复合清洁压裂液的应用，用于50～100℃的油气藏压裂。
不同浓度的阴离子型纳米复合清洁压裂液水溶液粘度(mPa.s)如表1所示。
表1
本发明的优良效果如下：
1、本发明具有配方与制备工艺简单，能形成交联网状结构，耐温性好，可应用于100℃以内的油气藏压裂；
2、本发明阴离子型纳米复合清洁压裂液能在裂缝壁面形成类似滤饼结构层，滤失少，岩石渗透率恢复率高，无残渣、易返排，对储层伤害小。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。
实施例中使用的原料均为市购产品。各实施例产品的粘度采用常规方法测定。
实施例1：
阴离子粘弹性表面活性剂选取脂肪酸甲酯磺酸钠，助表面活性剂选自十二烷基二甲基甜菜碱，反离子盐是氯化钠，纳米颗粒是20nm的纳米二氧化钛。
选取脂肪酸甲酯磺酸钠4g，十二烷基二甲基甜菜碱0.1g，氯化钠4g，纳米二氧化钛0.1g。将以上组分在搅拌条件下依次加入到100ml水中充分混合，得到脂肪酸甲酯磺酸钠质量浓度为4％的阴离子型纳米复合清洁压裂液产品。测得该产品在25℃、100s-1条件下，剪切10min，粘度230mPa.s，有较高的粘弹性，具有携砂功能，满足油气田现场压裂液携砂要求。该阴离子型纳米复合清洁压裂液应用于高温低渗砂岩与碳酸盐岩油气藏压裂，可耐温80℃。
实施例2
阴离子粘弹性表面活性剂选取十二烷基聚氧乙烯硫酸钠，助表面活性剂选自椰油酰胺丙基甜菜碱，反离子盐是氯化铝，纳米颗粒是50nm的纳米二氧化硅。
选取十二烷基聚氧乙烯硫酸钠4g，椰油酰胺丙基甜菜碱0.1g，氯化铝4g，纳米二氧化硅0.1g。将以上物质在搅拌条件下依次加入到100ml水中充分混合，配成十二烷基聚氧乙烯硫酸钠质量浓度为4％的阴离子型纳米复合清洁压裂液产品。测得该产品在25℃、100s-1条件下，剪切10min，粘度210mPa.s，有较高的粘弹性，具有携砂功能，满足油气田现场压裂液携砂要求。该阴离子型纳米复合清洁压裂液应用于高温低渗砂岩与碳酸盐岩油气藏压裂，可耐温75℃。
实施例3
阴离子粘弹性表面活性剂选取油酸钠，助表面活性剂选自磷酸酯甜菜碱，反离子盐是碳酸钠，纳米颗粒是80nm的纳米碳酸钙。
选取油酸钠4g，磷酸酯甜菜碱0.1g，碳酸钠4g，纳米碳酸钙0.1g。将以上物质在搅拌条件下依次加入到100ml水中充分混合，配成油酸钠质量浓度为4％的阴离子型纳米复合清洁压裂液产品。测得该产品在25℃、100s-1条件下，剪切10min，粘度240mPa.s，有较高的粘弹性，具有携砂功能，满足油气田现场压裂液携砂要求。该阴离子型纳米复合清洁压裂液应用于高温低渗砂岩与碳酸盐岩油气藏压裂，可耐温95℃。
实施例4
同实施例1，所不同的是反离子盐是氯化钾4g。配成脂肪酸甲酯磺酸钠质量浓度为4％的溶液，测得该产品在25℃、100s-1条件下，剪切10min，粘度235mPa.s，有较高的粘弹性，具有携砂功能，满足油气田现场压裂液携砂要求。该阴离子型纳米复合清洁压裂液应用于高温低渗砂岩与碳酸盐岩油气藏压裂，可耐温90℃。
Claims (7)
1.一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，质量份组分如下：
阴离子粘弹性表面活性剂：3～7份，助表面活性剂：0.05～0.5份，反离子盐：3～10份，纳米颗粒：0.05～0.5份，水100份；
所述的阴离子粘弹性表面活性剂是脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯硫酸钠或油酸钠中的一种；所述的助表面活性剂是十二烷基二甲基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、咪唑啉两性甜菜碱或磷酸酯甜菜碱中的一种；所述的反离子盐是氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化铵或碳酸钠中的一种；所述的纳米颗粒是纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米钛酸钡中的一种。
2.如权利要求1所述的一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，其特征在于，所述纳米颗粒尺度为20-100nm。
3.如权利要求1所述的一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，其特征在于，质量份组分如下：
脂肪酸甲酯磺酸钠4-5g，氯化钠或氯化钾4-6g，十二烷基二甲基甜菜碱0.1-0.2g，纳米二氧化钛0.3-0.5g，水100ml。
4.如权利要求1所述的一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，其特征在于，质量份组分如下：
十二烷基聚氧乙烯硫酸钠4-5g，氯化铝3-4g，椰油酰胺丙基甜菜碱0.2-0.3g，纳米二氧化硅0.2-0.4g，水100ml。
5.如权利要求1所述的一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，其特征在于，质量份组分如下：
油酸钠4-5g，碳酸钠3-4g，磷酸酯甜菜碱0.1-0.3g，纳米碳酸钙0.2-0.4g，水100ml。
6.一种权利要求1的阴离子型纳米复合清洁压裂液的制备方法，步骤如下：
常温下按配比将阴离子粘弹性表面活性剂加入到水中搅拌配制成水溶液，然后依次按配比加入助表面活性剂，反离子盐，纳米颗粒，搅拌均匀，即得阴离子型纳米复合清洁压裂液。
7.一种权利要求1的阴离子型纳米复合清洁压裂液的应用，用于50～100℃的油气藏压裂。
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