CN109973069B - 一种多功能一体化气井压裂助剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能一体化气井压裂助剂，由以下重量份的原料组成：组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水40‑60份、配伍调节助剂3‑7份；组分B：氟碳表面活性剂5‑25份、甲醇5‑10份、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱1‑3份、十六烷基磺丙基甜菜碱2‑4份、二甲基苄基烷基铵盐1‑3份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱5‑10份、烷基糖苷5‑10份；组分C：甲醇2份、槐糖脂0.5‑3份、水30‑60份、十二烷基二甲基苄基氯化铵1‑5份、异噻唑啉酮2‑6份、无机盐1‑2份，同时还公开所述压裂助剂的制备方法和应用。所述压裂助剂具有良好的稳定性，可实现多种功能，解决了多种助剂配伍性问题。
Description
技术领域
本发明属于压裂助剂技术领域，具体涉及一种多功能一体化气井压裂助剂及其制备方法与应用。
背景技术
油气储层改造通常是通过压裂进行改进，达到增产的目的。对于压裂施工，压裂液是实现压裂的关键，目前压裂液体系有油基压裂液体系和水基压裂液体系，其中水基压裂液体系占据主导地位。对于气井压裂液体系由于开发过程中使用的水基压裂液进入储层，会使储层受到各种各样的伤害，而气井储层一般孔隙较为致密，因此会影响产量的提升，造成经济效益的降低，需要通过添加各种助剂进行预防保护储层。
目前，用作改善压裂液流体性能的化学添加剂有很多种，例如粘土稳定剂、助排剂、起泡剂、杀菌剂、温度稳定剂等等。压裂液中添加杀菌剂主要为了预防因细菌造成压裂液腐败导致压裂施工困难及其带来的系列经济损失；助排剂则通过降低表界面张力，使压裂液体系在储层中具有较低阻力，从而利于压裂液返排；起泡剂则通过降低返排压力从而使一些地层能量较低的储层具有较好的排出效果；粘土稳定剂通过预防地层水敏性从而达到对储层的保护；温度稳定剂则通过降低压裂液体系对温度的影响使体系具有更好的性能，但这一系列助剂的添加不仅造成施工不便，而且增加了经济成本，此外不同助剂的配伍性问题也存在较多问题，往往混合后容易产生乳化、沉淀，因此造成压裂液体系性能不稳定，影响施工的安全顺利进行。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种多功能一体化气井压裂助剂，能一次加入压裂体系，避免了传统多种助剂分时段加入造成了施工不便、经济成本高、配伍性差的问题，同时，本发明还提供所述压裂助剂的制备方法与应用。
一种多功能一体化气井压裂助剂，由以下重量份的原料组成：
组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水40-60份、配伍调节助剂3-7份；所述配伍调节助剂为乙二醇、水合肼、正丁胺、乙二胺、维生素C、柠檬酸氢钠、硫代硫酸钠中的任意一种；
组分B：氟碳表面活性剂5-25份、甲醇5-10份、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱1-3份、十六烷基磺丙基甜菜碱2-4份、二甲基苄基烷基铵盐1-3份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱5-10份、烷基糖苷5-10份；
组分C：甲醇2份、槐糖脂0.5-3份、水30-60份、十二烷基二甲基苄基氯化铵 1-5份、异噻唑啉酮2-6份、无机盐1-2份；
其中，所述组分A、组分B、组分C的质量比为（20-40）：（24-65）：（35-75）。
优选地，所述无机盐为氯化钾或氯化钙。
优选地，所述二甲基苄基烷基铵盐为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的任意一种。
所述压裂助剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）依次称取组分A中的成分，将组分A中的磷酸氢二钠、磷酸二氢钠加入水中，然后加入配伍调节助剂，得到组分A；
（2）依次称取组分B中的成分，在搅拌条件下，将组分B中的氟碳表面活性剂加入甲醇中，然后加入组分A，待溶液透明后再依次加入组分B中的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十六烷基磺丙基甜菜碱、二甲基苄基烷基铵盐、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱和烷基糖苷，待溶液为透明液体后停止搅拌；
（3）依次称取组分C中的成分，在搅拌状态下，向组分C中的甲醇中加入槐糖脂，搅拌10-20min，然后加入组分C中的水，加热至40-60℃，然后加入步骤（2）得到的产物，再加入组分C中的十二烷基二甲基苄基氯化铵、异噻唑啉酮和无机盐，即得到所述压裂助剂。
优选地，所述搅拌的速度为100-1000r/min。
所述压裂助剂在气井压裂中的应用，具体为：将所述压裂助剂加入压裂液基液中，所述压裂助剂的质量占压裂液基液质量的0.5%-1.0%。
所述组分A能起到配伍调节的作用，而且对压裂性能能起到协同增效的效果。
本发明的优点：
（1）该压裂助剂具有良好的稳定性能，可实现多种功能，达到对杀菌、助排、起泡、粘土稳定、温度稳定等多剂的耦合，显著提升了压裂液体系性能的稳定性，使压裂液体系具有更好的性能，实现施工的顺利进行；且有利于降低包装，运费，加工成本，更方便现场施工；
（2）本发明提供的压裂助剂制备方法简单，有效预防了多种助剂配伍性问题，具有长时间稳定的优点。
具体实施方式
实施例1
1. 一种多功能一体化气井压裂助剂，由以下重量份的原料组成：
组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水50份、配伍调节助剂5份；所述配伍调节助剂为正丁胺；
组分B：氟碳表面活性剂10份、甲醇7份、十六烷基二甲基苄基氯化铵2份、十六烷基磺丙基甜菜碱3份、二甲基苄基烷基铵盐2份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱6份、烷基糖苷6份；
组分C：甲醇2份、槐糖脂1份、水40份、十二烷基二甲基苄基氯化铵 2份、异噻唑啉酮3份、氯化钾1份；
其中，所述组分A、组分B、组分C的质量比为30：35：40。
2. 所述压裂助剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）依次称取组分A中的成分，将组分A中的磷酸氢二钠、磷酸二氢钠加入水中，然后加入配伍调节助剂，得到组分A；
（2）依次称取组分B中的成分，在搅拌速度为500r/min的条件下，将组分B中的氟碳表面活性剂加入甲醇中，然后加入组分A，待溶液透明后再依次加入组分B中的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十六烷基磺丙基甜菜碱、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱和烷基糖苷，待溶液为透明液体后停止搅拌；
（3）依次称取组分C中的成分，在搅拌速度为500r/min的条件下，向组分C中的甲醇中加入槐糖脂，搅拌15min，然后加入组分C中的水，加热至50℃，然后加入步骤（2）得到的产物，再加入组分C中的十二烷基二甲基苄基氯化铵、异噻唑啉酮和无机盐氯化钾，即得到所述压裂助剂。
实施例2
1. 一种多功能一体化气井压裂助剂，由以下重量份的原料组成：
组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水55份、配伍调节助剂5份；所述配伍调节助剂为乙二胺；
组分B：氟碳表面活性剂20份、甲醇8份、十八烷基二甲基苄基氯化铵2份、十六烷基磺丙基甜菜碱3份、二甲基苄基烷基铵盐3份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱8份、烷基糖苷8份；
组分C：甲醇2份、槐糖脂2份、水50份、十二烷基二甲基苄基氯化铵 4份、异噻唑啉酮4份、氯化钙1份；
其中，所述组分A、组分B、组分C的质量比为35：43：65。
2. 所述压裂助剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）依次称取组分A中的成分，将组分A中的磷酸氢二钠、磷酸二氢钠加入水中，然后加入配伍调节助剂，得到组分A；
（2）依次称取组分B中的成分，在搅拌速度为500r/min的条件下，将组分B中的氟碳表面活性剂加入甲醇中，然后加入组分A，待溶液透明后再依次加入组分B中的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十六烷基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱和烷基糖苷，待溶液为透明液体后停止搅拌；
（3）依次称取组分C中的成分，在搅拌速度为500r/min的条件下，向组分C中的甲醇中加入槐糖脂，搅拌10-20min，然后加入组分C中的水，加热至40-60℃，然后加入步骤（2）得到的产物，再加入组分C中的十二烷基二甲基苄基氯化铵、异噻唑啉酮和无机盐氯化钙，即得到所述压裂助剂。
实施例3
1. 一种多功能一体化气井压裂助剂，由以下重量份的原料组成：
组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水40份、配伍调节助剂3份；所述配伍调节助剂为乙二醇；
组分B：氟碳表面活性剂5份、甲醇5份、十二烷基二甲基苄基氯化铵1份、十六烷基磺丙基甜菜碱2份、二甲基苄基烷基铵盐1份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱5份、烷基糖苷5份；
组分C：甲醇2份、槐糖脂0.5-3份、水30份、十二烷基二甲基苄基氯化铵 1份、异噻唑啉酮2份、氯化钾1份；
其中，所述组分A、组分B、组分C的质量比为20：24：35。
2. 所述压裂助剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）依次称取组分A中的成分，将组分A中的磷酸氢二钠、磷酸二氢钠加入水中，然后加入配伍调节助剂，得到组分A；
（2）依次称取组分B中的成分，在搅拌速度为100r/min的条件下，将组分B中的氟碳表面活性剂加入甲醇中，然后加入组分A，待溶液透明后再依次加入组分B中的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱和烷基糖苷，待溶液为透明液体后停止搅拌；
（3）依次称取组分C中的成分，在搅拌速度为100r/min的条件下，向组分C中的甲醇中加入槐糖脂，搅拌10min，然后加入组分C中的水，加热至40℃，然后加入步骤（2）得到的产物，再加入组分C中的十二烷基二甲基苄基氯化铵、异噻唑啉酮和无机盐氯化钾，即得到所述压裂助剂。
实施例4
1. 一种多功能一体化气井压裂助剂，由以下重量份的原料组成：
组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水60份、配伍调节助剂7份；所述配伍调节助剂为水合肼；
组分B：氟碳表面活性剂25份、甲醇10份、十四烷基二甲基苄基氯化铵3份、十六烷基磺丙基甜菜碱2-4份、二甲基苄基烷基铵盐3份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱10份、烷基糖苷10份；
组分C：甲醇2份、槐糖脂3份、水60份、十二烷基二甲基苄基氯化铵 5份、异噻唑啉酮6份、氯化钙2份；
其中，所述组分A、组分B、组分C的质量比为40：65：75。
2. 所述压裂助剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）依次称取组分A中的成分，将组分A中的磷酸氢二钠、磷酸二氢钠加入水中，然后加入配伍调节助剂，得到组分A；
（2）依次称取组分B中的成分，在搅拌速度为1000r/min的条件下，将组分B中的氟碳表面活性剂加入甲醇中，然后加入组分A，待溶液透明后再依次加入组分B中的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十六烷基磺丙基甜菜碱、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱和烷基糖苷，待溶液为透明液体后停止搅拌；
（3）依次称取组分C中的成分，在搅拌速度为1000r/min的条件下，向组分C中的甲醇中加入槐糖脂，搅拌20min，然后加入组分C中的水，加热至60℃，然后加入步骤（2）得到的产物，再加入组分C中的十二烷基二甲基苄基氯化铵、异噻唑啉酮和无机盐氯化钙，即得到所述压裂助剂。
实施例5
一种多功能一体化气井压裂助剂，组分A中的配伍调节助剂为维生素C，其他同实施例1。
实施例6
一种多功能一体化气井压裂助剂，组分A中配伍调节助剂为柠檬酸氢钠，其他同实施例1。
实施例7
一种多功能一体化气井压裂助剂，组分A中配伍调节助剂为硫代硫酸钠，其他同实施例1。
一. 性能检测
1. 配制质量浓度为0.40%的瓜胶压裂基液，溶胀4小时后分为两份，分别为两种体系：
体系一：加入本发明的提供的多功能一体化气井压裂助剂；
体系二：加入常规助剂，常规助剂的组成为：将常规的起泡剂（延安盛源，SY-Q101）、助排剂(延安盛源，SY-Z158)、温度稳定剂(延安盛源，SY-W148)、粘土稳定剂(延安盛源，SY-W102)、杀菌剂(延安盛源，SY-W118)等比例混合，加入体系二中；
加入量均占压裂液基液质量的0.5%；
分别取两种基液体系进行助剂的性能检测，结果见表1；其中配伍性现象为上述实施例中多功能一体化气井压裂助剂的状态，常规助剂的配伍性为常规的起泡剂、助排剂、温度稳定剂、粘土稳定剂、杀菌剂等比例混合后的状态；
分别取两种基液体系，然后均按照0.20%进行交联，交联液为有机硼交联液，测定压裂助剂对压裂液的影响，结果见表2；
表1 压裂助剂性能检测
表2 压裂助剂对压裂液的影响
由表1、表2可知，本发明提供的多功能一体化气井压裂助剂，配伍性能优异，无沉淀、絮凝现象发生，而且其性能优异，具有杀菌、助排、起泡、粘土稳定、温度稳定等多重作用。
2. 将实施例1-7中的组分A去除，分别设置对比例1-7；
同上，配制质量浓度为0.40%的瓜胶压裂基液，溶胀4小时后，加入对比例的压裂助剂，加入量均占压裂液基液质量的0.5%，得到基液体系；
取基液体系进行压裂助剂的性能检测，结果见表3；其中配伍性现象为去掉组分A后的压裂助剂的状态；
取基液体系，然后同上，均按照0.20%进行交联，交联液为有机硼交联液，测定压裂助剂对压裂液的影响，结果见表4；
表3 对比例1-7压裂助剂性能检测
表4 对比例1-7压裂助剂对压裂液的影响
由表1-4可知，本发明提供的多功能一体化气井压裂助剂中，组分A不仅能起到配伍调节的作用，对压裂性能还能起到协同增效的作用。
Claims (6)
1.一种多功能一体化气井压裂助剂，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
组分A：磷酸氢二钠24份、磷酸二氢钠5份、水40-60份、配伍调节助剂3-7份；所述配伍调节助剂为乙二醇、水合肼、正丁胺、乙二胺、维生素C、柠檬酸氢钠、硫代硫酸钠中的任意一种；
组分B：氟碳表面活性剂5-25份、甲醇5-10份、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱1-3份、十六烷基磺丙基甜菜碱2-4份、二甲基苄基烷基铵盐1-3份、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱5-10份、烷基糖苷5-10份；
组分C：甲醇2份、槐糖脂0.5-3份、水30-60份、十二烷基二甲基苄基氯化铵 1-5份、异噻唑啉酮2-6份、无机盐1-2份；
其中，所述组分A、组分B、组分C的质量比为（20-40）：（24-65）：（35-75）。
2.根据权利要求1所述压裂助剂，其特征在于：所述无机盐为氯化钾或氯化钙。
3.根据权利要求1所述压裂助剂，其特征在于：所述二甲基苄基烷基铵盐为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的任意一种。
4.权利要求1-3任一项所述压裂助剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）依次称取组分A中的成分，将组分A中的磷酸氢二钠、磷酸二氢钠加入水中，然后加入配伍调节助剂，得到组分A；
（2）依次称取组分B中的成分，在搅拌条件下，将组分B中的氟碳表面活性剂加入甲醇中，然后加入组分A，待溶液透明后再依次加入组分B中的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十六烷基磺丙基甜菜碱、二甲基苄基烷基铵盐、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱和烷基糖苷，待溶液为透明液体后停止搅拌；
（3）依次称取组分C中的成分，在搅拌状态下，向组分C中的甲醇中加入槐糖脂，搅拌10-20min，然后加入组分C中的水，加热至40-60℃，然后加入步骤（2）得到的产物，再加入组分C中的十二烷基二甲基苄基氯化铵、异噻唑啉酮和无机盐，即得到所述压裂助剂。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述搅拌的速度为100-1000r/min。
6.权利要求1-3任一项所述压裂助剂在气井压裂中的应用，其特征在于：所述应用为：将所述压裂助剂加入压裂液基液中，所述压裂助剂的质量占压裂液基液质量的0.5%-1.0%。
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