CN105419770A - 一种阴离子型清洁压裂液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阴离子型清洁压裂液及其制备方法。以重量百分比计，所述清洁压裂液包括如下组分：油酸1％-3.5％，芥酸1％-3.5％，助剂1％-2％，氢氧化钾0.6％-1.3％，助溶剂2％-5％，氯化钾3％-7％，余量为水。本发明提供的阴离子型清洁压裂液可耐中高温、破胶彻底、基本无残渣，并有较高的表观粘度，具有携砂功能，属于清洁压裂液，且与地层配伍性好，满足油气田现场对压裂液的要求。

Description

一种阴离子型清洁压裂液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，涉及一种油田压裂用表面活性剂压裂液，尤其涉及一种阴离子型清洁压裂液。
背景技术
粘弹性表面活性剂压裂液具有优于常规聚合物体系的很多优点。一般，表面活性剂的分子量大多不超过1000，只有聚合物的100万分之一，属于小分子，其本身无固相和残渣，不会像聚合物一样对地层造成大的伤害，属于环保型压裂液。另外，表面活性剂压裂液在裂缝中只要接触到地层水、原油或天然气便会自行破胶，不需要外加破胶剂，且破胶后的表面活性剂仍具有活性，并有助排功能。
目前国内外使用的表面活性剂压裂液体系以阳离子型或阳离子型复配为主。但从多年来阳离子压裂液体系的应用情况来看，压裂增产效果并不明显。这主要是因为砂岩岩石表面带有负电性，阳离子表面活性剂压裂液易被岩芯表面吸附形成薄膜，阻止原油的流动，同时也会造成岩芯润湿性的改变。与阳离子表面活性剂相反，阴离子表面活性剂由于带有负电性，使之与同样带有负电性的砂岩表面相斥，不易在砂岩表面吸附，也很难进入砂岩及其孔喉。因此开发新型的阴离子粘弹性表面活性剂压裂液，以消除对储层的润湿性影响，是大势所趋。
但目前的阴离子型清洁压裂液还存在压裂液体系耐温性差、伤害大、配制工艺复杂等问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种阴离子型清洁压裂液，可以解决现有技术存在的压裂液体系耐温性差的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种阴离子型清洁压裂液，以重量百分比计，所述清洁压裂液包括如下组分：油酸1％-3.5％，芥酸1％-3.5％，助剂1％-2％，氢氧化钾0.6％-1.3％，助溶剂2％-5％，氯化钾3％-7％，余量为水。
所述氢氧化钾的主要作用是调节体系的pH值，使该清洁压裂液基液的pH为9-13，呈碱性。所述氯化钾的作用是在碱性条件下促进油酸与芥酸形成的阴离子表面活性剂形成粘弹性压裂液，以防止粘土运移和防膨。
在上述阴离子型清洁压裂液中，优选的，所述助剂包括甜菜碱类两性表面活性剂与非水溶性有机醇的混合物。
在上述阴离子型清洁压裂液中，优选的，所述甜菜碱类两性表面活性剂包括十八烷基二羟乙基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱中的任意一种。
在上述阴离子型清洁压裂液中，优选的，所述非水溶性有机醇包括2-乙基己醇、正癸醇、2-癸醇、环己醇、苯甲醇中的任意一种。
在上述阴离子型清洁压裂液中，优选的，所述甜菜碱类两性表面活性剂与所述非水溶性有机醇的重量比为0.15-0.8：1。
在上述阴离子型清洁压裂液中，优选的，所述助溶剂包括低分子醇；所述低分子醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种的组合。
所述助溶剂的作用是促进油酸和芥酸的溶解。
本发明还提供一种上述阴离子型清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
将氢氧化钾溶于水中，调节pH值为9-13，形成碱溶液；
加热所述碱溶液至40-60℃，加入油酸、芥酸、助溶剂和助剂，形成混合液；
将所述混合液冷却至室温，再加入氯化钾，形成冻胶；
将所述冻胶室温下陈化10-24小时，形成阴离子型清洁压裂液。
本发明还提供一种上述的阴离子型清洁压裂液在油藏开采中的应用。
在上述应用中，优选的，所述油藏的温度不高于150℃。
在阴离子型清洁压裂液中，所述油酸和芥酸是阴离子型清洁压裂液的主要成分，主要作用是形成粘弹性胶束，其在碱性条件下有很好的溶解性。所述十八烷基二羟乙基甜菜碱、或十八烷基二甲基甜菜碱、或十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱与2-乙基己醇、或正癸醇、或2-癸醇、或环己醇、或苯甲醇的混合物是该阴离子型清洁压裂液的助剂。其中，所述甜菜碱类两性表面活性剂含有多种官能团，与油酸和芥酸进行合理搭配后，能使分子间的聚集结构增强，从而提高了压裂液的耐温性；除此之外，所述两性离子表面活性剂能耐酸、碱、盐，它的引入使整个压裂液具有较好的地层适应性。同时通过将非水溶性有机醇与甜菜碱类两性表面活性剂复配，进一步地提高了压裂液的耐温性能，因此，本发明所提供的阴离子型清洁压裂液具有突出的耐温性能。
本发明所提供的阴离子型清洁压裂液可耐中高温、破胶彻底、基本无残渣，并有较高的表观粘度，具有携砂功能，属于清洁压裂液，且与地层配伍性好，满足油气田现场对压裂液的要求。
附图说明
图1为实施例1配制的压裂液在剪切强度为170s-1下的粘温曲线。
图2为实施例1配制的压裂液在150℃，170s-1下的耐温抗剪切特性曲线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种阴离子型清洁压裂液，其是通过以下步骤制备的：
室温下配制含0.8wt％氢氧化钾的水溶液200mL，得到碱溶液，该碱溶液的pH值为11；
加热该碱溶液，升温至40-60℃，依次缓慢加入5.0g油酸和5.0g芥酸，继续加入0.8g十八烷基二羟乙基甜菜碱与1.5g环己醇的混合物，搅拌均匀，持续搅拌下加入4.0g丁醇形成混合液；
将该混合液自然冷却至室温，再加入8.0g氯化钾，持续搅拌至形成均匀的冻胶；
将所述冻胶在室温下陈化10-24小时，形成阴离子型清洁压裂液。
该压裂液在170s-1下的粘温曲线如图1所示，在150℃、170s-1下的耐温抗剪切特性曲线如图2所示。由图中可以看出，随温度的升高，压裂液的粘度有所下降，但当温度达到150℃时，其粘度仍然在50mPa.s以上，这说明该体系具有较好的耐温性。于150℃剪切60min后，粘度仍保持在55mPa.s左右，说明该压裂液耐剪切性能良好。
实施例2
本实施例提供一种阴离子型清洁压裂液，其是通过以下步骤制备的：
常温下配制含1.2wt％氢氧化钾的水溶液200mL，得到碱溶液，该碱溶液的pH值为13；
加热该碱溶液，升温至40-60℃，依次缓慢加入5.0g油酸和7.0g芥酸，继续加入1.2g十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱与2.0g2-乙基己醇的混合物，搅拌均匀，持续搅拌下加入5.0g丙醇形成混合液；
将该混合液自然冷却至室温，再加入10.0g氯化钾，持续搅拌至形成均匀的冻胶；
将所述冻胶在室温下陈化10-24小时，形成阴离子型清洁压裂液。
该压裂液的pH值为12，在30℃，170s-1下的粘度为219mPa·s；在150℃、170s-1下的粘度为51.7mPa·s；该压裂液与水1：1混合后迅速破胶，破胶液的粘度为3.7mPa·s。
综上所述，本发明阴离子型清洁压裂液可耐中高温，有较高的表观粘度，具有携砂功能，属于清洁压裂液，且与地层配伍性好，满足油气田现场对压裂液的要求。

Claims (9)

1.一种阴离子型清洁压裂液，其特征在于：以重量百分比计，所述清洁压裂液包括如下组分：油酸1％-3.5％，芥酸1％-3.5％，助剂1％-2％，氢氧化钾0.6％-1.3％，助溶剂2％-5％，氯化钾3％-7％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的阴离子型清洁压裂液，其特征在于：所述助剂包括甜菜碱类两性表面活性剂与非水溶性有机醇的混合物。
3.根据权利要求2所述的阴离子型清洁压裂液，其特征在于：所述甜菜碱类两性表面活性剂包括十八烷基二羟乙基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱中的任意一种。
4.根据权利要求2或3所述的阴离子型清洁压裂液，其特征在于：所述非水溶性有机醇包括2-乙基己醇、正癸醇、2-癸醇、环己醇、苯甲醇中的任意一种。
5.根据权利要求2-4任一项所述的阴离子型清洁压裂液，其特征在于：所述甜菜碱类两性表面活性剂与所述非水溶性有机醇的重量比为0.15-0.8：1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的阴离子型清洁压裂液，其特征在于：所述助溶剂包括低分子醇；所述低分子醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种的组合。
7.权利要求1-6任一项所述的阴离子型清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
将氢氧化钾溶于水中，调节pH值为9-13，形成碱溶液；
加热所述碱溶液至40-60℃，加入油酸、芥酸、助溶剂和助剂，形成混合液；
将所述混合液冷却至室温，再加入氯化钾，形成冻胶；
将所述冻胶室温下陈化10-24小时，形成阴离子型清洁压裂液。
8.权利要求1-6任一项所述的阴离子型清洁压裂液在油藏开采中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述油藏的温度不高于150℃。
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