CN112592707A - 一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂及其制备方法、用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，属于油田压裂液技术领域，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71～78％；正丙醇：8～9％；对甲基苯磺酸：14～20％。具有耐矿化度高的优点，采用该稠化剂制得的压裂液具有耐温能力强，可循环利用，破胶彻底无残渣，储层伤害小等优点，能够为高温低孔低渗储层开采提供技术支持。本发明还提供了一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法和用途。

Description

一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂及其制备方法、用途

技术领域

本发明属于油田压裂液技术领域，特别涉及一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂及其制备方法、用途。

背景技术

目前压裂改造仍是油田储层开发最有效的措施之一，常规胍胶压裂液体系是压裂措施改造应用最为广泛的压裂液体系，具有耐温耐剪切能力强、携砂能力强、造缝效果好等系列优点，不过针对一些低孔低渗储层，常规胍胶体系存在分子量大，难以通过小孔孔喉，破胶后残渣含量高，返排困难，对低渗储层伤害严重等问题，难以达到有效改造储层效果。

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液度很低即可携砂，有利于控制缝高，提高缝长。实时压力监测和返排示踪剂研究表明，这种无伤害低粘度压裂液能增加裂缝的有效长度。但普遍存在耐温能力差，破胶不彻底，配液时间长，剩余残液处理困难等不足。

中国石油大学(华东)申请的《清洁压裂液及其应用》，专利号CN101481608，提供种清洁压裂液及其应用，压裂液按质量份组分如下：增稠剂50～80份，水杨酸盐10～35份，破胶剂2～5份。现场应用按质量份将备组份混合后配成2～6％质量百分比的水溶液，搅拌均匀，然后与压裂支撑剂一起打入井下，该压裂液不能循环利用，且没有说明适用的储层温度。大庆油田有限责任公司申请的《无伤害压裂液》，专利号CN1439691，提供一种无伤害压裂液组合物，由主剂十六烷基三甲基溴化胺、助剂水杨酸钠和水配制而成，按重量百分比，十六烷基三甲基溴化胺占0.1～4％，水杨酸钠占0.1～1％，水占95～99.8％。该压裂液不能循环利用，增稠剂六烷基三甲基溴化胺耐温性差，价格较高。陕西海安实业有限责任公司申请的《无伤害清洁压裂液》，专利号CN101298555，提供一种无伤害清洁压裂液，包含烷基季铵盐混合物、反离子盐、低碳醇和水，水的浓度为2～6％，烷基季铵盐混合物、反离子盐、低碳醇按重量比为6∶3∶1，其中烷基季铵盐混合物是小于12个碳烷基季铵盐，12～14个碳烷基季铵盐和16～18个碳烷基季铵盐，以重量比计算短碳链∶中碳链∶长碳链-1∶3∶6，反离子盐为次氯酸钾，低碳醇为乙醇或异丙醇，现场使用浓度为2～6％。该压裂液不能循环利用，增稠剂增稠及耐温能力较差。

因此需要开发一种具备一定耐温能力、耐矿化度高、可循环利用、破胶彻底无残渣，并且对储层伤害小的压裂液和相应的稠化剂，为高温低孔低渗储层开采提供技术支持。

发明内容

为了解决高温低孔低渗储层压裂液返排困难，对低渗储层伤害严重的技术问题，本发明提供了一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，具有耐矿化度高的优点，采用该稠化剂制得的压裂液具有耐温能力强，可循环利用，破胶彻底无残渣，储层伤害小等优点，能够为高温低孔低渗储层开采提供技术支持。

本发明还提供了一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法和用途。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71～78％；正丙醇：8～9％；对甲基苯磺酸：14～20％。

可选的，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71％；正丙醇：9％；对甲基苯磺酸：20％。

可选的，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：78％；正丙醇：8％；对甲基苯磺酸：14％。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法，所述制备方法包括：

以油酸酰胺丙基二甲基叔胺和正丙醇为原料，制备稠化剂基液；

将对甲基苯磺酸溶解在所述稠化剂基液中，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂。

可选的，所述以油酸酰胺丙基二甲基叔胺和正丙醇为原料，制备稠化剂基液，具体包括：

将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至流动状态，后加入正丙醇，获得稠化剂基液。

可选的，所述将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至流动状态，具体包括：

将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至50-60℃，达到流动状态。

可选的，所述将对甲基苯磺酸溶解在所述稠化剂基液中，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂，具体包括：

维持温度在50～60℃，在搅拌条件下加入对甲基苯磺酸，直至溶解，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂在压裂液中的用途。

可选的，在压裂液中，可循环利用清洁压裂液用稠化剂的质量浓度为1.6％-3.5％。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂在高温低孔低渗储层开采中的用途。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.本发明实施例提供的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，稠化剂呈液态而非粉末状，溶解时间快，粘度在2min内可达到稳定，耐矿化度性能好，降低了对配液水质的要求，实现了压裂液返排液的循环利用。

2.本发明实施例提供的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂在压裂液中的用途，压裂液最高耐温可达到130℃，破胶液无残渣，破解彻底不反胶，解决了低孔低渗储层压裂改造过程中，压裂液对地层的伤害。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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它的附图。

图1是本发明可循环利用清洁压裂液用稠化剂制备方法流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

还需要说明的是，本发明中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71～78％；正丙醇：8～9％；对甲基苯磺酸：14～20％。

本发明各成分中：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：分子结构为长链疏水基团和亲水基团，在水中超过临界胶束浓度后，胶束由于疏水作用可形成网状结构，增加液体粘度，在高矿化度水中效果更加明显；当浓度低于临界胶束浓度可实现破胶，且破胶彻底无残渣，油酸酰胺丙基二甲基叔胺用量为71～78％，能够满足稠化剂对于耐温耐剪切性能指标的要求，低于用量耐温耐剪切性能无法满足行业标准。

正丙醇：油酸酰胺丙基二甲基叔胺遇水增稠，需在醇类中溶解，在正丙醇中溶解均匀，无沉淀无分层，正丙醇用量为8～9％时，油酸酰胺丙基二甲基叔胺可以均匀溶解在溶液中，少于用量情况下油酸酰胺丙基二甲基叔胺无法全部溶解，溶液底部有少量沉淀。

对甲基苯磺酸：用于提高表面活性剂耐温能力，同时具有pH响应特点，可通过调节pH值，实现稠化剂的循环利用，对甲基苯磺酸用量为14～20％时，溶液pH值为1.5～2.0，稠化剂遇水可以立即增粘，低于用量稠化剂遇水后交联效果差，粘度低，无法满足要求。

作为一种可选的实施方式，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71％；正丙醇：9％：对甲基苯磺酸：20％。

当储层温度在60～100℃时，稠化剂采用上述化学成分。

作为一种可选的实施方式，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：78％；正丙醇：8％；对甲基苯磺酸：14％。

当储层温度在100～130℃时，稠化剂采用上述化学成分，具有更高的耐温性能，其原理在于油酸酰胺丙基二甲基叔胺的用量决定了稠化剂整体的耐温耐剪切性能，加入越多耐温耐剪切性能约好，但由于成本较高，用量满足储层温度要求即可。

根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法，如图1所示，所述制备方法包括：

以油酸酰胺丙基二甲基叔胺和正丙醇为原料，制备稠化剂基液；

将对甲基苯磺酸溶解在所述稠化剂基液中，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂。

本发明先将两种混合制备成基液，再加入对甲基苯磺酸，原因在于油酸酰胺丙基二甲基叔胺常温状态下是粘稠状固体，需加热至流动状态后加入正丙醇中至溶解均匀，对甲基苯磺酸为白色粉末，同时加入会导致溶解不均匀。

作为一种可选的实施方式，所述以油酸酰胺丙基二甲基叔胺和正丙醇为原料，制备稠化剂基液，具体包括：

将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至流动状态，后加入正丙醇，获得稠化剂基液。

作为一种可选的实施方式，所述将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至流动状态，具体包括：

将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至50-60℃，达到流动状态。

作为一种可选的实施方式，所述将对甲基苯磺酸溶解在所述稠化剂基液中，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂，具体包括：

维持温度在50～60℃，在搅拌条件下加入对甲基苯磺酸，直至溶解，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂。

根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂在压裂液中的用途。

作为一种可选的实施方式，在压裂液中，可循环利用清洁压裂液用稠化剂的质量浓度为1.6％-3.5％，余量可以为海水、自然界淡水、纯水、蒸馏水和去离子水中任意一种或多种混合。

根据不同储层温度，进行耐温耐剪切性能评价，可循环利用清洁压裂液用稠化剂优选出加量为1.6％-3.5％，耐温温度范围80℃-130℃。

根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂在高温低孔低渗储层开采中的用途。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，稠化剂呈液态而非粉末状，溶解时间快，粘度在2min内可达到稳定；

(2)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，耐矿化度性能好，降低了对配液水质的要求，实现了压裂液返排液的循环利用。

(3)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液，pH响应破胶，破胶液无残渣，破解彻底不反胶，原理在于：两性小分子表面活性剂分子结构由长链的疏水基团和亲水基团组成，破胶后完全水化，体系中加入对甲基苯磺酸可以实现稠化剂pH响应，解决了低孔低渗储层压裂改造过程中，压裂液对地层的伤害；

(4)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液，最高耐温可达到130℃。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂及其制备方法、用途进行详细说明。

实施例1

长庆油田采油八厂樊学作业区阳41-XX井，储层温度65℃，采用其他措施井的返排液配制的压裂液施工。可循环利用清洁压裂液用稠化剂加量为1.6％质量比；返排液98.4％质量比。

制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂：油酸酰胺丙基二甲基叔胺按71％，质量比，正丙醇按9％质量比加量，制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂基液。升温至50～60℃，在搅拌条件下加入20％对甲基苯磺酸，充分搅拌溶解，得到可循环利用清洁压裂液用稠化剂。施工过程中，随液罐中的返排液，连续加入可循环利用清洁压裂液用稠化剂即可。

将本实施例压裂液用于低孔低渗石油储层开采：阳41-XX井压前产量0.7t/d，压后2.2t/d，单井日增油1.5t/d，措施效果显著。

实施例2

长庆油田采油五厂黄04-X井，储层温度80℃，采用其他措施井的返排液配制的压裂液施工。可循环利用清洁压裂液用稠化剂加量为1.8％质量比，返排液98.2％质量比。

制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂：油酸酰胺丙基二甲基叔胺按71％，质量比，正丙醇按9％质量比加量，制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂基液。升温至50～60℃，在搅拌条件下加入20％对甲基苯磺酸，充分搅拌溶解，得到可循环利用清洁压裂液用稠化剂。施工过程中，随液罐中的返排液，连续加入可循环利用清洁压裂液用稠化剂即可。

将本实施例压裂液用于低孔低渗石油储层开采：黄04-X井压前不出液，压后日产液8.09m3/d，产油1.76t/d，措施效果显著。

实施例3

长庆油田采油一厂候139-XX井，储层温度80℃，采用其他措施井的返排液配制的压裂液施工。可循环利用清洁压裂液用稠化剂加量为1.8％质量比，返排液98.2％质量比。

制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂：油酸酰胺丙基二甲基叔胺按71％，质量比，正丙醇按9％质量比加量，制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂基液。升温至50～60℃，在搅拌条件下加入20％对甲基苯磺酸，充分搅拌溶解，得到可循环利用清洁压裂液用稠化剂。施工过程中，随液罐中的返排液，连续加入可循环利用清洁压裂液用稠化剂即可。

将本实施例压裂液用于低孔低渗石油储层开采：候139-XX井压前产量0.39t/d，压后1.4t/d，单井日增油1.01t/d，措施效果显著。

实施例4

冀东油南堡作业区NP13-XX井，储层温度130℃，采用清水配制的压裂液施工。可循环利用清洁压裂液各组分重量百分比为：稠化剂，3.5％；返排液96.5％。

制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂：油酸酰胺丙基二甲基叔胺按78％，质量比，正丙醇按8％质量比加量，制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂基液。升温至50～60℃，在搅拌条件下加入14％对甲基苯磺酸，充分搅拌溶解，得到可循环利用清洁压裂液用稠化剂。施工过程中，随液罐中的返排液，连续加入可循环利用清洁压裂液用稠化剂即可。

将本实施例压裂液用于低孔低渗石油储层开采：NP13-XX井施工过程中降阻效果明显，压力平稳，压后日产液量提高3倍以上，措施效果显著。

通过以上实施例可知，本发明的可循环利用清洁压裂液可用于低孔低渗储层的增产改造，具有耐温能力强，可循环利用，破胶彻底无残渣，储层伤害小的优点。

对比例1

冀东油南堡作业区NP13-XX井，储层温度130℃，采用清水配制的压裂液施工。压裂液各组分重量百分比为：稠化剂，3.5％；返排液96.5％。

制备稠化剂：油酸酰胺丙基二甲基叔胺按75％，质量比，正丙醇按8％质量比加量，制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂基液。升温至50～60℃，在搅拌条件下加入17％对甲基苯磺酸，充分搅拌溶解，得到稠化剂。施工过程中，随液罐中的返排液，连续加入稠化剂即可。

将本对比例压裂液用于低孔低渗石油储层开采：NP13-XX井施工过程中降阻效果：施工压力平稳，略高于实施例4，无明显降阻效果。

对比例2

冀东油南堡作业区NP13-XX井，储层温度130℃，采用清水配制的压裂液施工。压裂液各组分重量百分比为：稠化剂，3.5％；返排液96.5％。

制备稠化剂：芥酸酰胺丙基二甲基叔胺按78％，质量比，正丙醇按8％质量比加量，制备可循环利用清洁压裂液用稠化剂基液。升温至50～60℃，在搅拌条件下加入14％无水硫酸钠，充分搅拌溶解，得到稠化剂。施工过程中，随液罐中的返排液，连续加入稠化剂即可。

将本对比例压裂液用于低孔低渗石油储层开采：NP13-XX井施工过程中降阻效果：无降阻效果，施工压力偏高，携砂效果较差。

相关实验：

将实施例1-4及对比例1、2的稠化剂及压裂液各项性能进行检测，结果如下表1所示：

表1实施例1-4及对比例1、2稠化剂及压裂液性能数据

由表1可知：

对比例1与实施例4的区别仅在于：稠化剂各原料配比不同。

对比例2与实施例4的区别仅在于：稠化剂所用原料不同。

对比例1、2制备的稠化剂应用于冀东油南堡作业区NP13-XX井，相比实施例4而言：施工压力高，降阻效果差。

对比例1、2中的稠化剂，相比实施例1-4的稠化剂：耐温耐剪切能力差，携砂效果不佳，其中，对比例1制备的稠化剂中，油酸酰胺丙基二甲基叔胺含量不足78％，不能适用于温度为130℃的储层开采施工。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，稠化剂呈液态而非粉末状，溶解时间快，粘度在2min内可达到稳定；

(2)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，耐矿化度性能好，降低了对配液水质的要求，实现了压裂液返排液的循环利用。

(3)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液，pH响应破胶，破胶液无残渣，破解彻底不反胶，解决了低孔低渗储层压裂改造过程中，压裂液对地层的伤害；

(4)本发明实施例一种可循环利用清洁压裂液，最高耐温可达到130℃。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，其特征在于，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71～78％；正丙醇：8～9％；对甲基苯磺酸：14～20％。

2.根据权利要求1所述的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，其特征在于，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：71％；正丙醇：9％；对甲基苯磺酸：20％。

3.根据权利要求1所述的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂，其特征在于，所述稠化剂的化学成分以质量分数计包括：

油酸酰胺丙基二甲基叔胺：78％；正丙醇：8％；对甲基苯磺酸：14％。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

以油酸酰胺丙基二甲基叔胺和正丙醇为原料，制备稠化剂基液；

将对甲基苯磺酸溶解在所述稠化剂基液中，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂。

5.根据权利要求4所述的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法，其特征在于，所述以油酸酰胺丙基二甲基叔胺和正丙醇为原料，制备稠化剂基液，具体包括：

将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至流动状态，后加入正丙醇，获得稠化剂基液。

6.根据权利要求5所述的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法，其特征在于，所述将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至流动状态，具体包括：

将油酸酰胺丙基二甲基叔胺加热至50-60℃，达到流动状态。

7.根据权利要求5所述的一种可循环利用清洁压裂液用稠化剂的制备方法，其特征在于，所述将对甲基苯磺酸溶解在所述稠化剂基液中，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂，具体包括：

维持温度在50～60℃，在搅拌条件下加入对甲基苯磺酸，直至溶解，获得可循环利用清洁压裂液用稠化剂。

8.一种如权利要求1-3中任一项所述的可循环利用清洁压裂液用稠化剂在压裂液中的用途。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，在压裂液中，可循环利用清洁压裂液用稠化剂的质量浓度为1.6％-3.5％。

10.一种如权利要求1-3中任一项所述的可循环利用清洁压裂液用稠化剂在高温低孔低渗储层开采中的用途。

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