CN111100623B - 一种天然气生物乳液压裂液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种天然气生物乳液压裂液及其制备方法和应用，所述压裂液包括按质量百分数比计的下列组份：20‑25％的AMPS、13‑15％的丙烯酸、8‑14％的丙烯酰胺、7‑11％的Span85‑Tween60复合乳化剂、0.02‑0.05％的引发剂过硫酸钾、0.04‑0.07％的十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、13‑16％的丙酮、0.1‑0.2％的磷酸二氢钠、7‑10％的过氧化二碳酸二己酯、8％的水、16％的柴油。本发明提供的天然气生物乳液压裂液适用于深层煤层气、致密气等非常规天然气的地质结构以及地层温度60℃的地层环境，具有很好的耐盐性能，无残渣、低伤害。

Description

一种天然气生物乳液压裂液及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及油气井储层压裂改造技术领域，具体涉及一种天然气生物乳液压裂液及其制备方法和应用。
背景技术
随着对环保的重视，更多油气井使用的是环保节能型的压裂液，如生物胶压裂液，目前，市场上存在的生物胶压裂液种类繁多，性能差异明显，缺少针对不同区块、不同储层针对性的研究，造成不同区块施工性能差别大，增产效果差异性明显。并且现有的生物胶压裂液不适用于非常规的地质结构以及低温地层，而且还存在成本高、残渣含量高，对地层伤害大的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提出了一种天然气生物乳液压裂液及其制备方法和应用，以便解决或者部分解决上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供一种天然气生物乳液压裂液，所述压裂液包括按质量百分数比计的下列组份：20-25％的AMPS、13-15％的丙烯酸、8-14％的丙烯酰胺、7-11％的Span85-Tween60复合乳化剂、0.02-0.05％的引发剂过硫酸钾、0.04-0.07％的十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、13-16％的丙酮、0.1-0.2％的磷酸二氢钠、7-10％的过氧化二碳酸二己酯、8％的水、16％的柴油。
另一方面，本发明还提供上述天然气生物乳液压裂液的制备方法，所述制备方法包括：
将20-25％的AMPS、13-15％的丙烯酸、8-14％的丙烯酰胺、7-11％的Span85-Tween60复合乳化剂、0.02-0.05％的引发剂过硫酸钾、0.04-0.07％的十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、13-16％的丙酮、0.1-0.2％的磷酸二氢钠、7-10％的过氧化二碳酸二己酯、8％的水、16％的柴油混合，制成所述天然气生物乳液压裂液。
进一步地，所述制备方法具体为：
步骤1，向15份丙酮中依次加入13份丙烯酸、10份丙烯酰胺、22份AMPS搅拌充分溶解，将混合液加热至第一预设温度，通入保护气体氮气，调节搅拌速度至700r/min，再依次加入8份水、16份柴油，得到中间液A；
步骤2，向中间液A加入8份过氧化二碳酸二己酯，然后加入0.03份引发剂过硫酸钾、0.06份十八烷基二甲基烯丙基氯化铵，加入过程的时间控制在25-30min，保温搅拌反应预设时间，反应结束后，将温度降至第二预设温度，调节搅拌转速至500r/min，再加入7.8份Span85-Tween60复合乳化剂，搅拌25-30min，加入0.11份磷酸二氢钠调节pH值。
进一步地，所述步骤1中所述第一预设温度为45℃。
进一步地，所述步骤2中所述保温搅拌反应的温度为45℃±2℃。
进一步地，所述步骤2中所述保温搅拌反应预设时间为保温搅拌反应6-8h。
进一步地，所述步骤2中所述第二预设温度为30℃。
进一步地，所述步骤2中加入0.11份磷酸二氢钠调节pH值为6.5-7.5。
再一方面，本发明还提供上述天然气生物乳液压裂液在天然气井压裂增产中的应用。
采用上述天然气生物乳液压裂液具有以下优点：
本发明提供的天然气生物乳液压裂液适用于深层煤层气、致密气等非常规天然气的地质结构以及地层温度60℃的地层环境，在60℃的低温地层下能够迅速破胶返排；具有低表界面张力和高防膨率性能；适用于返排液重复配液；在零下的环境下，具有良好的流动性；可以用于15000ppm矿化度以内配液施工，矿化度对液体性能影响小；本天然气生物乳液压裂液与水混合时发生强烈缔合作用，形成具有携砂能力的网状结构粘弹性流体；具有很好的耐盐性能，无残渣、低伤害。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
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，而并不认为是对本申请的限制。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示出了本申请一个实施例中1.5％天然气生物乳液压裂液耐温实验曲线；
图2示出了本申请一个实施例中1.5％天然气生物乳液压裂液+0.1％APS在60℃时的流变曲线；
图3示出了本申请一个实施例中交联胍胶伤害性评价图；
图4示出了本申请一个实施例中天然气生物乳液压裂液伤害评价图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请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申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明公开了一种天然气生物乳液压裂液，压裂液包括按质量百分数比计的下列组份：20-25％的AMPS(2-Acrylamido-2-MethylPropanesulfonicAcid，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、13-15％的丙烯酸、8-14％的丙烯酰胺、7-11％的Span85-Tween60复合乳化剂、0.02-0.05％的引发剂过硫酸钾、0.04-0.07％的十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、13-16％的丙酮、0.1-0.2％的磷酸二氢钠、7-10％的过氧化二碳酸二己酯、8％的水、16％的柴油。
用清水和天然气生物乳液压裂液配制成天然气生物乳液压裂液为1.5％的生物复合乳液压裂液，如图1所示，通过流变实验测得生物复合乳液压裂液在170s-1、60℃条件下恒温剪切90min后，生物复合乳液压裂液的粘度大于40mPa.s，能很好的满足中石油行业标准耐温耐剪切要求(≥20mPa.s)，表明在较低天然气生物乳液压裂液加量下配制的生物复合乳液压裂液仍然具有很好的耐温耐剪切能力。
在上述生物复合乳液压裂液中加入0.1％的破胶剂APS，升温至60℃、170s-1下恒速剪切发现，如图2所示，压裂液的粘度不会迅速下降，而是缓慢下降，70min后粘度仍然具有20mPa.s，能够保证在施工过程中的动态悬砂性能。
Figure BDA0002339144610000041
表1.交联胍胶和生物乳液压裂液的伤害性评价对比
通过实验发现，实验结果如图3、图4和表1所示，0.3％胍胶体系与2.0％生物乳液压裂液对人工岩心的伤害率分别为35.9％和15.62％，生物乳液压裂液对人工岩心的伤害率不及交联胍胶的一半，施工后能够很好的保证储层渗透性。表明本发明的生物乳液压裂液对地层伤害较低。
将生物乳液压裂液与不同浓度的模拟地层水混合破胶，实验发现，将生物乳液压裂液为2.0％的复合乳液压裂液与模拟地层水(0％、10％、20％、30％、40％CaCl2水溶液)按体积比1:1混合后，在60℃水浴破胶，破胶液粘度1.33mm2/s，无沉淀，表明其压裂液与地层水具有很好的配伍性。
本发明中的生物乳液压裂液与水混合时发生强烈缔合作用，形成具有携砂能力的网状结构粘弹性流体，靠弹性携砂把支撑剂带入裂缝。在地层温度、压力、破胶剂的作用下破胶，其螺旋形分子结构会分解成为小分子结构，悬浮聚集体无法相互缠结，破胶液返排到地面。
本发明还公开了上述天然气生物乳液压裂液的制备方法，制备方法包括：
将20-25％的AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、13-15％的丙烯酸、8-14％的丙烯酰胺、7-11％的Span85-Tween60复合乳化剂、0.02-0.05％的引发剂过硫酸钾、0.04-0.07％的十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、13-16％的丙酮、0.1-0.2％的磷酸二氢钠、7-10％的过氧化二碳酸二己酯、8％的水、16％的柴油混合，制成天然气生物乳液压裂液。
在一个实施例中，制备方法具体为：
步骤1，向15份丙酮中依次加入13份丙烯酸、10份丙烯酰胺、22份AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)搅拌充分溶解，将混合液加热至第一预设温度，通入保护气体氮气，调节搅拌速度至700r/min，再依次加入8份水、16份柴油，得到中间液A；
步骤2，向中间液A加入8份过氧化二碳酸二己酯，然后加入0.03份引发剂过硫酸钾、0.06份十八烷基二甲基烯丙基氯化铵，加入过程的时间控制在25-30min，保温搅拌反应预设时间，反应结束后，将温度降至第二预设温度，调节搅拌转速至500r/min，再加入7.8份Span85-Tween60复合乳化剂，搅拌25-30min，加入0.11份磷酸二氢钠调节pH值。
在一个实施例中，步骤1中第一预设温度为45℃。
在一个实施例中，步骤2中保温搅拌反应的温度为45℃±2℃。
在一个实施例中，步骤2中保温搅拌反应预设时间为保温搅拌反应6-8h。
在一个实施例中，步骤2中第二预设温度为30℃。
在一个实施例中，步骤2中加入0.11份磷酸二氢钠调节pH值为6.5-7.5。
本发明还公开了上述天然气生物乳液压裂液在天然气井压裂增产中的应用。
综上所述，本发明公开了一种天然气生物乳液压裂液，压裂液包括按质量百分数比计的下列组份：20-25％的AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、13-15％的丙烯酸、8-14％的丙烯酰胺、7-11％的Span85-Tween60复合乳化剂、0.02-0.05％的引发剂过硫酸钾、0.04-0.07％的十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、13-16％的丙酮、0.1-0.2％的磷酸二氢钠、7-10％的过氧化二碳酸二己酯、8％的水、16％的柴油。本发明提供的天然气生物乳液压裂液适用于深层煤层气、致密气等非常规天然气的地质结构以及地层温度60℃的地层环境，具有很好的耐盐性能，无残渣、低伤害。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化、替换或改进，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (1)

1.一种天然气乳液压裂液用聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：
步骤1，向15份丙酮中依次加入13份丙烯酸、10份丙烯酰胺、22份AMPS搅拌充分溶解，将混合液加热至第一预设温度，通入保护气体氮气，调节搅拌速度至700r/min，再依次加入8份水、16份柴油，得到中间液A；
步骤2，向中间液A加入8份过氧化二碳酸二己酯，然后加入0.03份引发剂过硫酸钾、0.06份十八烷基二甲基烯丙基氯化铵，加入过程的时间控制在25-30min，保温搅拌反应预设时间，反应结束后，将温度降至第二预设温度，调节搅拌转速至500r/min，再加入7.8份Span85-Tween60复合乳化剂，搅拌25-30min，加入0.11份磷酸二氢钠调节pH值；
所述步骤1中所述第一预设温度为45℃；
所述步骤2中所述保温搅拌反应的温度为45℃±2℃；
所述步骤2中所述保温搅拌反应预设时间为保温搅拌反应6-8h；
所述步骤2中所述第二预设温度为30℃。
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