CN111393566A - 一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液 - Google Patents

一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油气田改造压裂液领域，具体涉及一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液，压裂液乳液原液主要由油相和水相通过聚合反应制成；制法包括：向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1000‑1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。滑溜水中压裂液乳液原液的质量分数为0.06‑0.12％；悬砂压裂液中压裂液乳液原液的质量分数为1‑2％。本发明解决了现有技术不能一剂多用的问题。

Description

一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液
技术领域
本发明涉及油气田改造压裂液领域，具体涉及一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液。
背景技术
压裂液是指由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定的化学体系，是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。
在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将压裂液以大于油层的吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。
一种多功能乳液型耐盐压裂液及其制备方法(CN110437817A)，该专利中所述的多功能压裂液所用添加剂多，包括助排剂、粘土稳定剂、交联剂、聚合物破坏剂、聚合物破坏助剂等添加剂，施工时复杂，程序繁多，无形中增加其成本。
一种抗盐多功能压裂液及制备方法(CN110467911A)，该专利中为了增加其悬砂性能，需要使用添加剂交联剂提高其性能，增加了施工难度和人力成本，并且增加了破乳剂，导致其添加剂种类繁多，施工复杂。
上述两篇专利其施工简易性较差成本高，需要用添加剂和交联剂才能够悬砂。
发明人发现，上述两篇专利以及市场上的其它现有压裂液均很难满足一剂多用，即配制不同的滑溜水和携砂液需要使用不同的压裂液乳液原液；现有的滑溜水和携砂液属于两种不同类型的体系，均需要提前配液，目前无法做到在线连续配液；将其用于油田上还需添加破乳剂才能实现。
发明内容
为了解决或改善现有技术存在的上述问题的至少一项，本发明的目的在于提供一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液，解决现有压裂液无法实现一剂多用的问题，采用该压裂液乳液原液制成的滑溜水和悬砂压裂液，使用时无须添加剂，即可实现自交联，无须提前配液，能够实现连续配液。
为了解决现有压裂液无法实现一剂多用的技术问题，本发明实施例所采用的技术方案为：
一种压裂液乳液原液，它主要由油相和水相通过聚合反应制成；
所述水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺15-20％、丙烯酸的水溶盐7-10％、AMPS的水溶性盐5-10％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.5-5％、余量为水；所述水相为弱酸性；
所述油相由如下组分组成：白油、乳化剂和水。
进一步的，所述油相由如下重量百分比的组分组成：10号白油85％、span80乳化剂10％和吐温60乳化剂5％。
进一步的，所述水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺17.5％、丙烯酸的水溶盐7.76％、AMPS的水溶性盐5.8％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.9％、余量为水。
进一步的，所述油相与水相的重量比为3:7。
进一步的，所述原液的粘度为1000-1200mPa.s。
进一步的，它还包括分子量调节剂和除金属离子剂；所述聚合反应的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物；所述分子量调节剂为甲酸钠和尿素的混合物。
进一步的，水相的pH值为6.3-6.5。
本发明的另一个目的在于，提供压裂液乳液原液的制法。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：
向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1000-1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
本发明的另一个目的在于，提供一种滑溜水。
一种滑溜水，包括乳液；所述乳液为压裂液乳液原液，压裂液乳液原液的质量分数为0.06-0.12％。
本发明的另一个目的在于，提供一种悬砂压裂液。
一种悬砂压裂液，包括乳液；所述乳液为压裂液乳液原液，压裂液乳液原液的质量分数为1-2％。
本发明的有益效果为：本发明提供一种压裂液乳液原液及制法、滑溜水和悬砂压裂液，其中，主要采用由水相和油相制成的压裂液乳液原液，解决了现有技术不能一剂多用，配制不同的滑溜水或悬砂压裂液需要不同的压裂液乳液的技术问题，解决了现有技术无法在线连续配液，需要提前配液，用于油田上还需要添加破乳剂才能使用的技术问题；本发明的压裂液乳液原液仅仅需要根据情况改变用量即可配制出滑溜水和悬砂压裂液，具有一剂多用的作用；本发明的压裂液乳液原液可实现自交联，并且能够连续配液，无须提前配液。本发明的压裂液乳液原液的制法简单，便于使用；采用本发明的压裂液乳液原液制备的滑溜水或悬砂压裂液在不加破乳剂的情况下具有较好的破乳性能，溶解时间快的优势。
附图说明
图1是实施例7的低比例滑溜水降阻测定图。
图2是实施例7的低比例滑溜水在2％氯化钾水中降阻测定图。
图3是实施例7的高比例悬砂液悬砂实验图。
图4是质量分数为2％的氯化钾溶液中加入占该氯化钾溶液质量分数为1.5％压裂液乳液原液的流变测定图。
图5是实施例7的高比例悬砂压裂液破胶效果图(左边为破胶液：柴油＝1:3(质量比)；右边为破胶液：柴油＝1:1(质量比))。
图6为实施例7的压裂液乳液原液的外观图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
本发明中的弱酸性指pH值为5.5-6.5。AMPS为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
实施例1
压裂液乳液原液，主要由油相和水相通过聚合反应制成；水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺15％、丙烯酸的水溶盐7％、AMPS的水溶性盐5％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.5％、余量为水；水相的pH值为6.3；油相由如下组分组成：白油、乳化剂和水。油相与水相的重量比为3:7。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：
向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1000m反应加入过量引发剂温度不再上升表明反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
实施例2
压裂液乳液原液，主要由油相和水相通过聚合反应制成；水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺20％、丙烯酸的水溶盐10％、AMPS的水溶性盐10％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺5％、余量为水；水相为弱酸性；油相由如下组分组成：白油、乳化剂和水。油相与水相的重量比为3:7。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：
向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应加入过量引发剂温度不再上升表明反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
实施例3
压裂液乳液原液，主要由油相和水相通过聚合反应制成；水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺18％、丙烯酸的水溶盐8％、AMPS的水溶性盐9％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺3％、余量为水；水相为弱酸性；油相由如下组分组成：白油、乳化剂和水。油相与水相的重量比为3:7；油相由如下重量百分比的组分组成：10号白油85％、span80乳化剂10％和吐温60乳化剂5％。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：
向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1100mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应加入过量引发剂温度不再上升表明反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
实施例4
压裂液乳液原液，主要由油相和水相通过聚合反应制成；水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺17％、丙烯酸的水溶盐8％、AMPS的水溶性盐8％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺3％、余量为水；水相为弱酸性；油相由如下组分组成：白油、乳化剂和水。油相与水相的重量比为3:7。油相由如下重量百分比的组分组成：10号白油85％、span80乳化剂10％和吐温60乳化剂5％。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应加入过量引发剂温度不再上升表明反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
实施例5
压裂液乳液原液，主要由油相和水相通过聚合反应制成；水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺17.5％、丙烯酸的水溶盐7.76％、AMPS的水溶性盐5.8％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.9％、余量为水；油相由如下重量百分比的组分组成：10号白油85％、span80乳化剂10％和吐温60乳化剂5％。油相与水相的重量比为3:7。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应加入过量引发剂温度不再上升表明反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
实施例6
压裂液乳液原液，主要由油相和水相通过聚合反应制成；水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺17.5％、丙烯酸的水溶盐7.76％、AMPS的水溶性盐5.8％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.9％、余量为水；油相由如下重量百分比的组分组成：10号白油85％、span80乳化剂10％和吐温60乳化剂5％；压裂液乳液原液还包括分子量调节剂和除金属离子剂；聚合反应的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物；分子量调节剂为甲酸钠和尿素的混合物。油相与水相的重量比为3:7。
压裂液乳液原液的制法，包括步骤：
向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应加入过量引发剂温度不再上升表明反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
实施例7
压裂液乳液原液的水相原料组成如下表1。
表1
Figure BDA0002494524630000071
Figure BDA0002494524630000081
压裂液乳液原液的油相原料组成如下表2。
表2
名称 质量(g)
10号白油 510
span80 60
吐温60 30
分别按表1和表2的原料称取油相和水相的原料，制备油相和水相；按照油相和水相的质量比为3：7的比例混合搅拌至粘度1000－1200mPa.s，通入纯度为99.99％的氮气至少30min后，将体系温度降至10℃，开始加入复合引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠，控制反应温度不超过40℃，直到反应结束冷却至室温，即得到固含量约25％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物在线混配的压裂液乳液原液。
在另外一些实施例中，可以根据性能需要，固定油水比的情况下，增加水相有效成分，在一定范围内提高固含量(不超过33％)，其相应性能会有一定提升。
本发明实施例提供一种滑溜水和一种悬砂压裂液。
一种滑溜水，包括乳液；乳液为压裂液乳液原液，压裂液乳液原液的质量分数为0.06-0.12％。
一种悬砂压裂液，包括乳液；乳液为压裂液乳液原液，压裂液乳液原液的质量分数为1-2％。
优选地，将本实施例制备的压裂液乳液原液制备相应滑溜水和携砂液如下：
低比例滑溜水1：在清水中按比例加入占滑溜水质量分数为0.08％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物乳液原液，搅拌待溶解完全即得到滑溜水。
低比例滑溜水2：在2％的氯化钾溶液中按比例加入占滑溜水质量分数为0.1％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物乳液原液，搅拌待溶解完全即得到滑溜水。
高比例悬砂液：在清水中按比例加入占悬砂液质量分数为1％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物乳液原液，搅拌均匀即得到悬砂液。
另外的一些实施例中，还可以采取上述方式将滑溜水中的压裂液乳液原液的质量分数调整为0.06％或0.12％等进行配制。
另外的一些实施例中，还可以采取上述方式将悬砂压裂液中的压裂液乳液原液的质量分数调整为1.5％或2％等进行配制。
本实施例制备的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物在线混配的压裂液乳液原液的外观如图6所示。采用其制成的滑溜水和悬砂压裂液，根据以下图1-5的实验，对其性能分析如下。
如图1所示，低比例滑溜水1中，加入了占滑溜水质量分数为0.08％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物乳液原液，在管径14mm,流速11m/s常温下采用能源行业标准NBT14003.2-2016降阻剂性能指标及测试方法测得降阻率；如图1所示，测得初始减阻率大于80％，剪切5分钟后减阻率大于70％。
如图2所示，低比例滑溜水2中，加入了占滑溜水质量分数为0.1％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物乳液原液，经检测在2％氯化钾溶液中初始减阻率大于75％，剪切5min后减阻率大于70％，500s后减阻率仍然接近70％。
如图3所示，分别向高比例悬砂液中加入占高比例悬砂液质量分数为25％、35％、45％的20-40目陶粒，静置观察30min后，陶粒几乎无沉降，其表现出良好的悬砂性能。
如图4所示，向2％的氯化钾溶液中加入占该氯化钾溶液质量分数为1.5％的压裂用一体化自交联稠化剂改性聚合物乳液原液，搅拌均匀，采用能源行业标准NBT14003.2-2016降阻剂性能指标及测试方法测得降阻率，其中，图4中11表示粘度曲线，12表示剪切速度曲线，13表示温度曲线。根据图4可知，在110℃、170s-1的条件下恒速剪切60min，得到上述结果，剪切结束后粘度大于40mPa.s，表明其具有较好的抗温、抗盐性能。
如图5所示，将上述所述高比例悬砂压裂液破胶后，将破胶液与柴油按照1:3(图5左图)、1:1混合乳化(图5右图)，在60℃条件下破乳，6h后，两组实验得到破乳液均大于90％，表明该体系表现出较好的破乳效果。
综上，本实施例的压裂液乳液原液、以及采用该压裂液乳液原液制成的滑溜水和悬砂压裂液可实现自交联，并且能够连续配液，无须提前配液。本发明的压裂液乳液原液的制法简单，便于使用；采用本发明的压裂液乳液原液制备的滑溜水或悬砂压裂液在不加破乳剂的情况下具有较好的破乳性能，溶解时间快的优势。本实施例的压裂液乳液原液仅仅需要根据情况改变用量即可配制出效果较好的滑溜水和悬砂压裂液，具有一剂多用的作用。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种压裂液乳液原液，其特征在于：它主要由油相和水相通过聚合反应制成；
所述水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺15-20％、丙烯酸的水溶盐7-10％、AMPS的水溶性盐5-10％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.5-5％、余量为水；所述水相为弱酸性；
所述油相由如下组分组成：白油、乳化剂和水。
2.根据权利要求1所述的一种压裂液乳液原液，其特征在于：所述油相由如下重量百分比的组分组成：10号白油85％、span80乳化剂10％和吐温60乳化剂5％。
3.根据权利要求2所述的一种压裂液乳液原液，其特征在于：所述水相由如下重量百分比的组分组成：丙烯酰胺17.5％、丙烯酸的水溶盐7.76％、AMPS的水溶性盐5.8％、N,N′-二双丙酮丙酰胺基乙二胺2.9％、余量为水。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种压裂液乳液原液，其特征在于：所述油相与水相的重量比为3:7。
5.根据权利要求4所述的一种压裂液乳液原液，其特征在于：所述原液的粘度为1000-1200mPa.s。
6.根据权利要求5所述的一种压裂液乳液原液，其特征在于：它还包括分子量调节剂和除金属离子剂；所述聚合反应的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物；所述分子量调节剂为甲酸钠和尿素的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种压裂液乳液原液，其特征在于：水相的pH值为6.3-6.5。
8.权利要求1-7任意一项所述的压裂液乳液原液的制法，包括步骤：
向水相中加入分子量调节剂和除金属离子剂，并调节水相的pH值为弱酸性；将其与油相混合搅拌，至混合相的粘度为1000-1200mPa.s，氮气保护，降温至10℃以下，加入引发剂，控制反应温度不超过40℃，反应结束，冷却至室温，得到压裂液乳液原液。
9.一种滑溜水，包括乳液；其特征在于，所述乳液为压裂液乳液原液，压裂液乳液原液的质量分数为0.06-0.12％。
10.一种悬砂压裂液，包括乳液；其特征在于，所述乳液为压裂液乳液原液，压裂液乳液原液的质量分数为1-2％。
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CN116041615A (zh) * 2021-10-28 2023-05-02 中国石油化工股份有限公司 一种压裂液原液及其制备方法和一种压裂液

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