CN106566521A - 一种阴离子清洁压裂液及其破胶剂的制备及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田压裂技术领域，具体是一种阴离子清洁压裂液，由阴离子表面活性剂、反离子盐、和水组成；其中各组分在清洁压裂液中质量百分浓度分别为：阴离子表面活性剂0.5％‑10％、反离子盐5‑20％，其余为水。本发明的清洁压裂液保持了以往清洁压裂液的所有优点，使用该清洁压裂液可以减少添加剂种类和配液设备要求，满足高矿化度油气田使用；破胶剂的使用可实现很好的破胶时间控制，减少成本。
Description
技术领域
本发明涉及油田压裂技术领域，具体地说，是一种阴离子清洁压裂液及其破胶剂的制备及用途，该压裂液及其破胶剂可用于油田压裂和破胶施工。
背景技术
通过对我国石油及天然气储量进行的不精确统计发现：低渗透油气藏占总的油气藏资源储量的50％以上。虽然我国低渗透油气藏的储量巨大，但可开采率和开发效果并不理想。其中关键问题有两个：一是单井的产能低下；二是油井开采成本高。因而，最大程度上开发低渗透油气藏已成为解决我国油气供需矛盾的主要目标。压裂技术作为提高低渗透油气田开发、油井增产的一项重要增产措施，已在各大油田得到广泛的应用并取得良好的增产效果。
水力压裂是指促使从地下岩层生产流体(如油和天然气)的方法。在水力压裂过程中，以至少足够克服上覆岩层压力并在地层中触发裂缝和/或使裂缝延伸到地层中的压力和流速，通过井眼并对抗地层面而注入压裂液。压裂液中通常承载有悬浮在该压裂液中并且将被输送到裂缝中的支撑剂，如20-40目的砂子、矾土、玻璃珠等。支撑剂用于在压力解除时防止地层自身的闭合。由支撑剂填充的裂缝形成渗透通道，地层流体可通过该渗透通道流向井眼，然后被抽出。
目前，国内外常用压裂液为植物胶压裂液、合成聚合物压裂液、油基压裂液、滑溜水压裂液、粘弹性表面活性剂压裂液等。其中，应用最为广泛的是聚合物压裂液，它具有成熟的应用工艺，但体系存在残渣，返排率低。
20世纪90年代，由Schlumberger公司开发出新型VES清洁压裂液。黏弹性表面活性剂(viscoelastic surfactant,VES)亦称为清洁压裂液或无聚合物压裂液。它是由一些特殊表面活性剂在盐水溶液中相互缔合形成具有网状结构的凝胶体系，突出优点在于：①流动摩阻小(仅为清水摩阻的25％～40％和胍胶压裂液摩阻的1/3)，压裂施工完成中可很好控制缝高；②相较于聚合物压裂液，破胶后残渣小(残渣率仅为胍胶压裂液的60％～65％)；③在低渗储层中滤失量小(K<5×10-3μm2)；④有效携砂黏度低(在170s-1剪切下25mPa·s左右即可有效携砂)；⑤无需交联剂和破胶剂，组成简单。因此，VES压裂液在施工中能在目的油气层造成更为理想的裂缝长度，同时压裂可保持较高的裂缝导流能力，更为重要的是在提高油气井采收率的同时能极大的降低对地层的伤害，有很好的推广应用前景。
现阶段清洁压裂液主要使用阳离子季铵盐表面活性剂、两性离子表面活性剂作为压裂液增稠剂，如CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、甜菜碱等，通常表面阳离子活性剂会面临着两个方面的问题：一、阳离子季铵盐表面活性剂有强烈的刺激性，会对水体造成一定的危害；二、阳离子表面活性剂在储集层和支撑剂充填层发生吸附，引起表面润湿性改变和孔喉尺寸的减小，降低地层渗透率，增加油气流动阻力，可能引起吸附伤害。而两性离子表面活性剂成本过高，难以大规模推广使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种压裂用低成本水基阴离子表面活性剂清洁压裂液，其具有优异的携砂性能，耐盐耐剪切性，且成本低、伤害小，更易于在煤层气储层压裂中进行推广。
本发明的清洁压裂液是一种粘弹性流体。它是可用于油田压裂的可携砂的清洁压裂液体系。它具有优良的携砂性能和破胶性能、无残留、易排放等特点。同时具有耐盐，耐剪切，有效期长等特点。施工工艺简单易行。
能够满足无滤饼、低残渣、小分子的同时具有一定携砂粘度的压裂液主剂，必须依靠表面活性剂才能实现。表面活性剂具有亲油、亲水的两亲性，分子具有不对称结构。
本发明中所述的浓度和％均为质量百分比，比例均为质量比。
本发明的第一方面，提供一种阴离子清洁压裂液，由阴离子表面活性剂、反离子盐、和水组成；其中各组分在清洁压裂液中质量百分浓度范围分别为：阴离子表面活性剂0.5％-10％、反离子盐5-20％，其余为水。
其中所述的阴离子表面活性剂选自脂肪醇聚醚硫酸酯钠(C12-C18)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵(C12-C18)，壬基酚聚氧乙烯醚硫酸酯钠中的一种或两种以上的组合。
所述的脂肪醇聚醚硫酸酯钠(C12-C18)主要包括月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠，十八醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠，壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸酯钠，月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵，优选为月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠。
所述的反离子盐选自氯化钾、钠、铵、钙盐、硫酸铵、溴化钾、钠盐中的一种或两种以上，其中所述的反离子盐优选为氯化钠，氯化钾，氯化铵、硫酸铵、溴化钾，溴化钠，氯化钾，氯化钙或其混合物。
本发明的第二方面，提供上述阴离子清洁压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制A剂
将阴离子表面活性剂加入容器，充分搅拌溶解配制成溶液，记为A剂；
(2)配制B剂
将反离子盐加入一定量水中，充分搅拌溶解配成溶液，记为B剂；
(3)配制阴离子清洁压裂液
将等质量比的A剂和B剂混合，充分搅拌得到粘弹性流体，即为所述的阴离子清洁压裂液，室温下粘度约25-100mPa·s，优选为30-50mPa·s。
本发明的第三方面，提供上述阴离子清洁压裂液在油田压裂中的应用。
所述的阴离子清洁压裂液主要用作携带支撑剂的携砂液，也可以用作压裂前期造缝的前置液、或顶替液。
本发明的第四方面，提供一种在油田压裂的应用中配合上述的压裂液使用的破胶液。按压裂液总质量的0.05-0.2％称取破胶剂，将称取的破胶剂加入到与在实际现场使用的支撑剂同等体积的水中，形成澄清透明的溶液，即制得清洁压裂液的破胶液。破胶液用作使清洁压裂液破胶、降低其粘度、提高压裂后压裂液返排率的辅助液体，须单独配制、储运，不得与清洁压裂液混装、混配。
所述的破胶剂为二甲基苯磺酸钠，长碳链烷基季铵盐的一种或两种的混合物。所述的长碳链烷基季铵盐选自下列烷基季按盐中的一种或两种以上的混合物：十六烷基溴化铵、十六烷基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵。最优选为二甲苯磺酸钠。
本发明的第五方面，提供一种压裂液体系，包括上述阴离子清洁压裂液和破胶液。
本发明使用时，在应用现场将各组分混合后配成一定质量百分比的水溶液，搅拌均匀，得到本发明的压裂液，然后与压裂支撑剂一起打入井下。压裂施工完成后加入破胶剂，可实现破胶时间的控制，快速破胶，同时让破胶后的压裂液返排出地面。
本发明的阴离子清洁压裂液具有以下优良效果:
1、本发明的清洁压裂液携砂性能好，常温下粘度25-100mPa·s，优选为30-50mPa·s，能够满足很好的携砂造缝要求。
2、本发明的清洁压裂液，支撑剂分散均匀，不抱团。
3、本发明的破胶液表界面张力低，易于返排。
4、本发明的清洁压裂液现场施工简单，易操作，安全性高。
5、本发明的清洁压裂液添加剂种类少，成本低廉，可满足大规模推广使用。
附图说明
图1.实施例1和实施例2中破胶剂加入后粘弹性流体流变曲线。
图2.实施例3和同等浓度已报道其他类似的阴离子粘弹性流体压裂液黏温曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例1
将月桂醇聚氧乙基醚硫酸酯钠15g溶于437g水中作为A液，氯化钠110g溶于437g水中作为B液，将A液加入B液中充分搅拌得到粘弹性流体搅拌至均匀，形成具有一定粘度的澄清透亮的本发明的阴离子清洁压裂液。
压裂实施完成后，称取2g二甲基苯磺酸钠，将称取的二甲基苯磺酸钠加入到与实际现场使用的支撑剂同等体积的水中，形成澄清透明的破胶剂。
压裂时按前置液、携砂液、顶替液的顺序注入，前置液、携砂液、顶替液均使用本发明的清洁压裂液。破胶剂加入后粘弹性流体流变曲线如图1所示。
实施例2
将月桂醇聚氧乙基醚硫酸酯钠15g溶于457g水中作为A液，氯化钾70g溶于457g水中作为A液，将A液加入B液中充分搅拌得到粘弹性流体搅拌至均匀，形成具有一定粘度的澄清透亮的本发明的阴离子清洁压裂液。
压裂实施完成后，称取1g十六烷基三甲基溴化铵，将称取的十六烷基三甲基溴化铵加入到与实际现场使用的支撑剂同等体积的水中，形成澄清透明的破胶剂。压裂时按前置液、携砂液、顶替液的顺序注入，前置液、携砂液、顶替液均使用本发明的清洁压裂液。破胶剂加入后粘弹性流体流变曲线如图1所示。
实施例3
将月桂醇聚氧乙基醚硫酸酯钠15g溶于437g水中作为A液，氯化铵110g溶于437g水中作为B液，将A液加入B液中充分搅拌得到粘弹性流体搅拌至均匀，形成具有一定粘度的澄清透亮的本发明的阴离子清洁压裂液。
破胶剂的配制和注入顺序同实施例1，压裂时按前置液、携砂液、顶替液的顺序注入，前置液、携砂液、顶替液均使用本发明的清洁压裂液。阴离子粘弹性流体压裂液黏温曲线如图2所示。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种阴离子清洁压裂液，其特征在于，由阴离子表面活性剂、反离子盐、和水组成；其中各组分在清洁压裂液中质量百分浓度分别为：阴离子表面活性剂0.5％-10％、反离子盐5-20％，其余为水；所述的反离子盐选自氯化钾、钠、铵、钙盐、硫酸铵、溴化钾、钠盐中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的阴离子清洁压裂液，其特征在于，所述的阴离子表面活性剂选自C12-C18脂肪醇聚氧乙烯基醚硫酸酯钠，C12-C18脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵，壬基酚聚氧乙烯醚硫酸酯钠中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求2所述的阴离子清洁压裂液，其特征在于，所述的C12-C18脂肪醇聚醚硫酸酯钠可选自月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠，十八醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠，壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸酯钠，月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵。
4.根据权利要求3所述的阴离子清洁压裂液，其特征在于，所述的C12-C18脂肪醇聚醚硫酸酯钠为月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠。
5.根据权利要求1所述的阴离子清洁压裂液，其特征在于，所述的反离子盐为氯化钠，氯化钾，氯化铵、硫酸铵、溴化钾，溴化钠，氯化钾，氯化钙或其混合物。
6.一种如权利要求1-5任一所述的阴离子清洁压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、配制A剂
将阴离子表面活性剂加入容器，充分搅拌溶解配制成溶液，记为A剂；
b、配制B剂
将反离子盐加入一定量水中，充分搅拌溶解配成溶液，记为B剂；
c、配制阴离子清洁压裂液
将等质量比的A剂和B剂混合，充分搅拌得到粘弹性流体，即为所述的阴离子清洁压裂液，室温下粘度约25-100mPa·s。
7.一种如权利要求1-5任一所述的阴离子清洁压裂液在油田压裂中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的阴离子清洁压裂液用作携带支撑剂的携砂液，压裂前期造缝的前置液，或顶替液。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的油田压裂中还使用一种配合所述的阴离子清洁压裂液使用的破胶液，使用时按压裂液总质量的0.05-0.2％称取破胶剂，将称取的破胶剂加入到与在实际现场使用的支撑剂同等体积的水中，形成澄清透明的溶液，即制得清洁压裂液的破胶液；所述的破胶剂为二甲基苯磺酸钠，长碳链烷基季铵盐的一种或两种的混合物。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的长碳链烷基季铵盐选自下列烷基季按盐中的一种或两种以上的混合物：十六烷基溴化铵、十六烷基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵。
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