CN111621282B - 一种co2刺激型泡沫压裂液 - Google Patents

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Abstract

本发明属于低渗气田压裂技术领域，具体涉及一种CO2刺激型泡沫压裂液。本发明包括刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水；所述的刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂钠盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水按如下质量百分比配制而成：刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺1.5～4.5％，刺激响应辅剂盐或弱酸小于等于3％，刺激物质为小于等于8％，起泡剂小于等于1％，其余为水。本发明通过刺激物质采用具有无毒、廉价、不易燃烧、易获得等优点的CO2，自组装形成聚集体，从而表现出独特的形状，如胶束、液晶和囊泡等。由于胶束的作用，在水溶液中存在的胶束有效提高了压裂液粘度，从而获得了性能优异的压裂液。

Description

一种CO2刺激型泡沫压裂液
技术领域
本发明属于低渗气田压裂技术领域，具体涉及一种CO2刺激型泡沫压裂液。
背景技术
低渗气田这一地质特征决定了其勘探及开发的难度和费用极大，必须采用更好的増能增产技术才能实现低费用、高产能的开发目的，因此，水力压裂技术正是解决现阶段我国油气开发过程中所面临困难的一项重要技术措施。
泡沫压裂液的提出是水力压裂技术发展过程中的一项重大成就。以CO2为气相的泡沫压裂始于70年代的美国，作为泡沫压裂液的重要组成部分，在它的发展过程中，研究人员也逐渐认识到了其很多性能优于N2泡沫压裂液。其中CO2泡沫压裂液体系较N2泡沫压裂液体系有以下优点：由于CO2比N2更容易溶解于处理液中，因此允许较长时间关井而不致造成过大的气体能量损失；高密度的CO2提供较高的静液柱压力，施工中所需的地面压力低，管线中的摩阻损失就小；压裂液中呈现较低pH值(3.2)的CO2化有助于减少粘土膨胀，降低地层伤害程度。
发明内容
本发明提供了一种CO2刺激型泡沫压裂液，目的在于提供一种能够对压裂液进行二氧化碳刺激响应以提高其粘度，从而获得性能优异的压裂液。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种CO2刺激型泡沫压裂液，包括刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水；所述的刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水按如下质量百分比配制而成：刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺1.5～4.5％，刺激响应辅剂盐或弱酸小于等于3％，刺激物质为小于等于8％，起泡剂小于等于1％，其余为水。
所述长链酰胺丙基二甲基胺采用的是芥酸酰胺丙基二甲基胺、油酸酰胺丙基二甲基胺、硬脂酸酰胺丙基二甲胺或椰油酰胺丙基二甲胺。
所述刺激响应辅剂钠盐采用的是水杨酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
所述刺激响应辅剂弱酸采用的是水杨酸或乙二胺四乙酸。
所述刺激响应辅剂盐或弱酸采用的是水杨酸钠、水杨酸、乙二胺四乙酸或十二烷基苯磺酸钠。
所述刺激物质采用的是二氧化碳。
所述起泡剂采用的是椰油酰胺基丙基甜菜碱。
有益效果：
本发明通过刺激物质采用具有无毒、廉价、不易燃烧、易获得等优点的CO2，自组装形成聚集体，从而表现出独特的形状，如胶束、液晶和囊泡等。由于胶束的作用，在水溶液中存在的胶束会提高压裂液粘度，从而得到了性能优异的压裂液。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明主剂芥酸酰胺丙基二甲胺和辅剂水杨酸在100℃下体系抗剪切性测试的结果示意图；
图2是本发明主剂芥酸酰胺丙基二甲胺和辅剂水杨酸钠在100℃下体系抗剪切性测试的结果示意图；
图3是本发明主剂油酸酰胺丙基二甲胺和辅剂水杨酸在100℃下体系抗剪切性测试的结果示意图；
图4是将100mL本发明的压裂液中加入30mL的20/40目陶粒充分搅拌，搅拌均匀后的结果示意图；
图5是将100mL本发明的压裂液中加入30mL的20/40目陶粒充分搅拌，搅拌均匀后在90℃恒温水浴锅中静置1min的结果示意图；
图6是将100mL本发明的压裂液中加入30mL的20/40目陶粒充分搅拌，搅拌均匀后在90℃恒温水浴锅中静置3min的结果示意图；
图7是将100mL本发明的压裂液中加入30mL的20/40目陶粒充分搅拌，搅拌均匀后在90℃恒温水浴锅中静置5min的结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种CO2刺激型泡沫压裂液，包括刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水；所述的刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂钠盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水按如下质量百分比配制而成：刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺1.5～4.5％，刺激响应辅剂盐或弱酸小于等于3％，刺激物质为小于等于8％，起泡剂小于等于1％，其余为水。
在实际使用时，刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺，在刺激响应辅剂盐或弱酸的辅助作用下，通过刺激物质的触发作用，进行可逆转的转化，自组装形成聚集体，从而表现出独特的胶束、液晶和囊泡等形状，由于胶束的作用，在水溶液中存在的胶束会使粘度增加；加入刺激响应辅剂能够有效提高其抗温抗剪切性能，从而是本发明的性能优异。
实施例二：
一种CO2刺激型泡沫压裂液，与实施例一不同之处在于：所述长链酰胺丙基二甲基胺采用的是芥酸酰胺丙基二甲基胺、油酸酰胺丙基二甲基胺、硬脂酸酰胺丙基二甲胺或椰油酰胺丙基二甲胺。
优选的是所述刺激响应辅剂钠盐采用的是水杨酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
优选的是所述刺激响应辅剂弱酸采用的是水杨酸或乙二胺四乙酸。
优选的是所述刺激物质采用的是二氧化碳。
优选的是所述起泡剂采用的是椰油酰胺基丙基甜菜碱。
在实际使用时，在实际使用时，由于二氧化碳比N2更容易溶解于处理液中，因此允许较长时间关井而不致造成过大的气体能量损失；高密度的CO2提供较高的静液柱压力，施工中所需的地面压力低，管线中的摩阻损失就小；压裂液中呈现较低pH值(3.2)的CO2化有助于减少粘土膨胀，降低地层伤害程度。
粘弹性两性离子表面活性剂在较宽的温度范围内稳定了超低水含量的C/W(二氧化碳/水)泡沫，粘弹性二胺表面活性剂也稳定了C/W 泡沫适用于各种盐度和温度范围内的应用。
使用CO2作为触发剂，由于具有无毒、廉价、不易燃烧、易获得等优点。此外，表面活性剂的自组装可以形成聚集体，从而表现出独特的胶束、液晶和囊泡形状。由于胶束的作用，在水溶液中存在的胶束会使粘度增加。
由缠结的蠕虫状胶束组成的粘弹性水相提高了C/W泡沫的稳定性。因此，基于CO2可切换表面活性剂和蠕虫状胶束的形成。一般来说，C/W泡沫是表面活性剂和CO2的混合物，用表面活性剂稳定CO2气相在连续液相中的分散。
实施例三：
研究本技术方案的压裂液的抗温性。
本实施例提供了一种CO2刺激型泡沫压裂液，由以下重量百分比的物质组成：芥酸酰胺丙基二甲基胺2.5％，水杨酸0.8％，二氧化碳 6％，起泡剂椰油酰胺基丙基甜菜碱为0.5％，水为90.2％。
将上述比例制成的二氧化碳刺激型泡沫压裂液，测试在100℃下的流变性能，经检验测量，随着剪切时间的增加，粘度不断降低，剪切30min后粘度为30mPa·s，说明该体系的抗高温，抗剪切效果较好，结果如图1所示。
再将按上述比例配制好的100mL压裂液中加入30mL的20/40目陶粒充分搅拌，搅拌均匀后马上在90℃恒温水浴锅中静置1min， 3min，5min来考察体系携砂性能，结果见图4～7所示；结果表明，本发明的携砂性能良好。
实施例四：
本实施例提供了一种CO2刺激型泡沫压裂液，由以下重量百分比的物质组成：芥酸酰胺丙基二甲基胺3.5％，水杨酸钠1.3％，二氧化碳6％，起泡剂椰油酰胺基丙基甜菜碱为0.5％，水为88.7％，测试100℃下粘度的变化情况，测试结果如图2所示。
本实施例的二氧化碳刺激型泡沫压裂液的流变性能，经检验测量，随着剪切时间的增加，粘度保持在15mPa·s左右。
实施例五：
本实施例提供了一种CO2刺激型泡沫压裂液，由以下重量百分比的物质组成：油酸酰胺丙基二甲基胺2.5％，水杨酸0.9％，二氧化碳 6％，起泡剂椰油酰胺基丙基甜菜碱为0.5％，水为90.1％，测试100℃下粘度的变化情况，如图3所示。
本实施例的二氧化碳刺激型泡沫压裂液的流变性能，经检验测量，随着剪切时间的增加，粘度保持在48mPa·s左右，说明该体系的抗高温，抗剪切效果较好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种CO2刺激型泡沫压裂液，其特征在于：包括刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水；所述的刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺、刺激响应辅剂钠盐或弱酸、刺激物质、起泡剂和水按如下质量百分比配制而成：刺激响应主剂长链酰胺丙基二甲基胺1.5～4.5%，刺激响应辅剂盐或弱酸小于等于3%，刺激物质为小于等于8%，起泡剂小于等于1%，其余为水；
所述刺激响应辅剂弱酸采用的是水杨酸或乙二胺四乙酸；
所述刺激物质采用的是二氧化碳；
所述起泡剂采用的是椰油酰胺基丙基甜菜碱。
2.如权利要求1所述的一种CO2刺激型泡沫压裂液，其特征在于：所述长链酰胺丙基二甲基胺采用的是芥酸酰胺丙基二甲基胺、油酸酰胺丙基二甲基胺、硬脂酸酰胺丙基二甲胺或椰油酰胺丙基二甲胺。
3.如权利要求1所述的一种CO2刺激型泡沫压裂液，其特征在于：所述刺激响应辅剂钠盐采用的是水杨酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
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