CN108239532B - 一种页岩压裂用滑溜水助排剂、制备方法及应用 - Google Patents

一种页岩压裂用滑溜水助排剂、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种页岩压裂用滑溜水助排剂、制备方法及应用。所述滑溜水助排剂包括：全氟月桂基聚氧乙烯醚、两性离子表面活性剂甜菜碱和水；各组分以重量百分比计：全氟月桂基聚氧乙烯醚0.05‑0.5wt％；两性离子表面活性剂甜菜碱2‑20wt％；余量为水。制备方法包括：将所述用量的甜菜碱两性离子表面活性剂溶于水中，搅拌充分溶解，再加入所述用量的全氟月桂基聚氧乙烯醚继续搅拌均匀后制得所述页岩压裂用滑溜水助排剂。本发明的滑溜水助排剂是针对页岩气压裂用滑溜水大排量施工用的，能够显著降低表面张力，增大水接触角，降低毛细管力，而且与滑溜水中其它各组分配伍性好，用量少，成本低。

Description

一种页岩压裂用滑溜水助排剂、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及页岩储层压裂开发技术领域，进一步地说，是涉及一种页岩压裂用滑溜水助排剂、制备方法及应用。
背景技术
页岩气是近年来潜力巨大的非常规天然气资源，并已成为世界油气勘探开发的热门领域。页岩气藏富含有机质，是典型的自生自储型气藏。与常规天然气藏相比，其中的天然气以游离气和吸附气为主赋存、原位饱和富集于页岩储集系统的微纳米级孔－缝、矿物颗粒表面，具有无明显气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能，必须通过压裂工程才能形成工业生产能力。目前国外对于页岩油气储层的改造，主要采用滑溜水体系，助排剂是滑溜水压裂液中最主要的添加剂之一，是滑溜水体系中的关键组分,能有效降低表面张力(或界面张力)，减小地层多孔介质的毛细管阻力，使施工残液返排的更快、更彻底，从而有效减小地层伤害，增加产能。目前国内针对页岩储层压裂滑溜水体系中助排剂的研究较多，主要是由脂肪酸盐类表面活性剂、润湿剂以及其它起辅助作用表面活性剂按一定加量配制而成的水溶液。由于需要确保返排效果，并降低返排液的表/界面张力，因而需要添加剂的种类较多，并且助排剂的加量通常为滑溜水体系的1％以上，这不但增加了与其他添加剂不配伍的风险，而且增加了施工的成本。因此，开发一种与滑溜水中其他添加剂配伍性好，用量少、成本低、性能好能的助排剂是十分必要的。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种页岩压裂用滑溜水助排剂、制备方法及应用。该助排剂与滑溜水其它各组分配伍性好、表界面张力低、用量少、成本低、施工方便。
本发明的目的之一是提供一种页岩压裂用滑溜水助排剂。
包括：
全氟月桂基聚氧乙烯醚、两性离子表面活性剂甜菜碱和水；
各组分以重量百分比计：
全氟月桂基聚氧乙烯醚 0.05-0.5wt％； 优选0.1％-0.3wt％；
两性离子表面活性剂甜菜碱 2-20wt％； 优选5％-10wt％；
余量为水。
两性离子表面活性剂甜菜碱属于两性表面活性剂，可以是羧酸甜菜碱、磺酸甜菜碱或硫酸基甜菜碱，优选为羧酸甜菜碱。
由于全氟月桂基聚氧乙烯醚具有非常高的表面活性，能够有效降低液体的表面张力它主要作用于液/气界面；而两性离子表面活性剂甜菜碱能够有效降低固/液相界面张力，全氟月桂基聚氧乙烯醚与两性离子表面活性剂甜菜碱复配成的混合体系可以产生协同效应，能够获得比单一表面活性剂更优异的效果。
本发明的目的之二是提供一种滑溜水助排剂的制备方法。
包括：
将所述用量的两性离子表面活性剂溶于水中，搅拌充分溶解，再加入所述用量的全氟月桂基聚氧乙烯醚继续搅拌均匀后制得所述页岩压裂用滑溜水助排剂。
具体包括以下步骤：
1)600-1000rpm连续搅拌条件下，水中加入两性离子表面活性剂甜菜碱，直至完全溶解；
2)600-1000rpm连续搅拌条件下，在1)中加入全氟月桂基聚氧乙烯醚，直至完全溶解，在30-40℃下搅拌1小时。
本发明的目的之三是提供一种滑溜水助排剂在页岩压裂中的应用。
以滑溜水为基准，滑溜水助排剂用量为0.01wt％-0.3wt％，优选为0.01wt％～0.1wt％。
助排剂加入到滑溜水中，其用量以滑溜水为基准，滑溜水配方可采用现有技术中通常的配方，本发明中，可优选：滑溜水基本配方为0.1wt％降阻剂+0.3wt％粘土稳定剂+0.1wt％助排剂。
所述降阻剂是由丙烯酰胺、丙烯基磺酸钠等单体共聚而成的聚丙烯酰胺类聚合物，分子量为1000万。
所述粘土稳定剂为小阳离子季铵盐，如氯化胆碱等。
本发明的滑溜水助排剂是针对页岩气压裂用滑溜水大排量施工用的，能够显著降低表面张力，增大水接触角，降低毛细管力，而且与滑溜水中其它各组分配伍性好，用量少，成本低。主要特点是使用浓度低，在0.01-0.1wt％可将滑溜水溶液表面张力降到22-26mN/m，可有效节约材料成本及运输等配液成本。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例所用原料来源：
全氟月桂基聚氧乙烯醚:
生产厂家：上海福田化工有限公司
型号：TB281
椰油酰胺丙基甜菜碱：
生产厂家：诺克(上海)化工有限公司
型号ROKER CAB-35
实例1-3中所述滑溜水配方中降阻剂和粘土稳定剂均为市场采购。
降阻剂：
型号：SRFR-1.0
生产厂家：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
粘土稳定剂：
型号：SRCS-1
生产厂家：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
实施例1
本实施例为制备滑溜水助排剂，其组成为：椰油酰胺丙基甜菜碱5wt％，全氟月桂基聚氧乙烯醚0.3wt％，水94.7wt％。
以制备1t滑溜水助排剂为例，制备方法为：
1)800rpm连续搅拌条件下，947kg清水中加入50kg椰油酰胺丙基甜菜碱，直至完全溶解。
2)800rpm连续搅拌条件下，在1)中加入3kg全氟月桂基聚氧乙烯醚，直至完全溶解，在35℃下搅拌1小时。
将上述助排剂配成0.1wt％滑溜水溶液，滑溜水配方为：0.1wt％降阻剂+0.3wt％粘土稳定剂+0.1wt％助排剂；用K100表界/面张力仪测定表/界面张力，表面张力为：23.6mN/m，界面张力为3.6mN/m。
实施例2
本实施例为制备滑溜水助排剂，其组成为：椰油酰胺丙基甜菜碱10wt％，全氟月桂基聚氧乙烯醚0.1wt％，水89.9wt％。
以制备1t滑溜水助排剂为例，制备方法为：
1)800rpm连续搅拌条件下，899kg清水中加入100kg椰油酰胺丙基甜菜碱，直至完全溶解。
2)800rpm连续搅拌条件下，在1)中加入1kg全氟月桂基聚氧乙烯醚，直至完全溶解，在35℃下搅拌1小时。
将上述助排剂配成0.1％wt滑溜水溶液，滑溜水配方为：0.1wt％降阻剂+0.3wt％粘土稳定剂+0.1wt％助排剂；用K100表界/面张力仪测定表/界面张力，表面张力为：23.9mN/m，界面张力为3.2mN/m。
实施例3
本实施例为制备滑溜水助排剂，其组成为：椰油酰胺丙基甜菜碱7.5wt％，全氟月桂基聚氧乙烯醚0.2wt％，清水92.3wt％。
以制备1t滑溜水助排剂为例，制备方法为：
1)800rpm连续搅拌条件下，923kg清水中加入75kg椰油酰胺丙基甜菜碱，直至完全溶解。
2)800rpm连续搅拌条件下，在1)中加入2kg全氟月桂基聚氧乙烯醚，直至完全溶解，在35℃下搅拌1小时。
将上述助排剂配成0.1％wt滑溜水溶液，滑溜水配方为：0.1％wt降阻剂+0.3％wt粘土稳定剂+0.1％wt％助排剂；用K100表界/面张力仪测定表/界面张力，表面张力为：21.9mN/m，界面张力为2.6mN/m。
试验：
下面以一个试验案例来说明本发明配制的助排剂相比传统助排剂所具有的优势。
采用实施例3制备的滑溜水助排剂(椰油酰胺丙基甜菜碱7.5wt％，全氟月桂基聚氧乙烯醚0.2wt％，清水92.3wt％)。在相同质量的清水中，分别利用本发明配制的助排剂和常规助排剂来降低清水的表面张力，并进行测试。清水初始表面张力为72.46mN/m，而本发明配制的助排剂与常规助排剂的加量比为1：10，测试结果如表1所示：助排剂加量清水和滑溜水中的表面张力(滑溜水配方为：0.1wt％降阻剂+0.3wt％粘土稳定剂+0.1wt％助排剂)：常规助排剂(1wt％)25.9mN/m，本发明助排剂0.1％wt 21.9mN/m，从表1可以看出，本发明配制的助排剂加量仅为常规助排剂的1/10，添加剂种类少、加量低、配伍性好，但降低表面张力的效果比常规助排剂的效果还要好，如此可以看出，本发明配制的助排剂在很大程度上节约了滑溜水配制和压裂施工的成本。
表1 助排剂性能对比
Figure BDA0001191552710000061

Claims (6)

1.一种页岩压裂用滑溜水助排剂，其特征在于所述滑溜水助排剂由：
全氟月桂基聚氧乙烯醚、两性离子表面活性剂甜菜碱和水组成；
各组分以重量百分比计：
全氟月桂基聚氧乙烯醚 0.05-0.5wt％；
两性离子表面活性剂甜菜碱 2-20wt％；
余量为水；
所述两性离子表面活性剂甜菜碱为椰油酰胺丙基甜菜碱。
2.如权利要求1所述的页岩压裂用滑溜水助排剂，其特征在于：
全氟月桂基聚氧乙烯醚 0.1-0.3wt％；
两性离子表面活性剂甜菜碱 5-10wt％；
余量为水。
3.一种如权利要求1～2之一所述的滑溜水助排剂的制备方法，其特征在于所述方法包括：
将所述用量的甜菜碱两性离子表面活性剂溶于水中，搅拌充分溶解，再加入所述用量的全氟月桂基聚氧乙烯醚继续搅拌均匀后制得所述页岩压裂用滑溜水助排剂。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述方法包括：
1)800rpm连续搅拌条件下，水中加入两性离子表面活性剂甜菜碱，直至完全溶解；
2)800rpm连续搅拌条件下，在1)中加入全氟月桂基聚氧乙烯醚，直至完全溶解，在30-40℃下搅拌1小时。
5.一种如权利要求1～2之一所述的滑溜水助排剂在页岩压裂中的应用，其特征在于：
以滑溜水为基准，滑溜水助排剂的用量为0.01wt％-0.3wt％。
6.如权利要求5所述的滑溜水助排剂在页岩压裂中的应用，其特征在于：
以滑溜水为基准，滑溜水助排剂的用量为0.01wt％-0.1wt％。
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