CN103265944B - 配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺 - Google Patents

配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，它包括以下步骤：S1、向类泡沫压裂液基液中加入稳泡剂，稳泡剂的添加量为基液重量的0.5～1.5%；S2、在类泡沫压裂液使用过程中，向类泡沫压裂液的酸性液中加入酸性催化剂A，酸性催化剂A的添加量为酸性液重量的1.0～5.0%。本发明的有益效果是：能够控制体系在高温条件下的发泡速度，增加稳泡能力，提高气泡稳定性，泡沫稳定能力延迟到2～3小时以上，显著地增加了稳泡时间，使其长时间保持泡沫状态，持续发挥其超强携液、降滤失能力，提高压裂液使用性能；通过向酸性液中添加1.0%～5.0%的酸性催化剂A，可使类泡沫压裂液最大持续发泡的时间在8小时且发泡时间可控。

Description

配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺
技术领域
本发明涉及类泡沫压裂体系，特别是配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺。
背景技术
类泡沫压裂液是一种介于常规水基压裂液和泡沫压裂液之间的新型压裂液体系，具有突出的生热增压、降滤、助排等性能，利用常规压裂设备进行施工，是一种技术经济综合效益较为理想的新型压裂液体系。该体系由两部分组成，一部分为基液，另一部分为酸性液，基液的组成为:生气生热剂、羟丙基胍胶、粘土稳定剂、助排剂、破胶剂、杀菌剂、碳酸钠；酸性液组成为:缓蚀剂、酸性催化剂和稳泡剂。
类泡沫压裂体系是将自动发泡增压剂引入到常规胍胶压裂液体系中，通过两种生气生热剂的反应产生大量惰性气体，使得侵入地层的压裂液破胶液的返排压力大大增加，从根本上解决了低温低压给压裂液返排带来的不利影响，该新型低伤害压裂液具有在地层中自动放出热量、生成气体的特点，有利于压裂液迅速破胶，且具有类似泡沫压裂液的降滤失和“增压助排”特性的压裂液体系。但现有类泡沫压裂体系存在生气生热剂反应难控制的问题，影响类泡沫压裂体系的应用范围，特别温度大于100℃时，按现有配方达到最大泡沫以及泡沫稳定时间只有半小时左右，不能满足施工要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种在高温条件下可控制发泡速度、增加稳泡能力的配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，它包括以下步骤：
S1、向类泡沫压裂液基液中加入稳泡剂，稳泡剂的添加量为基液重量的0.5～1.5%；
S2、在类泡沫压裂液使用过程中，向类泡沫压裂液的酸性液中加入酸性催化剂A，酸性催化剂A的添加量为酸性液重量的1.0～5.0%。
它还包括一个制备稳泡剂的步骤，所述的稳泡剂的制备方法为：
A1、将脂肪醇聚氧乙烯醚与磺化剂按摩尔比1:1称取备用，将称取的脂肪醇聚氧乙烯醚加入到干净的烧瓶中，在搅拌状态下升温至80℃～90℃；
A2、将称取的磺化剂缓慢加入到上述盛有脂肪醇聚氧乙烯醚的烧瓶中，边加边搅拌，控制温度在90℃～95℃；
A3、升温至100℃，在100℃下反应5～7h；
A4、降温至80℃，向反应液中缓慢加入酸性催化剂B调节溶液的pH值达到8～8.5，然后在80℃下反应半小时；
A5、加入适量水稀释，搅拌均匀即得稳泡主剂；
A6、将所得的稳泡主剂同十二烷基三甲基氯化铵及双十二烷基氯化铵按体积比1:1:1复配得稳泡剂。
所述的酸性催化剂A为磷酸、乙二酸、苹果酸、葡萄糖酸、乳酸中的一种或多种按等体积比复配而成。
所述的磺化剂为浓硫酸、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸、亚硫酸盐中的一种或多种按等质量比复配而成。
所述的酸性催化剂B为磷酸二氢钠、碳酸氢钠、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠中的一种或多种按等体积比复配而成。
本发明具有以下优点：本发明的通过向现有类泡沫压裂液中加入一定量的稳泡剂和酸性催化剂，控制体系在高温条件下的发泡速度，增加稳泡能力，提高气泡稳定性，泡沫稳定能力延迟到2～3小时以上，显著地增加了稳泡时间，使其长时间保持泡沫状态，持续发挥其超强携液、降滤失能力，提高压裂液使用性能；类泡沫压裂液在实际使用过程，为了满足不同地层温度下的使用性能，需对发泡速度进行调整，通过向酸性液中添加1.0%～5.0%的酸性催化剂，可使类泡沫压裂液最大发泡的时间延长至8小时且发泡时间可控。
下面通过实验对本发明效果作进一步描述：
发泡方式：通过在酸性液中加入不同加量的酸性催化剂A和稳泡剂，达到控制发泡速度的目的，测试基液组成为0.55%胍胶压裂液。发泡时将基液同酸性液比例为10:1混合即开始产生泡沫，初始总液体量50ml。
（一）室温条件下PH值对发泡能力的影响：
酸性液中加入1%、2%、4%的酸性催化剂A，发泡情况见表1：
表1室温下发泡能力控制
项目 5min 25min 55min 120min 180min 340min
1%酸性催化剂A 55ml 70ml 90ml 100ml 110ml 150ml
2%酸性催化剂A 60ml 80ml 120ml 180ml 210ml 300ml
4%酸性催化剂A 60ml 100ml 190ml 280ml 330ml 400ml
（二）60℃下PH值对发泡能力的影响：
酸性液中加入1%、2%、4%的酸性催化剂A，发泡情况见表2：
表260℃下发泡能力控制：
（三）95℃下PH值对发泡能力的影响：
酸性液中加入1%、2%、4%的酸性催化剂A，发泡情况见表3：
表395℃下发泡能力控制
项目 10min 15min 25min 30min 40min
0%酸性催化剂A 60ml 60ml 100ml 150ml 160ml
1%酸性催化剂A 80ml 200ml 630ml 700ml 900ml
2%酸性催化剂A 90ml 220ml 950ml 400ml 340ml
4%酸性催化剂A 165ml 900ml 600ml 180ml 150ml
结论：不同温度范围内均可通过控制酸性催化剂的用量，实现在不同时间内发泡速度可控。
（四）不同温度及稳泡剂加量对泡沫半衰期影响
在酸性液中加入1%酸性催化剂，测试基液组成为0.55%胍胶压裂液，基液同酸性液比例为10:1，初始总液体量50ml，稳泡剂加入到基液中，通过评价发泡后泡沫半衰期来判定其稳泡效果。
表4不同温度下稳泡剂对泡沫半衰期影响
项目 20℃-t1/2 40℃-t1/2 60℃-t1/2 75℃-t1/2 90℃-t1/2
0.00%稳泡剂 500min 300min 240min 130min 80min
0.50%稳泡剂 700min 600min 545min 300min 150min
1.00%稳泡剂 820min 680min 600min 440min 270min
结论：通过向类泡沫压裂液体系中加入适量的稳泡剂可显著的提高泡沫的半衰期，达到持续发挥其超强携液、降滤失能力，提高压裂液使用性能的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例1：
配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，它包括以下步骤：
S1、向类泡沫压裂液基液中加入稳泡剂，稳泡剂的添加量为基液重量的1%；
S2、在类泡沫压裂液使用过程中，向类泡沫压裂液的酸性液中加入酸性催化剂A，酸性催化剂A的添加量为酸性液重量的3%。
它还包括一个制备稳泡剂的步骤，所述的稳泡剂的制备方法为：
A1、将脂肪醇聚氧乙烯醚与磺化剂按摩尔比1:1称取备用，将称取的脂肪醇聚氧乙烯醚加入到干净的250ml三口烧瓶中，在搅拌状态下升温至85℃；
A2、将称取的磺化剂缓慢加入到上述盛有脂肪醇聚氧乙烯醚的三口烧瓶中，边加边搅拌，控制温度在93℃；
A3、升温至100℃，在100℃下反应6h；
A4、降温至80℃，向反应液中缓慢加入酸性催化剂B调节溶液的pH值达到8.2，然后在80℃下反应半小时；
A5、加入适量水稀释，搅拌均匀即得稳泡主剂；
A6、将所得的稳泡主剂同十二烷基三甲基氯化铵及双十二烷基氯化铵按体积比1:1:1复配得稳泡剂。
所述的酸性催化剂A为磷酸、乙二酸、苹果酸、葡萄糖酸、乳酸中的任意一种。
所述的磺化剂为浓硫酸、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸、亚硫酸盐中的任意一种。
所述的酸性催化剂B为磷酸二氢钠、碳酸氢钠、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠中的任意一种。
实施例2：
配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，它包括以下步骤：
S1、向类泡沫压裂液基液中加入稳泡剂，稳泡剂的添加量为基液重量的0.5%；
S2、在类泡沫压裂液使用过程中，向类泡沫压裂液的酸性液中加入酸性催化剂A，酸性催化剂A的添加量为酸性液重量的1.0%。
它还包括一个制备稳泡剂的步骤，所述的稳泡剂的制备方法为：
A1、将脂肪醇聚氧乙烯醚与磺化剂按摩尔比1:1称取备用，将称取的脂肪醇聚氧乙烯醚加入到干净的250ml三口烧瓶中，在搅拌状态下升温至80℃；
A2、将称取的磺化剂缓慢加入到上述盛有脂肪醇聚氧乙烯醚的三口烧瓶中，边加边搅拌，控制温度在90℃；
A3、升温至100℃，在100℃下反应5h；
A4、降温至80℃，向反应液中缓慢加入酸性催化剂B调节溶液的pH值达到8，然后在80℃下反应半小时；
A5、加入适量水稀释，搅拌均匀即得稳泡主剂；
A6、将所得的稳泡主剂同十二烷基三甲基氯化铵及双十二烷基氯化铵按体积比1:1:1复配得稳泡剂。
所述的酸性催化剂A为磷酸、乙二酸、苹果酸、乳酸中按等体积比复配而成。
所述的磺化剂为浓硫酸、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸按等质量比复配而成。
所述的酸性催化剂B为磷酸二氢钠、碳酸氢钠、二甲基乙醇胺、氢氧化钠按等体积比复配而成。
实施例3：
配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，它包括以下步骤：
S1、向类泡沫压裂液基液中加入稳泡剂，稳泡剂的添加量为基液重量的0.5～1.5%；
S2、在类泡沫压裂液使用过程中，向类泡沫压裂液的酸性液中加入酸性催化剂A，酸性催化剂A的添加量为酸性液重量的1.0～5.0%。
它还包括一个制备稳泡剂的步骤，所述的稳泡剂的制备方法为：
A1、将脂肪醇聚氧乙烯醚与磺化剂按摩尔比1:1称取备用，将称取的脂肪醇聚氧乙烯醚加入到干净的250ml三口烧瓶中，在搅拌状态下升温至80℃～90℃；
A2、将称取的磺化剂缓慢加入到上述盛有脂肪醇聚氧乙烯醚的三口烧瓶中，边加边搅拌，控制温度在90℃～95℃；
A3、升温至100℃，在100℃下反应6h；
A4、降温至80℃，向反应液中缓慢加入酸性催化剂B调节溶液的pH值达到8～8.5，然后在80℃下反应半小时；
A5、加入适量水稀释，搅拌均匀即得稳泡主剂；
A6、将所得的稳泡主剂同十二烷基三甲基氯化铵及双十二烷基氯化铵按体积比1:1:1复配得稳泡剂。
所述的酸性催化剂A为磷酸、乙二酸、葡萄糖酸、乳酸按等体积比复配而成。
所述的磺化剂为浓硫酸、氯磺酸、三氧化硫、亚硫酸盐中按等质量比复配而成。
所述的酸性催化剂B为磷酸二氢钠、三乙醇胺、氢氧化钠按等体积比复配而成。

Claims (4)

1.配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、向类泡沫压裂液基液中加入稳泡剂，稳泡剂的添加量为基液重量的0.5～1.5%；
S2、在类泡沫压裂液使用过程中，向类泡沫压裂液的酸性液中加入酸性催化剂A，酸性催化剂A的添加量为酸性液重量的1.0～5.0%；
其中，所述稳泡剂的制备方法为：
A1、将脂肪醇聚氧乙烯醚与磺化剂按摩尔比1:1称取备用，将称取的脂肪醇聚氧乙烯醚加入到干净的烧瓶中，在搅拌状态下升温至80℃～90℃；
A2、将称取的磺化剂缓慢加入到上述盛有脂肪醇聚氧乙烯醚的烧瓶中，边加边搅拌，控制温度在90℃～95℃；
A3、升温至100℃，在100℃下反应5～7 h；
A4、降温至80℃，向反应液中缓慢加入酸性催化剂B调节溶液的pH值达到8～8.5，然后在80℃下反应半小时；
A5、加入适量水稀释，搅拌均匀即得稳泡主剂；
A6、将所得的稳泡主剂同十二烷基三甲基氯化铵及双十二烷基氯化铵按体积比1:1:1复配得稳泡剂。
2.根据权利要求1所述的配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，其特征在于：所述的酸性催化剂A为磷酸、乙二酸、苹果酸、葡萄糖酸、乳酸中的一种或多种按等体积比复配而成。
3.根据权利要求1所述的配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，其特征在于：所述的磺化剂为浓硫酸、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸、亚硫酸盐中的一种或多种按等质量比复配而成。
4.根据权利要求1所述的配制类泡沫压裂液用的稳泡工艺，其特征在于：所述的酸性催化剂B为磷酸二氢钠、碳酸氢钠、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠中的一种或多种按等体积比复配而成。
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自生气类泡沫压裂液的研制与性能评价;张颖等;《精细石油化工进展》;20121031;第13卷(第10期);第1.1节，第2节 *

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