CN109135713A - 一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：YSR‑1型粘弹性表面活性剂1.5％‑3％、pH调节剂0.1％‑0.5％、螯合剂0.01％‑0.05％、余量为采出水；其中，YSR‑1型粘弹性表面活性剂由脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸和溶剂组成；本发明降低了压裂液对于水质的要求，采出水经简单处理后即可用来配制清洁压裂液，大幅生产成本，并且提高了清洁压裂液的耐温性；本发明还提出了一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，配液简单便捷。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域压裂液技术领域，尤其涉及一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液及其制备方法。
背景技术
压裂工艺是油井增产的额一项主要措施，在各大油田都被普遍采用。压裂液可分为水基压裂液，油基压裂液、泡沫压裂液和酸基压裂液等，其中最为常用的就是水基压裂液，它具有粘度高，摩阻低、悬砂性能好、对地层伤害小等优点。
随着地下石油资源的逐步开采，我国大部分油田已经进入中后期开采阶段，需要以人工注水增压为基础的二次、三次开采来提高石油采收率和油田开发效益。目前我国大部分油田采出液的含水率已经高达75％-85％，部分油田甚至达到90％及以上，这些含水原油在脱水过程中，会产生大量的含油污水，称为油田采出水。油田采出水中含有大量的杂质，包括无机盐类、悬浮物、原油、有机物、重金属、微生物以及开采过程中残留的化学添加剂。
由于采出水中含有大量且复杂的化学物质，严重影响水基压裂液的性能，导致水基压裂液不成胶或成胶性能很差。因此现有技术中的水基压裂液一般需要采用清水进行配制。但是清水的地层配伍性较差，另外会引起油水乳化，损害水敏性储层；更为重要的是，对于水资源匮乏的操作区，使用大量清水配制压裂液会给施工带来很大的难度，同时也会大幅提高生产成本，且不利于可持续发展。另外大量的采出水是一种污染性很强的污水，给环境带来沉重的压力。油田采出水本身就来自于相应的储层，与储层岩石、流体配伍性好，不会导致粘土膨胀，而且表界面张力较低，与清水相比更加适合配制压裂液。
发明内容
本发明提出了一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，降低了压裂液对于水质的要求，采出水经简单处理后即可用来配制清洁压裂液，大幅生产成本，并且提高了清洁压裂液的耐温性；本发明还提出了一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，配液简单便捷，便于产业化。
本发明提出的一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：YSR-1型粘弹性表面活性剂1.5％-3％、pH调节剂0.1％-0.5％、螯合剂0.01％-0.05％、余量为采出水；其中，YSR-1型粘弹性表面活性剂由脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸和溶剂组成。
在具体实施例中，YSR-1型粘弹性表面活性剂在用于高矿化度采出水的清洁压裂液中的重量百分比可以为1.6％、1.7％、1.8％、1.9、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％；pH调节剂在用于高矿化度采出水的清洁压裂液中的重量百分比可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.27％、0.29％、0.3％、0.33％、0.35％、0.37％、0.4％、0.43％、0.45％、0.48％；螯合剂在用于高矿化度采出水的清洁压裂液中的重量百分比可以为0.012％、0.014％、0.015％、0.018％、0.02％、0.022％、0.025％、0.027％、0.029％、0.03％、0.033％、0.035％、0.037％、0.04％、0.043％、0.045％、0.048％。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸的重量比为30-60：5-15。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，溶剂包括醇和水。
优选地，醇为乙醇、异丙醇、丙三醇中的一种或两种以上混合物。
优选地，醇为异丙醇。
优选地，采出水的矿化度为30000-60000mg/L。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中水可以为自来水、蒸馏水。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：脂肪酰胺甜菜碱30％-60％、脂肪酸5％-15％，异丙醇5％-20％，余量为水。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：脂肪酰胺甜菜碱35％-55％、脂肪酸7％-12％，异丙醇5％-15％，余量为水。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：脂肪酰胺甜菜碱40-50％、脂肪酸10-12％，异丙醇5-8％，余量为水。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酰胺甜菜碱为油酸酰胺羧酸甜菜碱和/或芥酸酰胺羧酸甜菜碱。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酸为油酸、软脂酸、芥酸中的一种或两种以上混合物。
优选地，pH调节剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种以上混合物。
优选地，螯合剂为EDTA二钠盐。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酸为油酸、软脂酸、芥酸中的一种或两种以上混合物。
本发明还提供的一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入pH调节剂和螯合剂，继续搅拌至透明凝胶状得到高矿化度采出水的清洁压裂液。
优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂的制备方法为：将脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸、溶剂搅拌混合均匀即可。
本发明以自制的YSR-1型粘弹性表面活性剂和螯合剂配合作用，YSR-1表面活性剂中选择了特定的表面活性剂脂肪酰胺甜菜碱和脂肪酸，其中脂肪酸在pH调节剂的作用下转变成阴离子表面活性剂，可以与脂肪酰胺甜菜碱相互协同，形成更加稳定的蠕虫状胶束，同时配合螯合剂络合采出水中的金属离子，减少金属离子对于压裂液粘度的影响，提高了压裂液耐温性和耐剪切性能，降低了压裂液对于水质的要求，采出水经简单处理后即可用来配制清洁压裂液，可以大幅降低处理采出水的成本，并且所得清洁压裂液耐温性较好，配液方法简单便捷，便于产业化。
附图说明
图1为本发明实施例4所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线。
图2为本发明实施例5所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线。
图3为本发明实施例6所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线。
图4为本发明实施例7所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线。
图5为对照例1所得压裂液的粘温曲线。
图6为对照例2所得压裂液的粘温曲线。
图7为对照例3所得压裂液的粘温曲线。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：YSR-1型粘弹性表面活性剂1.5％、pH调节剂0.5％、螯合剂0.01％、余量为采出水；其中，YSR-1型粘弹性表面活性剂由脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸和乙醇组成；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸、乙醇搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂，取YSR-1型粘弹性表面活性剂和采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入pH调节剂和螯合剂，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
实施例2
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：YSR-1型粘弹性表面活性剂3％、单乙醇胺0.1％、螯合剂0.05％、余量为采出水；其中，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：油酸酰胺羧酸甜菜碱30％、软脂酸15％、丙三醇5％、余量为水；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将油酸酰胺羧酸甜菜碱、软脂酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入单乙醇胺和螯合剂，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
实施例3
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：YSR-1型粘弹性表面活性剂2％、二乙烯三胺0.3％、EDTA二钠盐0.03％、余量为采出水；其中，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：油酸酰胺羧酸甜菜碱30％、芥酸酰胺羧酸甜菜碱30％、芥酸5％、异丙醇20％、余量为水；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将油酸酰胺羧酸甜菜碱、芥酸酰胺羧酸甜菜碱、芥酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入二乙烯三胺和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
实施例4
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：2％YSR-1型粘弹性表面活性剂、97.83％采出水、0.15％乙醇胺和0.02％EDTA二钠盐；其中YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：44.44％油酸酰胺羧酸甜菜碱、11.11％油酸、7.41％异丙醇，余量为水；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将油酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入乙醇胺和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
实施例5
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：3％YSR-1型粘弹性表面活性剂、96.78％采出水、0.2％二乙烯三胺和0.02％EDTA二钠盐；其中YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：44.44％油酸酰胺羧酸甜菜碱、11.11％油酸、7.41％异丙醇，余量为水；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将油酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入二乙烯三胺和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
实施例6
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：2.5％YSR-1型粘弹性表面活性剂、97.33％采出水、0.15％氢氧化钠和0.02％EDTA二钠盐；其中YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：17.86％芥酸酰胺羧酸甜菜碱、25％油酸酰胺羧酸甜菜碱、14.29％油酸、7.14％异丙醇，余量为水；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将芥酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入氢氧化钠和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
实施例7
一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：3％YSR-1型粘弹性表面活性剂、96.83％采出水、0.15％氢氧化钠和0.02％EDTA二钠盐；其中YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：11.76％芥酸酰胺羧酸甜菜碱、35.29％油酸酰胺羧酸甜菜碱、14.29％油酸、5.88％异丙醇，余量为水；
所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：将芥酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到YSR-1型粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入氢氧化钠和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
在具体实施例中，实施例3所用采出水的矿化度为30800mg/L，实施例4所用采出水的矿化度为40800mg/L，实施例6所用采出水的矿化度为35000mg/L，实施例7所用采出水的矿化度为59800mg/L。
对照例1
一种压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：3％粘弹性表面活性剂、96.83％采出水、0.15％氢氧化钠和0.02％EDTA二钠盐；其中YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：14.29％油酸、5.88％异丙醇，余量为水；
所述压裂液的制备方法，包括如下步骤：将油酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入氢氧化钠和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到压裂液。
对照例2
一种压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：3％粘弹性表面活性剂、96.83％采出水、0.15％氢氧化钠和0.02％EDTA二钠盐；其中YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：11.76％芥酸酰胺羧酸甜菜碱、35.29％油酸酰胺羧酸甜菜碱、5.88％异丙醇，余量为水；
所述压裂液的制备方法，包括如下步骤：将芥酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸酰胺羧酸甜菜碱、异丙醇和水搅拌混合均匀得到粘弹性表面活性剂；将粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入氢氧化钠和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到压裂液。
对照例3
一种压裂液，其原料按重量百分比由如下组分组成：3％粘弹性表面活性剂、96.83％氯化钙溶液、0.15％氢氧化钠和0.02％EDTA二钠盐；其中粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：11.76％芥酸酰胺羧酸甜菜碱、35.29％油酸酰胺羧酸甜菜碱、14.29％油酸、5.88％异丙醇，余量为水；其中氯化钙溶液的矿化度为40000mg/L；
所述压裂液的制备方法，包括如下步骤：将芥酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸酰胺羧酸甜菜碱、油酸、异丙醇和水搅拌混合均匀得到粘弹性表面活性剂；将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入氢氧化钠和EDTA二钠盐，继续搅拌至透明凝胶状得到压裂液。
将实施例4-7所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液以及对照例1-3所得压裂液进行性能测试，测试条件：剪切速率为170S-1，温度为90℃；实施例4所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线如图1所示；实施例5所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线如图2所示；实施例6所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线如图3所示；实施例7所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液的粘温曲线如图4所示；对照例1、对照例2、对照例3所得压裂液的粘温曲线分别如图5、图6、图7所示；
比较图1-7粘温曲线可知，相比仅添加油酸的对照例1和仅添加脂肪酰胺甜菜碱的对照例2所得压裂液相比，本发明采用脂肪酸和脂肪酰胺甜菜碱配合，显著提高了压裂液的高温下的剪切粘度，提高了压裂液的耐温耐剪切性能；同时相比对照例3采用矿化度为40000mg/L的氯化钙溶液替代采出水所得压裂液，本申请YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水的配伍效果更佳。本发明所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液，在测试条件下的粘度比较稳定，实施例4、6、7所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液在温度为90℃下，剪切70min后，剪切粘度仍保持25mPa·s以上，而实施例5所得用于高矿化度采出水的清洁压裂液在温度为90℃下，剪切70min后，剪切粘度仍保持在40mPa·s以上，远大于清洁压裂液弹性携砂所要求的最低25mPa·s的粘度，说明本发明所得清洁压裂液具有优异的耐温耐剪切性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，其原料按重量百分比由如下组分组成：YSR-1型粘弹性表面活性剂1.5％-3％、pH调节剂0.1％-0.5％、螯合剂0.01％-0.05％、余量为采出水；其中，YSR-1型粘弹性表面活性剂由脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸和溶剂组成。
2.根据权利要求1所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸的重量比为30-60：5-15。
3.根据权利要求1或2所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，溶剂包括醇和水；优选地，醇为乙醇、异丙醇、丙三醇中的一种或两种以上混合物；优选地，醇为异丙醇。
4.根据权利要求1-3任一项所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，采出水的矿化度为30000-60000mg/L。
5.根据权利要求1-4任一项所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：脂肪酰胺甜菜碱30％-60％、脂肪酸5％-15％，异丙醇5％-20％，余量为水。
6.根据权利要求1-5任一项所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，YSR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：脂肪酰胺甜菜碱35％-55％、脂肪酸7％-12％，异丙醇5％-15％，余量为水；优选地，SR-1型粘弹性表面活性剂按重量百分比由如下组分组成：脂肪酰胺甜菜碱40-50％、脂肪酸10-12％，异丙醇5-8％，余量为水。
7.根据权利要求1-6任一项所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，pH调节剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种以上混合物；优选地，螯合剂为EDTA二钠盐。
8.根据权利要求1-7任一项所述用于高矿化度采出水的清洁压裂液，其特征在于，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酰胺甜菜碱为油酸酰胺羧酸甜菜碱和/或芥酸酰胺羧酸甜菜碱；优选地，YSR-1型粘弹性表面活性剂中，脂肪酸为油酸、软脂酸、芥酸中的一种或两种以上混合物。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将YSR-1型粘弹性表面活性剂与采出水搅拌混合得到混合液，在搅拌的条件下加入pH调节剂和螯合剂，继续搅拌至透明凝胶状得到用于高矿化度采出水的清洁压裂液。
10.根据权利要求9所述的用于高矿化度采出水的清洁压裂液的制备方法，其特征在于，YSR-1型粘弹性表面活性剂的制备方法为：将脂肪酰胺甜菜碱、脂肪酸、溶剂搅拌混合均匀即可。
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