CN105754576A - 页岩气滑溜水压裂液用防膨剂及其制备方法 - Google Patents

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张健强
李少荣
张义
蒙春
贺培
唐汝众
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Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources
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Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources
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Abstract

本发明属于低渗透油气田开采技术领域，具体地，涉及一种页岩气滑溜水压裂液用防膨剂其制备方法。页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，质量百分比组成如下：阳离子碳氢表面活性剂10％～20％，胍盐10％～20％，阳离子氟碳表面活性剂0.5％～1％，乙醇5～10％，余量为水。本发明采用不含无机盐的有机复合防膨剂，利用防膨剂的协同效应，有效防止页岩膨胀，同时降低表面张力，防止水锁，工艺简单，防页岩膨胀效果显著。

Description

页岩气滑溜水压裂液用防膨剂及其制备方法
技术领域
本发明属于低渗透油气田开采技术领域，具体地，涉及一种页岩气滑溜水压裂液用防膨剂其制备方法。
背景技术
致密页岩气储层具有低孔、低渗的特点，勘探开发难度较大，大多数页岩气井需要储层改造才能获得比较理想的产量，具备生、储烃能力的页岩必须通过大规模体积压裂才能获得工业开采价值；因此，上万立方米的压裂液使用量成为页岩气藏压裂有别于常规气藏压裂的特点之一。目前，国外页岩气开发最主要的增产措施是减阻压裂，即利用减阻水压裂液进行体积改造。减阻水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展起来的一种新的压裂液体系。在美国、加拿大等国，减阻水压裂液的使用获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为最受欢迎的压裂液。但是页岩通常含有一定比例的黏土矿物，大液量、大排量压裂施工可能导致黏土矿物膨胀、水化分散，从而造成地层伤害。
现有减阻水压裂液一般是使用已有的粘土防膨剂如氯化钾等，防止由于页岩遇水膨胀而造成的地层伤害的效果不理想，而且氯化钾等无机盐会降低减阻水压裂液中的重要成分-聚合物减阻剂的黏度，影响减阻效果。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种页岩气滑溜水压裂液用防膨剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，质量百分比组成如下：
优选地，阳离子碳氢表面活性剂选自十六烷基三甲基氯(溴)化铵或十二烷基三甲基氯(溴)化铵、十二烷基氯化吡啶、十二烷基二甲基苄基氯(溴)化铵的一种或者多种的组合；
优选地，胍盐为盐酸胍或乙酸胍。
优选地，阳离子氟碳表面活性剂是含氟烷基酰胺季铵碘盐C7F15CONH(CH2)3N(CH3)I；其制备方法如下：采用N-甲基二乙醇胺和全氟己基乙基碘为主要原料，N-甲基二乙醇胺：全氟己基乙基碘质量比为1：2.8，采用正丁醇为溶剂，反应温度90℃，反应时间为45h，其转化率超过90.0％。
页岩气滑溜水压裂液用有机复合防膨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、在反应釜中加入59％的水；
(2)、将上述方法制备的阳离子碳氢表面活性剂20％的比例加入反应釜，并不断搅拌；
(3)、将胍盐10％加入反应釜，并不断搅拌；
(4)、加入1％的阳离子氟碳表面活性剂，并不断搅拌；
(5)、加入10％的乙醇，继续搅拌30min以上。
该页岩气滑溜水压裂液用防膨剂不含氯化钾等无机盐，不会影响减阻剂的黏度，不影响减阻水的减阻效果；采用的阳离子碳氢表面活性剂和阳离子氟碳表面活性剂，可以防止页岩膨胀，同时降低表面张力，有利于减阻水压裂后反排和防止水锁，在防膨的同时起到助排、防水锁的作用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：采用不含无机盐的有机复合防膨剂，利用防膨剂的协同效应，有效防止页岩膨胀，同时降低表面张力，防止水锁，工艺简单，防页岩膨胀效果显著。
附图说明
图1为防膨剂使用浓度与防膨率的关系曲线示意图；
图2为防膨剂表面张力及防膨率对比柱状图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步描述，但并不限制本发明。除特别说明外，实施例中所有百分比均为质量百分比，所用原料均为市购材料。
实施例一
页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，质量百分比组成如下：15％的十六烷基三甲基溴化铵、15％的乙酸胍、1.0％的阳离子氟碳表面活性剂、乙醇10％，余量为水。
上述页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，使用浓度0.3％，防膨率88％，表面张力21mN/m。
实施例二
页岩气滑溜水压裂液用有机复合防膨剂，质量百分比组成如下：20％的十六烷基三甲基溴化铵、10％的乙酸胍、0.5％的阳离子氟碳表面活性剂、乙醇5％，余量为水。
上述页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，使用浓度0.3％，防膨率84％，表面张力24mN/m。
实施例三
页岩气滑溜水压裂液用有机复合防膨剂，质量百分比组成如下：20％的十二烷基三甲基溴化铵、10％的盐酸胍、0.5％的阳离子氟碳表面活性剂、乙醇5％，余量为水。
上述页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，使用浓度0.3％，防膨率80％，表面张力24mN/m。
实施例四
页岩气滑溜水压裂液用有机复合防膨剂，质量百分比组成如下：10％的十二烷基三甲基溴化铵、10％的盐酸胍、0.5％的阳离子氟碳表面活性剂、乙醇5％，余量为水。
上述页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，使用浓度1.0％，防膨率75％，表面张力24mN/m。
实施例五(对比实施例)
30％十六烷基三甲基溴化铵防膨剂，质量百分比组成如下：30％的十六烷基三甲基溴化铵，乙醇5％，余量为水；使用浓度1.5％，防膨率70％。
实施例六(对比实施例)
30％盐酸胍防膨剂，质量百分比组成如下：30％的盐酸胍，余量为水。使用浓度1.5％，防膨率75％。

Claims (5)

1.一种页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，其特征在于，质量百分比组成如下：
2.根据权利要求1所述的页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，其特征在于，优选地，阳离子碳氢表面活性剂选自十六烷基三甲基氯(溴)化铵或十二烷基三甲基氯(溴)化铵、十二烷基氯化吡啶、十二烷基二甲基苄基氯(溴)化铵的一种或者多种的组合。
3.根据权利要求1-2所述的页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，其特征在于，优选地，胍盐为盐酸胍或乙酸胍。
4.根据权利要求1-3所述的页岩气滑溜水压裂液用防膨剂，其特征在于，优选地，阳离子氟碳表面活性剂是含氟烷基酰胺季铵碘盐C7F15CONH(CH2)3N(CH3)I；其制备方法如下：采用N-甲基二乙醇胺和全氟己基乙基碘为主要原料，采用正丁醇为溶剂，在反应温度90℃，全氟己基乙基碘∶N-甲基二乙醇胺＝2.8∶1(质量比)的投料比例，反应时间为45h，其转化率超过90.0％。
5.上述权利要求1-4所述的页岩气滑溜水压裂液用有机复合防膨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在反应釜中加入59％的水；
(2)、将上述方法制备的阳离子碳氢表面活性剂20％的比例加入反应釜，并不断搅拌；
(3)、将胍盐10％加入反应釜，并不断搅拌；
(4)、加入1％的阳离子氟碳表面活性剂，并不断搅拌；
(5)、加入10％的乙醇，继续搅拌30min以上。
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