CN109652052A

CN109652052A - 一种压裂液、破胶剂、压裂液体系和压裂液的制备方法

Info

Publication number: CN109652052A
Application number: CN201910027487.5A
Authority: CN
Inventors: 朱卫平; 张天翔; 甄怀宾; 孙伟; 刘川庆; 彭宏钊; 袁朴; 袁媛
Original assignee: China United Coalbed Methane Corp Ltd
Current assignee: China United Coalbed Methane Corp Ltd
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2019-04-19

Abstract

本发明公开了一种压裂液、破胶剂、压裂液体系和一种压裂液的制备方法。压裂液包括：质量百分比为0.5％至5％的阴离子表面活性剂，质量百分比为3％至10％的无机盐，质量百分比为0.5％至2.5％的助表面活性剂，质量百分比为0.5‑1％的缓冲剂，其余为水；以及还提供了适用于该压裂液的破胶剂。本技术方案中的压裂液体系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。

Description

一种压裂液、破胶剂、压裂液体系和压裂液的制备方法

技术领域

本发明涉及化学技术领域，特别涉及一种压裂液、破胶剂、压裂液体系和一种压裂液的制备方法。

背景技术

压裂技术是作为提高低渗透油气田开发、油井增产的一项重要措施，已在各大油田得到广泛的应用并取得良好的增产效果。目前，油田压裂用的压裂液主要有水基压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等压裂液体系，以水基压裂液应用最为广泛。其中，水基压裂液主要以植物胶为增稠剂，多价金属盐为交联剂，经充分搅拌形成冻胶，但该体系中的增稠剂需要充分溶胀方可交联，且破胶剂的残渣较高。而聚合物压裂液，它具有成熟的应用工艺，但体系存在残渣，返排率低。

清洁压裂液具分子无残渣，无需交联剂，对地层伤害小，现场施工简单。因此，急需一种清洁压裂液体系。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的压裂液、破胶剂、压裂液体系和压裂液的制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种压裂液，所述压裂液包括：

质量百分比为0.5％至5％的阴离子表面活性剂，质量百分比为3％至10％的无机盐，质量百分比为0.5％至2.5％的助表面活性剂，质量百分比为0.5-1％的缓冲剂，其余为水；

其中，所述阴离子表面活性剂的碳原子数是12-24。

可选地，所述阴离子表面活性剂包括如下的一种或多种：

烷基羧酸盐；

烷基硫酸盐；

烷基磺酸盐；

烷基甲酯磺酸盐；

烷基脂肪聚氧乙烯醚硫酸盐；

烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯酸；

烷基脂肪醇磷酸酯；

烷基脂肪醇聚氧乙稀醚磷酸酯。

可选地，所述无机盐包括如下的一种或多种：

氯化钠；

硫酸钠；

氯化钾；

硝酸钾；

氯化铵；

硫酸铵；

氯化钙。

可选地，所述助表面活性剂包括甜菜碱或碳原子数是12-20的醇。

可选地，所述甜菜碱包括如下的一种或多种：

烷基甜菜碱；

十二烷基二甲基甜菜碱；

十四烷基二甲基甜菜碱；

十八烷基二甲基甜菜碱；

碳12～14的烷基二羟乙基甜菜碱；

十八烷基二羟乙基甜菜碱；

烷基酰胺甜菜碱；

月桂酰胺基丙基甜菜碱；

椰油酰胺丙基甜菜碱；

十八酰胺基丙基甜菜碱。

根据本发明的另一个方面，提供了一种破胶剂，所述破胶剂适用于如前所述的压裂液，包括：阴离子表面活性剂、水；

其中，所述阴离子表面活性剂与所述压裂液中的阴离子表面活性剂的质量比是0.1：1，所述水的体积与压裂液使用时所用的支撑剂的体积相同。

可选地，所述阴离子表面活性剂包括如下的一种或多种：

烷基苯磺酸钠；

脂肪醇聚氧乙烯基醚。

可选地，所述脂肪醇聚氧乙烯基醚的结构是：

RO-(CH2CH2O)n-H；

其中：R＝C12-18，n＝3-9；或者，R＝C8-10，n＝4-6；或者，R＝C16-18，n＝10-30。

根据本发明的又一个方面，提供了一种压裂液体系，所述压裂液体系包括如前所述的压裂液、如前所述的破胶剂。

根据本发明的再一个方面，提供了一种压裂液制备方法，所述方法适于制备如前所述的压裂液，包括：

配制A剂，将阴离子表面活性剂0.5-5重量份和助表面活性剂0.5-2.5重量份加入一定量的水中，搅拌溶解配制成溶液，记为A剂；

配制B剂，将无机盐3-10重量份加入一定量水中，搅拌溶解配成溶液，记为B剂；

配制粘弹性流体，将50重量份的所述A剂，加入50重量份的所述B剂，搅拌得到粘弹性流体。

综上所述，本发明提供的压裂液包括：质量百分比为0.5％至5％的阴离子表面活性剂，质量百分比为3％至10％的无机盐，质量百分比为0.5％至2.5％的助表面活性剂，质量百分比为0.5-1％的缓冲剂，其余为水；以及还提供了适用于该压裂液的破胶剂。本技术方案中的压裂液体系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。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一个实施例提供的一种压裂液制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在现有技术中，清洁压裂液主要使用阳离子季铵盐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)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。

现有技术中，还有一种低渗砂岩储层油田压裂用碱性阴离子表面活性剂压裂液，按重量由如下组分复配而成：油酸2.5-4.0％，氯化钾3-6％，乙二胺四乙酸0.3％,氢氧化钾调节pH到9-13，其余为水。在此条件下，油酸和氯化钾形成粘弹性表面活性剂压裂液。压裂液本身带负电，具有耐温范围广，可以在60-100℃范围内使用。针对地层水矿化度的问题影响阴离子表面活性形成胶束，加入阻垢剂EDTA，破胶彻底，对支撑裂缝导流能力伤害小，阴离子表面活性剂在配制中，加入了氯化钾，所以不需再补加防膨剂。但是该压裂液体系成本较高，很难推广使用。

本发明提供了一种压裂液，该压裂液包括：质量百分比为0.5％至5％的阴离子表面活性剂，质量百分比为3％至10％的无机盐，质量百分比为0.5％至2.5％的助表面活性剂，质量百分比为0.5-1％的缓冲剂，其余为水；其中，阴离子表面活性剂的碳原子数是12-24。

在本实施例中，压裂液，本发明的阴离子粘弹性压裂液携砂性能好，能够满足很好的携砂造缝要求；支撑剂分散均匀，不抱团；现场施工简单，易操作，安全性高；既可解除近井地带污染和渗流阻力，又可以形成与水力压裂相同的高导流能力的裂缝，减少压裂液对地层的伤害，成本低，易于推广使用。

另外，本实施例中的压裂液，无刺激性，不会对水体造成危害；不会在储集层和支撑剂充填层发生吸附，也不会引起表面润湿性改变和孔喉尺寸的减小，不会引起吸附伤害。

在本发明的一个实施例中，上述的压裂液在常温下粘度25-100mPa·s。优选地，常温下粘度为30-50mPa·s。

在一个实施例中，上述的压裂液的无机盐包括一种或多种。

在本发明的一个实施例中，上述压裂液的阴离子表面活性剂包括如下的一种或多种：

烷基羧酸盐；烷基硫酸盐；烷基磺酸盐；烷基甲酯磺酸盐；烷基脂肪聚氧乙烯醚硫酸盐；烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯酸；烷基脂肪醇磷酸酯；烷基脂肪醇聚氧乙稀醚磷酸酯。

本实施例中，阴离子表面活性剂是上述成分的一种或多种的组合。

优选地，上述的烷基包括碳8-22的直链或者支链、饱和或不饱和的烷基。

在本发明的一个实施例中，上述压裂液的无机盐包括如下的一种或多种：氯化钠；硫酸钠；氯化钾；硝酸钾；氯化铵；硫酸铵；氯化钙。

在本实施例中无机盐是上述成分的一种或多种的组合。

优选地，上述的无机盐为氯化钠和/或硫酸钠，即是氯化钠；也可以是硫酸钠；也可以是氯化钠和硫酸钠的组合。

在本发明的一个实施例中，上述压裂液的助表面活性剂包括甜菜碱或碳原子数是12-20的醇。

具体地，如果助表面活性剂包括甜菜碱，则甜菜碱包括如下良性表面活性剂中的一种或多种：烷基甜菜碱；十二烷基二甲基甜菜碱；十四烷基二甲基甜菜碱；十八烷基二甲基甜菜碱；碳12～14的烷基二羟乙基甜菜碱；十八烷基二羟乙基甜菜碱；烷基酰胺甜菜碱；月桂酰胺基丙基甜菜碱；椰油酰胺丙基甜菜碱；十八酰胺基丙基甜菜碱。

在本实施例中助表面活性剂是上述成分的一种或多种的组合。

本发明还提供了一种破胶剂，该破胶剂适用于如前所述的压裂液，包括：阴离子表面活性剂、水；其中，阴离子表面活性剂与压裂液中的阴离子表面活性剂的质量比是0.1：1，水的体积与压裂液使用时所用的支撑剂的体积相同。

在压裂液使用后，交联的冻胶为高分子网状结构，需要破胶，破坏它的结构，降低粘度，利于返排和降低伤害。本技术方案中的破胶剂表界面张力低，易于返排。

在本发明的一个实施例中，上述的破胶剂在使用时，破胶剂的体积可以根据压裂时加入的支撑剂的体积来确定。

在本发明的一个实施例中，上述的破胶剂的阴离子表面活性剂包括如下的一种或多种：烷基苯磺酸钠；脂肪醇聚氧乙烯基醚。

进一步地，上述的脂肪醇聚氧乙烯基醚的结构是：RO-(CH2CH2O)n-H；

这里的C12-18表示碳原子数是12-18；C8-10表示碳原子数是8-10；C16-18表示碳原子数是16-18。

本发明还提供了一种压裂液体系，该压裂液体系包括上述的压裂液和上述的破胶剂。

包含有本技术方案中的压裂液和破胶剂的压裂液体系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；成本低、伤害小，施工工艺简单易行，更易于在煤层气储层压裂中进行推广。

图1为本发明一个实施例提供的一种压裂液制备方法的流程示意图。如图1所示，该方法适于制备上述的压裂液，包括：

步骤S110，配制A剂，将阴离子表面活性剂0.5-5重量份和助表面活性剂0.5-2.5重量份加入一定量的水中，搅拌溶解配制成溶液，记为A剂。

优选地，阴离子表面活性剂包括如下的一种或多种：烷基羧酸盐；烷基硫酸盐；烷基磺酸盐；烷基甲酯磺酸盐；烷基脂肪聚氧乙烯醚硫酸盐；烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯酸；烷基脂肪醇磷酸酯；烷基脂肪醇聚氧乙稀醚磷酸酯。

优选地，这里的助表面活性剂包括甜菜碱或碳原子数是12-20的醇。

步骤S120，配制B剂，将无机盐3-10重量份加入一定量水中，搅拌溶解配成溶液，记为B剂。

优选地，无机盐包括如下的一种或多种：氯化钠；硫酸钠；氯化钾；硝酸钾；氯化铵；硫酸铵；氯化钙。

步骤S130，配制粘弹性流体，将50重量份A剂，加入50重量份B剂，搅拌得到粘弹性流体。

优选地，粘弹性流体在室温下的粘度约25-100mPa〃s。

需要说明的是，图1所示方法的各实施例与上述的压裂液和破胶剂的各实施例对应相同，上文已有详细说明，在此不再赘述。

在一个具体的例子中，将脂肪醇甲酯磺酸钠3重量份，十二烷基二甲基甜菜碱1重量份加入容器，充分搅拌溶解配制成溶液，记为A剂；将氯化钾6重量份加入一定量水中，充分搅拌溶解配成溶液，记为B剂；将50重量份A剂，接着加入50重量份B剂，20秒至60秒形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为60mPa·s，该压裂液适用于50摄氏度(℃)-70℃地层。

压裂实施完成后，称取0.5克(g)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。破胶剂加入后30秒至300秒即可实现破胶。压裂时按前置液、携砂液、顶替液的顺序注入，前置液、携砂液、顶替液均使用低成本清洁压裂液。

在另一个具体的例子中，将十二烷基聚氧乙烯基醚硫酸酯钠5量份，椰油酰胺丙基甜菜碱2重量份加入容器，充分搅拌溶解配制成溶液，记为A剂；将氯化钠10重量份加入一定量水中，充分搅拌溶解配成溶液，记为B剂；将50重量份A剂，接着加入50重量份B剂，20秒至60秒形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为50mPa·s，该压裂液适用于50℃-90℃地层。

压裂实施完成后，称取0.3g聚氧乙烯基醚(AEO-7)，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。破胶剂加入后30秒至100秒即可实现破胶。压裂时配合活性水压裂液使用，即前置液使用活性水压裂液、携砂液使用清洁压裂液。

综上所述，本发明提供的压裂液包括：质量百分比为0.5％至5％的阴离子表面活性剂，质量百分比为3％至10％的无机盐，质量百分比为0.5％至2.5％的助表面活性剂，缓冲剂，其余为水；以及还提供了适用于该压裂液的破胶剂。本技术方案中的压裂液体系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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种压裂液，其特征在于，所述压裂液包括：