CN106085385A - 一种压裂液用石墨烯降阻剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压裂液用石墨烯降阻剂，按照重量份的原料包括：1‑50份石墨烯、5‑60份表面活性剂、1‑60份润湿剂；所述表面活性剂为非离子型表面活性剂或阴离子型表面活性剂，表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚醚磷酸酯、十二烷基苯磺酸、脂肪醇醚硫酸钠‑AES中的一种或两种以上。本发明降阻性能好、组分少，滤失小、粘度高、环保配伍性良好，加入石墨烯或改性石墨烯能够有效减小润滑系数，降低压裂液与裂缝壁的摩阻，减小滤失量，从而降低了压裂过程中的施工压力，可适用于大规模大排量体积压裂技术；石墨烯或改性石墨烯降阻剂在压裂酸化过程中与储层配伍性好，不含矿物油，不会对储层和环境造成污染。

Description

一种压裂液用石墨烯降阻剂
技术领域
本发明涉及一种压裂液用降阻剂，具体是一种压裂液用石墨烯降阻剂。
背景技术
压裂酸化是油气田开发主要的增产措施。压裂液是压裂过程的工作液，压裂液是流体矿（气、汽、油、淡水、盐水、热水等）在开采过程中，为了获得高产而借用液体传导力（如水力等）压裂措施时所用的液体。油气层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理将具有一定粘度的压裂液以大于油层吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝，继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填充支撑剂，关井后裂缝闭合，由于支撑剂的作用，在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，达到油气井增产增注的目的。
一般的压裂液主要由稠化剂和交联剂以及其它与储层配伍的添加剂组成，通常采用交联剂将其形成冻胶，具有较好的携带支撑剂的能力和较低的滤失能力，但是由于压裂液交联后粘度迅速升高，通常90℃下粘度可以达到240mPa.S以上，因此在管柱中流动有较大的摩阻，所以要求压裂液具有良好的润滑剂。常用的压裂液降阻剂中含有的润滑剂一般都是大分子类聚合物，如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等，这些润滑剂均能降低压裂液的摩阻系数，提高压裂液的润滑性。
中国专利申请CN201310664044.X公开了一种压裂液降阻剂及其制备方法，该降阻剂是由油相、分散剂、聚丙烯酰胺、非离子表面活性剂组成，其中聚丙烯酰胺作为润滑剂。该发明使用浓度低，使用温度从常温到95℃，降低井下施工作业成本、保障油田的正常生产和可持续发展。
中国专利申请CN201510760912.3公开了一种油田压裂液用乳液聚合降阻剂及其制备和应用，该降阻剂由阴离子单体、阳离子单体、乳化剂、柴油和引发剂以水为反应介质通过溶液法聚合，得到所述油田压裂液用乳液聚合降阻剂。该发明制备的乳液聚合减阻剂具有4E00定的表面活性，在作业施工时低粘度和较低的表面活性，无残渣、易返排，可在油田推广应用。
中国专利申请CN201310020092.5公布了一种降阻剂及其制备方法和使用该降阻剂的滑溜水压裂液及其制备方法，该降阻剂由聚氧化乙烯、有机溶剂、非离子表面活性剂、分散剂组成，其中润滑剂是聚氧化乙烯。该发明能大幅度降低压裂管路及近井摩阻，成本低廉且与地层水及其他添加剂配伍性良好，使用该降阻剂的滑溜水压裂液，能保持较好的降阻性能和热稳定性。
以上公开的专利中，均能够增加压裂液的润滑性，但是前两种降阻剂是油基降阻剂，生产成本较高且容易污染环境；后一项虽然不是油基降阻剂，但是聚氧化乙烯的降阻性能不够好，在大规模大排量的油气井水力压裂中达不到技术要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降阻性能好、组分少的压裂液用石墨烯降阻剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种压裂液用石墨烯降阻剂，按照重量份的原料包括：1-50份石墨烯、5-60份表面活性剂、1-60份润湿剂。
作为本发明进一步的方案：按照重量份的原料包括：20-30份石墨烯、10-50份表面活性剂、20-40份润湿剂。
作为本发明进一步的方案：所述石墨烯为石墨烯粉剂。
作为本发明进一步的方案：所述石墨烯为改性石墨烯粉剂。
作为本发明进一步的方案：所述改性石墨烯为氧化石墨烯或氟化石墨烯。
作为本发明进一步的方案：所述表面活性剂为非离子型表面活性剂或阴离子型表面活性剂，表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚醚磷酸酯、十二烷基苯磺酸、脂肪醇醚硫酸钠-AES中的一种或两种以上。
作为本发明进一步的方案：所述润湿剂为OP-10、796A中的一种或两种。
作为本发明进一步的方案：所述压裂液用石墨烯降阻剂还包括2-18份的破乳剂。
作为本发明再进一步的方案：所述破乳剂为胺型表面活性剂，破乳剂为AE1910、HA-3、TA-1031中的一种或两种以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明降阻性能好、组分少，滤失小、粘度高、环保配伍性良好，加入石墨烯或改性石墨烯能够有效减小润滑系数，降低压裂液与裂缝壁的摩阻，减小滤失量，从而降低了压裂过程中的施工压力，可适用于大规模大排量体积压裂技术；
2.石墨烯或改性石墨烯降阻剂在压裂酸化过程中，石墨烯或改性石墨烯与储层配伍性好，不含矿物油，不会对储层和环境造成污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种压裂液用石墨烯降阻剂，按照重量份的原料包括：5份石墨烯粉剂、10份烷基酚聚氧乙烯醚、20份AE1910。
实施例2
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：10份石墨烯粉剂、15份十八烷醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、12份SP169。
实施例3
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：20份石墨烯粉剂、20份十二烷基苯磺酸、16份AE1910。
实施例4
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：20份石墨烯粉剂、30份脂肪醇醚硫酸钠-AES、20份SP169。
实施例5
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：10份石墨烯粉剂、15份十二烷基苯磺酸、20份AE1910、5份HA-3。
实施例6
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：10份石墨烯粉剂、20份烯聚十八烷醇聚氧乙氧丙烯醚、10份796A、5份JA-1031。
实施例7
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：15份石墨烯粉剂、20份十二烷基苯磺酸、5份聚醚磷酸酯、8份HA-3。
实施例8
一种压裂液用石墨烯降阻剂、按照重量份的原料包括：20份石墨烯粉剂、16份十二烷基苯磺酸、5份TA-1031、8份AE1910。
为了验证本发明的应用效果，将本发明的降阻剂应用于压裂工程中，将实施例1-实施例8所述润滑剂应用于同一地区的油田压裂，对实施例1-实施例8所述降阻剂的密度、表观粘度、乳化率、高温高压滤失量（110℃下2小时滤失量）以及降阻率进行测定；同时对压裂液基浆进行相同性能测定，测定结果如表1所示：
表1
由表1得出：
加入实施例1-实施例8所述降阻剂的样品与压裂液基浆相比：高温高压滤失量降低了3ml-7ml；降阻率提高了20%-23%；而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。高温高压滤失量是衡量压裂液压裂效率和在裂缝内的滤失量，压裂液滤失系数越低，说明在压裂过程中其滤失量也越低。降阻率是表征压裂液在油管中的流动阻力的，降阻率也大说明降阻效果越好，润滑性也越好。
其中，使用实施例1所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了20%，高温高压滤失量降低了7ml，而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例2所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了21%，高温高压滤失量降低了6ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例3所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了22%，高温高压滤失量降低了5ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例4所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了23%，高温高压滤失量降低了6ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例5所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了22%，高温高压滤失量降低了4ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例6所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了20%，高温高压滤失量降低了7ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例7所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了21%，高温高压滤失量降低了3ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
其中，使用实施例8所述压裂液降阻剂的样品与压裂液基浆比较：降阻率提高了22%，高温高压滤失量降低了5ml；而而密度、表观粘度、乳化率基本没有变化。
同时对油气井业压裂裂缝进行检测：使用加入实施例1-实施例8所述降阻剂的样品的裂缝清洁程度明显高于使用压裂液基浆的裂缝，这是由于加入石墨烯的降阻剂能够提高压裂液的清洁能力，并且不会污染环境。
综上所述：本发明提供了一种降阻性能好、组分少的压裂液用石墨烯降阻剂，以解决现有降阻剂降阻性能不好、易污染环境的问题。
所述石墨烯为石墨烯粉剂，所述石墨烯为改性石墨烯粉剂，所述改性石墨烯为氧化石墨烯或氟化石墨烯。
所述改性石墨烯是由改性石墨发生剥离而形成的单层或多层改性石墨烯，具有典型的准二维空间结构，石墨烯和改性石墨烯本身具备的自润滑性能以及其超薄的层状结构极易进入接触面，减少表面的直接接触，能够有效减小润滑系数，降低压裂液与裂缝壁的摩阻，减小滤失量，从而降低了压裂过程中的施工压力，可适用于大规模大排量体积压裂技术。因石墨烯或改性石墨烯具有很好的生物相容性，不含矿物油，区别于其他油基润滑剂，不会对环境造成污染；所述表面活性剂在制备上述降阻剂的过程中，能够改变体系内的界面状态，有效提高石墨烯和改性石墨烯在溶剂中的分散度，提高制备的降阻剂的均匀性。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，按照重量份的原料包括：1-50份石墨烯、5-60份表面活性剂、1-60份润湿剂。
2.根据权利要求1所述的压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，按照重量份的原料包括：20-30份石墨烯、10-50份表面活性剂20-40份、润湿剂。
3.根据权利要求1或2所述的压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，所述石墨烯为石墨烯粉剂。
4.根据权利要求1或2所述的压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，所述石墨烯为改性石墨烯粉剂。
5.根据权利要求4所述的压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，所述改性石墨烯为氧化石墨烯或氟化石墨烯。
6.根据权利要求1或2所述的压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂或阴离子型表面活性剂，表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚醚磷酸酯、十二烷基苯磺酸、脂肪醇醚硫酸钠-AES中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1或2所述的一种压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，所述润湿剂为OP-10、796A中的一种或两种。
8.根据权利要求1或2所述的一种压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，还包括2-18份的破乳剂。
9.根据权利要求8所述的一种压裂液用石墨烯降阻剂，其特征在于，所述破乳剂为胺型表面活性剂，破乳剂为AE1910、HA-3、TA-1031中的一种或两种以上。
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