CN110272726A

CN110272726A - 一种油田压裂用发泡返排剂及其应用

Info

Publication number: CN110272726A
Application number: CN201910611985.4A
Authority: CN
Inventors: 孙立军; 刘纪湘; 郭辉; 吕鹏; 宋月晴
Original assignee: Shandong Binzhou Yucheng Chemical Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Binzhou Yucheng Chemical Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2019-09-24
Anticipated expiration: 2039-07-08
Also published as: CN110272726B

Abstract

本发明涉及油田压裂酸化用化学助剂技术领域，具体涉及一种油田压裂用发泡返排剂及其应用，所述发泡返排剂由A剂和B剂组成，所述A剂包括亚硝酸钠和快速渗透剂T，所述B剂包括氯化铵、过硫酸盐和表面活性剂；所述发泡返排剂可用于含水不超过50％的油井的解堵和返排。本发泡返排剂，既能减少压裂液滤饼的形成，又能解除蜡质、胶质、沥青质，同时能增加返排能力、稳定地层粘土、降低油水表界面张力、提高压裂效果。

Description

一种油田压裂用发泡返排剂及其应用

技术领域

本发明涉及油田压裂酸化用化学助剂技术领域，具体涉及一种油田压裂用发泡返排剂及其应用。

背景技术

压裂是油田增产增注的主要技术之一，广泛用于油田，同时注入压裂液也带来了对地层的伤害，比如容易产生压裂液的滤饼。影响压裂效果的因素也不少，比如压裂液量越大返排能力就越弱，地层存在的蜡质、胶质、沥青质及低温井的原油堵塞问题。

为了提高压裂效果，目前采取的方式是加入助排剂、粘土稳定剂、破乳剂等助剂，解决返排、稳定地层、原油破乳问题，但是解决不了易产生压裂液滤饼及地层存在蜡质、胶质、沥青质的问题。

发明内容

针对现有技术加入助排剂后压裂仍存在易产生压裂液滤饼，及底层存在蜡质、胶质、沥青质的技术问题，本发明提供一种油田压裂用发泡返排剂，既能减少压裂液滤饼的形成，又能解除蜡质、胶质、沥青质，同时能增加返排能力、稳定地层粘土、降低油水表界面张力、提高压裂效果。

第一方面，本发明提供一种油田压裂用发泡返排剂，所述发泡返排剂由A剂和B剂组成，所述A剂包括亚硝酸钠和快速渗透剂T，所述B剂包括氯化铵、过硫酸盐和表面活性剂。

进一步的，所述A剂各组分的重量百分比为：亚硝酸钠30％-35％、快速渗透剂T0.5％-5％，余量为水。

进一步的，所述A剂的制备方法为：首先将水放入反应釜中，加入计量准确的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂。

进一步的，所述B剂各组分的重量百分比为：氯化铵18％-25％、过硫酸盐0％-3％、表面活性剂3.5％-32％，余量为水。

进一步的，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种。过硫酸盐的加入会影响反应的体积，加入过硫酸盐可以使反应在室温条件下进行，不需要加热，并且反应可以通过过硫酸盐的加入量来控制反应速度。

进一步的，所述表面活性剂包括1231表面活性剂、1631表面活性剂、椰子油二乙醇酰胺6501、AOS表面活性剂和ABS表面活性剂。

进一步的，所述B剂各组分的重量百分比为：氯化铵18％-25％、过硫酸盐0％-3％、1231表面活性剂1％-10％、1631表面活性剂1％-5％、椰子油二乙醇酰胺6501 0.5％-6％、AOS表面活性剂0.5％-6％、ABS表面活性剂0.5％-5％，余量为水。

进一步的，所述B剂的制备方法为：首先将水放入反应釜中，加入计量准确的氯化铵，使其完全溶解，再加入过硫酸盐，然后依次加入1231表面活性剂、1631表面活性剂、ABS表面活性剂、AOS表面活性剂和椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

第二方面，本发明提供一种油田压裂用发泡返排剂在含水不超过50％的油井中的应用。

进一步的，所述应用包括：

(1)用于蜡质、胶质、沥青质等有机物堵塞的油层的解堵；

(2)用于稠油井热力降粘或死油堵塞的热力解堵；

(3)用于由于漏失造成水堵和油水乳状液堵塞的油井的解堵；

(4)用于提高低压低能井挤入油层内各种液体的返排能力；

(5)用于解除井筒内因结蜡造成的堵塞。

本发明的有益效果在于，

本发明提供一种油田压裂用发泡返排剂，发泡返排剂由A剂和B剂组成，所述A剂包括亚硝酸钠和快速渗透剂T，所述B剂包括氯化铵、过硫酸盐和表面活性剂；

其中，(1)当本产品在地层溫度超过60℃以上的条件下使用时，本产品含有3.34摩尔浓度的发热液，每方可以放出热量1116.06MJ，在绝热条件下，液体温度上升到238℃(在标准条件下计)，本产品产生的热量可以提高井底附近油层温度，能把井筒和油层内的蜡、胶质、沥青等有机物溶化，对于稠油死油也能起到热力降粘、热力解堵作用；

(2)当本产品在地层溫度超过60℃以上的条件下使用时，在放热的同时每方可以放出氮气74m³，产生的氮气可以提高井底附近油层压力，有利于提高低压、低能量油井的返排能力，对于压裂施工后的返排具有推进能力；

(3)由于本产品含有发泡组分1631表面活性剂、1231表面活性剂、AOS表面活性剂、ABS表面活性剂、椰子油二乙醇酰胺6501，在产生氮气的同时可以产生8-20倍药剂以上体积的泡沫，产生的泡沫能对地层起到更好的清洗效果；

(4)由于本产品含有快速渗透剂T组分，能把功能因子快速均匀的辐射到结蜡表面，在热能和泡沫共同作用下将蜡质、胶质、沥青质从地层和井筒壁上剥离、融化；

(5)由于本产品含有石蜡分散剂组分AOS表面活性剂、ABS表面活性剂、椰子油二乙醇酰胺6501，可使剥离、融化的蜡质、胶质、沥青质等有机物在液体中均匀分散，呈现微小颗粒，防止石蜡等再次集结，具有良好的蜡分散作用；

(6)本产品使用时的反应产物具有良好的防膨效果，可以减少防膨剂的使用量；

(7)本产品可以根据地层温度，选择在室温下反应和60℃以上的地层条件下反应，无需加入其他有危险性的引发剂。

此外，本发明适用于含水不超过50％的油井，具体包括以下情况：

(1)用于蜡质、胶质、沥青质等有机物堵塞的油层的解堵；

(2)用于稠油井热力降粘或死油堵塞的热力解堵；

(3)用于由于漏失造成水堵和油水乳状液堵塞的油井的解堵；

(4)用于提高低压低能井挤入油层内各种液体的返排能力；

(5)用于解除井筒内因结蜡造成的堵塞。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明所涉及的原料，均为市售。

各原料的使用状态为：

亚硝酸钠：固体粉末；

氯化铵：固体粉末；

过硫酸盐：固体粉末；

AOS表面活性剂：固体粉末；

十二烷基三甲基氯化铵1231表面活性剂：液体；

十六烷基三甲基氯化铵1631表面活性剂：液体；

快速渗透剂T：液体；

ABS表面活性剂：液体；

椰子油二乙醇酰胺6501：液体。

实施例1

A剂的制备：首先将65％的水放入反应釜中，加入30％的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入5％的快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂；

B剂的制备：首先将71.5％的水放入反应釜中，加入18％的氯化铵，使其完全溶解，再加入3％的过硫酸铵，然后依次加入1％的1231表面活性剂、1.2％的1631表面活性剂、1.3％的ABS表面活性剂、2％的AOS表面活性剂和2％的椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

在室温条件下，A剂、B剂各100mL混合后，放入1g的57#白蜡球，反应最高温度可以达到95℃、最大泡液体积达到3200mL。搅拌后，蜡呈现细小颗粒、均匀分散。

实施例2

A剂的制备：首先将64.5％的水放入反应釜中，加入35％的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入0.5％的快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂；

B剂的制备：首先将65.5％的水放入反应釜中，加入25％的氯化铵，使其完全溶解，然后依次加入3％的1231表面活性剂、2％的1631表面活性剂、3％的ABS表面活性剂、1％的AOS表面活性剂和0.5％的椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

在65℃条件下，A剂、B剂各100mL混合后，放入1g的57#白蜡球，反应最高温度可以达到103℃、最大泡液体积达到4000mL以上。搅拌后，蜡呈现细小颗粒、均匀分散。

实施例3

A剂的制备：首先将66％的水放入反应釜中，加入32％的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入2％的快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂；

B剂的制备：首先将54.9％的水放入反应釜中，加入22％的氯化铵，使其完全溶解，再加入0.6％的过硫酸铵，然后依次加入10％的1231表面活性剂、1％的1631表面活性剂、2.5％的ABS表面活性剂、6％的AOS表面活性剂和3％的椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

在室温条件下，A剂、B剂各100mL混合后，放入1g的57#白蜡球，反应最高温度可以达到93℃、最大泡液体积达到3800mL。搅拌后，蜡呈现细小颗粒、均匀分散。

实施例4

A剂的制备：首先将65％的水放入反应釜中，加入33％的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入1.5％的快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂；

B剂的制备：首先将54.3％的水放入反应釜中，加入23％的氯化铵，使其完全溶解，再加入1.2％的过硫酸钾，然后依次加入1％的1231表面活性剂、5％的1631表面活性剂、5％的ABS表面活性剂、0.5％的AOS表面活性剂和6％的椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

在室温条件下，A剂、B剂各100mL混合后，放入1g的57#白蜡球，反应最高温度可以达到96℃、最大泡液体积达到4000mL以上。搅拌后，蜡呈现细小颗粒、均匀分散。

实施例5

A剂的制备：首先将65％的水放入反应釜中，加入34％的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入1％的快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂；

B剂的制备：首先将62.5％的水放入反应釜中，加入21％的氯化铵，使其完全溶解，然后依次加入3％的1231表面活性剂、2％的1631表面活性剂、0.5％的ABS表面活性剂、6％的AOS表面活性剂和5％的椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

在65℃条件下，A剂、B剂各100mL混合后，放入1g的57#白蜡球，反应最高温度可以达到102℃、最大泡液体积达到4000mL以上。搅拌后，蜡呈现细小颗粒、均匀分散。

筛选例1发泡剂及石蜡分散剂的筛选试验

为保证发泡返排剂产品生成的泡沫细腻丰富、泡沫体积大，对理论上选出的表面活性剂OP-10、1307、OS-15、ABS、AEO-9、LAS、AOS、椰子油二乙醇酰胺6501、1231、1631、BS-12和AES进行筛选。在亚硝酸盐与氯化铵摩尔比1:1条件下加入表面活性剂，表面活性剂的添加量为3％，对反应产生的泡沫体积、细腻情况和破裂情况进行记录，记录结果如下表1所示。

表1不同表面活性剂在反应过程中生成泡沫情况

序号	名称	发泡体积(mL)	泡沫描述
				1	OP-10	1200	泡沫松散、气泡大、易破裂
2	1307	900	泡沫细腻、生成泡沫体积小、不易破裂
				3	OS-15	2300	泡沫细腻、生成泡沫体积较大、泡沫易破裂
4	ABS	1200	泡沫非常细腻、生成泡沫体积较大、泡沫不易破裂
				5	AEO-9	900	泡沫细腻、生成泡沫体积较小、不易破裂
6	LAS	1800	泡沫松散、气泡大、生成泡沫体积较大、泡沫易破裂
				7	AOS	2000	泡沫细腻、生成泡沫体积较大、泡沫不易破裂
8	6501	3200	泡沫细腻、生成泡沫体积大、泡沫易破裂
				9	1231	2800	泡沫细腻、生成泡沫体积大、泡沫易破裂
10	1631	2600	泡沫细腻、生成泡沫体积大、泡沫易破裂
				11	BS-12	1200	泡沫细腻、生成泡沫体积小、不易破裂
12	AES	800	泡沫非常细腻、生成泡沫体积小、不易破裂

进一步的，根据上述表面活性剂在反应过程中生成的泡沫特征，结合表面活性剂对57#白蜡的蜡分散作用，筛选出1231、1631、ABS、椰子油二乙醇酰胺6501、AOS五种表面活性剂，蜡分散性能好，又能保证反应生成的泡沫细腻、体积大、不易破裂，同时经济可行。

更进一步的，对五种表面活性剂进行组合，考察不同表面活性剂组合反应生成的泡沫情况及蜡分散状态，测试结果如表2所示。

表2不同表面活性剂组合反应生成泡沫情况及蜡分散状态

结果表明：

1.ABS与椰子油二乙醇酰胺6501不仅在反应过程中能较好的生成泡沫、而且他们协同作用，对蜡分散效果好；

2.1231、1631在反应过程中能满足生成泡沫的要求；

3.在1231、1631存在的前提下，加入AOS生成的泡沫丰富、细腻、而且不宜破裂。

对比例1反应后液相体系的黏土防膨率

按照SY/T 5971-2016(油气田压裂酸化及注水用粘土稳定剂性能评价方法)测试实施例1-5的发泡返排剂反应后液体对膨润土的防膨效果，并与氯化钾、乙酸钠、季铵盐防膨剂比较，测定结果见表3。

表3压裂用发泡返排剂反应后液体与氯化钾、乙酸钠、季铵盐防膨率比较

序号	防膨剂	加药量(％)	防膨率(％)
				1	氯化钾	2.0	86.5
2	乙酸钠	2.0	82.3
				3	季铵盐防膨剂	2.0	84.6
4	实施例1	原液	85.8
				5	实施例2	原液	86.1
6	实施例3	原液	85.3
				7	实施例4	原液	85.5
8	实施例5	原液	85.5

结果表明：使用实施例1-5的压裂用发泡返排剂处理黏土地层，不需要另外使用防膨剂，就可以达到防膨的目的。

测试例1反应后液相体系的表面张力、界面张力

进一步测试反应结束后的液相体系的表面张力与界面张力。测定结果见表4。

表4压裂用发泡返排剂反应后液相的表面张力、界面张力

结果表明：通过对反应后液相体系的表面张力、界面张力的测定，压裂用发泡返排剂完全可以达到一般助排剂对表面张力、界面张力的要求，返排时不需要添加助排剂。

尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims

1.一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述发泡返排剂由A剂和B剂组成，所述A剂包括亚硝酸钠和快速渗透剂T，所述B剂包括氯化铵、过硫酸盐和表面活性剂。

2.如权利要求1所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述A剂各组分的重量百分比为：亚硝酸钠30％-35％、快速渗透剂T 0.5％-5％，余量为水。

3.如权利要求2所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述A剂的制备方法为：首先将水放入反应釜中，加入计量准确的亚硝酸钠，使其完全溶解，然后加入快速渗透剂T，搅拌均匀后制成A剂。

4.如权利要求1所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述B剂各组分的重量百分比为：氯化铵18％-25％、过硫酸盐0％-3％、表面活性剂3.5％-32％，余量为水。

5.如权利要求1所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述表面活性剂包括1231表面活性剂、1631表面活性剂、椰子油二乙醇酰胺6501、AOS表面活性剂和ABS表面活性剂。

7.如权利要求6所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述B剂各组分的重量百分比为：氯化铵18％-25％、过硫酸盐0％-3％、1231表面活性剂1％-10％、1631表面活性剂1％-5.0％、椰子油二乙醇酰胺6501 0.5％-6％、AOS表面活性剂0.5％-6％、ABS表面活性剂0.5％-5％，余量为水。

8.如权利要求7所述的一种油田压裂用发泡返排剂，其特征在于，所述B剂的制备方法为：首先将水放入反应釜中，加入计量准确的氯化铵，使其完全溶解，再加入过硫酸盐，然后依次加入1231表面活性剂、1631表面活性剂、ABS表面活性剂、AOS表面活性剂和椰子油二乙醇酰胺6501，搅拌均匀后制成B剂。

9.如权利要求1所述的一种油田压裂用发泡返排剂在含水不超过50％的油井中的应用。

10.如权利要求9所述的发泡返排剂的应用，其特征在于，所述应用包括：

(1)用于蜡质、胶质、沥青质等有机物堵塞的油层的解堵；

(2)用于稠油井热力降粘或死油堵塞的热力解堵；

(3)用于由于漏失造成水堵和油水乳状液堵塞的油井的解堵；

(4)用于提高低压低能井挤入油层内各种液体的返排能力；

(5)用于解除井筒内因结蜡造成的堵塞。