CN113684015A - 一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法 - Google Patents
一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113684015A CN113684015A CN202110993023.7A CN202110993023A CN113684015A CN 113684015 A CN113684015 A CN 113684015A CN 202110993023 A CN202110993023 A CN 202110993023A CN 113684015 A CN113684015 A CN 113684015A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- self
- foam
- fracturing fluid
- agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 119
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 56
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 48
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 38
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 26
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 24
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920002310 Welan gum Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 30
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 29
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Inorganic materials [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 25
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 23
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 18
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L magnesium chloride Substances [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 16
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 8
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 8
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 7
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical group [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- -1 alkenyl sulfonate Chemical compound 0.000 claims description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 claims description 2
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000373 fatty alcohol group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- 230000015784 hyperosmotic salinity response Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 7
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 7
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 6
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CAMXVZOXBADHNJ-UHFFFAOYSA-N ammonium nitrite Chemical group [NH4+].[O-]N=O CAMXVZOXBADHNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000004872 foam stabilizing agent Substances 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- YYEHOLBIXGDEGT-UHFFFAOYSA-N ethenoxyethene;sulfuric acid Chemical compound C=COC=C.OS(O)(=O)=O YYEHOLBIXGDEGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 1
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 description 1
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 description 1
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/70—Compositions for forming crevices or fractures characterised by their form or by the form of their components, e.g. foams
- C09K8/703—Foams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/665—Compositions based on water or polar solvents containing inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/86—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
- C09K8/88—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
- C09K8/90—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds of natural origin, e.g. polysaccharides, cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
- C09K2208/12—Swell inhibition, i.e. using additives to drilling or well treatment fluids for inhibiting clay or shale swelling or disintegrating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一种耐高温高盐自生泡沫压裂液，按照重量百分比100％计，包括以下原料：24～46wt％自生气剂、0.05～0.2wt％催化剂、0.2～0.5wt％起泡剂、0.03～0.07wt％稳泡剂、0.5～2wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。自生气剂包括氯化铵和亚硝酸钠，二者质量比为1:1～1.3。稳泡剂包括定优胶或威兰胶的一种或者二者的混合物。本发明提供的自生泡沫压裂液耐温耐盐性强，在130～150℃之间能保持优良的稳泡性。同时，本发明还公开了所述自生泡沫压裂液在高温高压下的制备方法，所述自生泡沫压裂液无需注气设备与高速搅拌，可在高温高压条件下自发生成，避免了自生泡沫压裂液性能评价的误差。
Description
技术领域
本发明属于水力压裂领域，尤其涉及一种耐高温高盐自生泡沫压裂液体系及其制备方法。
背景技术
泡沫是一种气液两相的热力学不稳定分散体系，在石油开采的水力压裂领域中，常作为压裂液携带支撑剂进入地层，是非常具有发展前景的水力压裂工作液之一。目前已经提出自生泡沫压裂液，其不仅兼具泡沫压裂液粘度高、携砂好、滤失小、返排快的优点，还能克服常规泡沫压裂液地层施工复杂，井筒摩阻大的缺点。
然而，泡沫的高温稳定性一直都是限制泡沫压裂液进一步应用在深层和超深层非常规油气资源的问题。同时，目前常用的自生泡沫压裂液体系在自生气体产生的同时，还会产生大量热量和盐类物质，使得该体系的温度和盐类环境进一步恶劣。因此，自生泡沫压裂液在高温高盐的地层中，不仅难以保持稳定性，且起泡性也会受到制约。若自生泡沫压裂液无法有效起泡和稳泡，则无法携带支撑剂，严重会造成砂堵等现场事故。
目前主要提高泡沫稳定性的方法是加入聚合物，例如天然瓜胶、聚丙烯酰胺、黄原胶等，但是这类物质都存在耐温耐盐有限，用量大，起泡性差，对地层伤害高等问题。目前还没有一种自生泡沫压裂液体系在低浓度的稳泡剂下，既能在保证自生泡沫的高温高压起泡性，又能保证自生泡沫的高温高压稳泡性。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，采用自生气剂产生大量泡沫，并结合低浓度的生物多糖作为稳泡剂，形成一种耐高温高盐自生泡沫压裂液体系。该体系在具有良好起泡性的同时，还具有耐高温高盐的特性，克服了传统自生泡沫压裂液起泡性和耐温性耐盐不能兼得的缺点。
同时，本发明还提供一种上述耐高温高盐自生泡沫压裂液体系的制备方法。
为了实验以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种耐高温高盐自生泡沫压裂液体系，由以下质量百分含量的组分组成：24～46wt％自生气剂、0.05～0.2wt％催化剂、0.2～0.5wt％起泡剂、0.03～0.07wt％稳泡剂、0.5～2wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。
优选的，所述的自生气剂为亚硝酸铵和氯化铵，二者的质量比为1:1～1.3。
优选的，所述的催化剂为盐酸、柠檬酸、醋酸中的至少一种，催化剂的主要作用为促进自生气剂之间的氧化还原反应。
优选的，所述的起泡剂为阴离子表面活性剂和阴非离子表面活性剂的混合物，质量比为4:1～1:4。
优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种。
优选的，所述阴非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
优选的，所述的稳泡剂为威兰胶或定优胶中的一种或二者的混合物，可以起到提高液体粘度并延长泡沫半衰期的作用。
优选的，所述的黏土稳定剂为氯化钾。
优选的，所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成，总矿化度都为4579mg·L-1。
本发明还公开了一种耐高温高盐自生泡沫压裂液体系的制备方法，按照以下步骤制备，如图1所示：
步骤1：常温下将3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1的MgCl2加入去离子水中搅拌均匀制备成矿化水，按体积比1:1平均分成两份；
步骤2：在其中一份矿化水中加入24～40％wt％自生气剂氯化铵、0.06～0.14wt％稳泡剂、0.1～0.4wt％催化剂，充分搅匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将可视化高温高压反应釜内温度提高至110～130℃，压力提高至2～10MPa；
步骤4：在另外一份矿化水中加入所述24～32wt％自生气剂亚硝酸钠、0.4～1wt％起泡剂和1～4wt％黏土稳定剂，充分搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
(1)自生泡沫压裂液体系会自发放热和生成盐类，对泡沫的耐温耐盐性提出了更高的要求。本发明提供的稳泡剂采用的是威兰胶和定优胶中的一种或者二者的混合物。此稳泡剂属于微生物多糖，与体系中的其他添加剂具有良好的配伍性，且耐温和耐盐性极强。特别是定优胶，其在150℃温度下的粘度也不受影响，大大保证了自生泡沫压裂液在高温下的稳定性。同时该稳泡剂所需要的用量远低于常规聚合物稳泡剂，不仅节约了成本，而且降低了对地层的不可逆伤害。
(2)本发明提供的自生泡沫压裂液的生产环境更接近地层高温高压高盐的真实情况。泡沫在可视化高温高压反应釜中生成后，可直接测量该体系的起泡性和稳泡性。现有的自生泡沫体系，自生气剂一旦混合以后，则会立马发生氧化还原反应，自发产生出氮气气体和大量热量，因此在现有技术中，自生泡沫压裂液的评价大多都是在常压或者低压环境中进行的。有在高压下的自生泡沫压裂液，皆采用先混合再密封加压的方法，这会导致自生泡沫性能评价上的时间误差。本发明涉及的自生泡沫压裂液制备方法，可以在保证高温高压环境之后，再将自生气剂亚硝酸钠和氯化铵混合，保证了在高温高压下自生热气产生的同时，立马在高温高压环境下评价泡沫的生成。
(3)本发明提供的耐高温高盐自生泡沫压裂液，在制备的时候无需搅拌，也无需采用多孔介质作为泡沫发生器产生泡沫。在高温高压的环境中，混合物液体在可视化高温高压反应釜中混合以后，就会立马产生泡沫。在实际工程的使用中，该耐高温高盐自生泡沫压裂液一方面可以减少压裂施工的成本，另一方面其优秀的起泡和稳泡性能也能保证支撑剂的良好输运，防止砂堵事故的发生。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种耐高温高盐自生泡沫压裂液的制备方法流程图；
图2是可视化高温高压反应釜中自生泡沫压裂液的生成情况；
图3是不同温度下泡沫体积随时间的变化图；
图4是高温高压下不同稳泡剂下的泡沫体积随时间的变化图；
图5是稳泡剂与表面活性剂协同稳定泡沫界面的示意图；
图6是高温高压下定优胶浓度对泡沫体积的影响图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
常温下，将24.5％自生气剂和0.1wt％催化剂盐酸均匀溶解在100ml的去离子中，搅拌均匀得到混合液，其中自生气剂亚硝酸钠占13.8wt％，自生气剂氯化铵占10.7wt％。通过微波加热炉迅速将混合液温度升高至60℃后，停止加热。通过微波加热炉的热电偶测试混合液的温度。
混合液的温度在10分钟后升高至最高温度86.2℃，比原始体系的温度高出26.2℃。
实施例2
常温下，将24.5％自生气剂和0.1wt％催化剂盐酸均匀溶解在100ml的去离子中，搅拌均匀得到混合液，其中自生气剂亚硝酸钠占13.8wt％，自生气剂氯化铵占10.7wt％。通过微波加热炉迅速将混合液温度升高至70℃后，停止加热。通过微波加热炉的热电偶测试混合液的温度。
混合液的温度在5分钟后升高至最高温度94.7℃，比原始体系的温度高出24.7℃。
通过实施例1-2可以看出，自生气剂亚硝酸钠和氯化铵在高温下混合后，会在短时间释放出大量热量，从而快速提高混合液的温度，这对自生泡沫压裂液体系的起泡剂和稳泡剂都提出了更高的耐温要求。
实施例3
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.05wt％稳泡剂定优胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1:1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至110℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
实施例4
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.05wt％稳泡剂定优胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1:1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至120℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
实施例5
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.05wt％稳泡剂定优胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1:1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至130℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
针对实施例3-5，观察和测量自生泡沫压裂液在高温高压下泡沫体积随时间的变化，实验结果如下表1。
表1自生泡沫压裂液的起泡性能
图3是不同温度下泡沫体积随时间的变化曲线。如图3所示，在高温高盐条件下，由定优胶稳定下的自生泡沫压裂液可以在130℃下长时间保持泡沫的稳定，且由于自生气放热的存在，体系的实际温度至少可以达到150℃左右。
实施例6
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.05wt％稳泡剂威兰胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1：1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至120℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
图4是高温高压下不同稳泡剂下的泡沫体积随时间的变化图。从图4可以看出，相同浓度稳泡剂条件下，定优胶的起泡效果和稳泡效果都要优于威兰胶，这是因为定优胶在空间上能形成双螺旋的结构，这种结构可以通过氢键、空间位阻和静电排斥力保持稳定，这就可以解释定优胶在高温高盐的情况下为何也可以保持良好的稳泡性。
图5是稳泡剂和表面活性剂协同稳定泡沫气液界面的示意图。定优胶和威兰胶都是阴离子型聚合物，与阴离子表活性剂和阴非离子表面活性剂都具有良好的配伍性。在自生泡沫压裂液的体系中，表面活性剂降低气液界面的表面张力，形成了起泡性能优秀的泡沫，而稳泡剂则具有双螺旋的结构，在溶液中可以形成三维网状的粘弹性流体，不仅提高了体相溶液的粘度，还使得液膜具有较强的机械强度，从而可以延缓高温高盐环境下泡沫的析水、并聚和破裂。
实施例7
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.03wt％稳泡剂定优胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1：1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至110℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
实施例8
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.07wt％稳泡剂定优胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1：1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至110℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
图6是高温高压下定优胶浓度对泡沫体积的影响图。如图6所示，在稳泡剂定优胶0.03～0.07wt％的浓度范围内，自生泡沫压裂液在高温高压高盐的条件下，都具有良好的起泡性和稳泡性。虽然定优胶的水溶液是高粘液体，在一定程度上会降低自生泡沫压裂液的起泡性。然而，由于定优胶优秀的分子结构，低浓度下的定优胶可以兼具起泡和稳泡的效果。
实施例9
本实施例的耐高温高盐自生泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：36.7％自生气剂、0.01％催化剂盐酸、0.5wt％起泡剂、0.03wt％稳泡剂定优胶、0.03wt％稳泡剂威兰胶，1wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。其中自生气剂亚硝酸钠占20.7wt％，自生气剂氯化铵占16wt％；其中起泡剂α-烯基磺酸钠占0.3wt％，起泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠占0.2wt％。所述矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成。
制备方法如下：
步骤1：常温下将NaCl、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2加入去离子水中配置成200ml矿化水，然后按照体积比1：1平均分成两份100ml的矿化水。
步骤2：向步骤1中的其中一份100ml的矿化水中加入自生气剂氯化铵、稳泡剂、催化剂，充分搅拌均匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将步骤2中的可视化高温高压反应釜内温度提高至110℃，压力提高至5MPa；
步骤4：将步骤1中的另外一份100ml矿化水中加入自生气剂亚硝酸钠、起泡剂和黏土稳定剂，搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
实例9所得到的高温高压泡沫最大体积为170ml，在半小时候后还能保持130ml左右的泡沫体积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法，其特征在于，包括以下原料：24～46wt％自生气剂、0.05～0.2wt％催化剂、0.2～0.5wt％起泡剂、0.03～0.07wt％稳泡剂、0.5～2wt％黏土稳定剂，其余为矿化水。矿化水由3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1MgCl2配置而成，总矿化度都为4579mg·L-1。
2.根据权利要求1所述的耐高温高盐的自生泡沫压裂液体系，其特征在于，所述的自生气剂为亚硝酸钠和氯化铵的混合物，其质量比为1:1～1.3。
3.根据权利要求1所述的耐高温高盐的自生泡沫压裂液体系，其特征在于，所述的稳泡剂为定优胶、威兰胶中的一种或二者的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐高温高盐的自生泡沫压裂液体系，其特征在于，
所述的催化剂为盐酸、柠檬酸、醋酸中的至少一种；
所述的起泡剂为阴离子表活性剂和阴非离子表面活性剂的混合物，其质量比为4:1～1:4；阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种；阴非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中；
所述黏土稳定剂为氯化钾。
5.根据权利要求1所述的耐高温高盐自生泡沫压裂液体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：常温下将3617mg·L-1的NaCl、744mg·L-1的NaHCO3、135mg·L-1的Na2SO4、47mg·L-1的CaCl2和36mg·L-1的MgCl2加入去离子水中搅拌均匀制备成矿化水，按体积比1:1平均分成两份；
步骤2：在其中一份矿化水中加入24～40％wt％自生气剂氯化铵、0.06～0.14wt％稳泡剂、0.1～0.4wt％催化剂，充分搅匀后将其转移至可视化高温高压反应釜；
步骤3：将可视化高温高压反应釜内温度提高至110～130℃，压力提高至2～10MPa；
步骤4：在另外一份矿化水中加入所述24～32wt％自生气剂亚硝酸钠、0.4～1wt％起泡剂和1～4wt％黏土稳定剂，充分搅拌均匀后由高压泵将其转移至可视化高温高压反应釜内即可，无需搅拌。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110993023.7A CN113684015A (zh) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110993023.7A CN113684015A (zh) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113684015A true CN113684015A (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=78583228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110993023.7A Pending CN113684015A (zh) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113684015A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114479820A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-13 | 四川申和新材料科技有限公司 | 一种可实时控制的自生热复合泡沫压裂液及现场施工方法 |
| CN115746820A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-07 | 泰坦(天津)能源技术有限公司 | 一种耐高温二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用 |
| CN116218501A (zh) * | 2021-12-02 | 2023-06-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种发泡液、泡沫驱油实现方法及应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4846277A (en) * | 1987-06-05 | 1989-07-11 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Continuous process of hydraulic fracturing with foam |
| US20060166837A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Lijun Lin | Methods of treating subterranean formations with heteropolysaccharides based fluids |
| CN1927993A (zh) * | 2006-09-29 | 2007-03-14 | 山东大学 | 高温地层自生泡沫组合物及其在稠油开采中的应用 |
| CN102627960A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-08 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 自生气泡沫压裂液及其生产方法和使用方法 |
| CN104017556A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-03 | 中国石油大学(华东) | 一种自生热泡沫体系及其制备方法与应用 |
| US20170240804A1 (en) * | 2014-10-27 | 2017-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Foam Composition |
| CN112195022A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-08 | 陕西延长石油（集团）有限责任公司 | 一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂及其制备方法与应用 |
| US20210024813A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Saudi Arabian Oil Company | Compositions for treating a subterranean formation with a foamed system and corresponding methods |
-
2021
- 2021-08-25 CN CN202110993023.7A patent/CN113684015A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4846277A (en) * | 1987-06-05 | 1989-07-11 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Continuous process of hydraulic fracturing with foam |
| US20060166837A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Lijun Lin | Methods of treating subterranean formations with heteropolysaccharides based fluids |
| CN1927993A (zh) * | 2006-09-29 | 2007-03-14 | 山东大学 | 高温地层自生泡沫组合物及其在稠油开采中的应用 |
| CN102627960A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-08 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 自生气泡沫压裂液及其生产方法和使用方法 |
| CN104017556A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-03 | 中国石油大学(华东) | 一种自生热泡沫体系及其制备方法与应用 |
| US20170240804A1 (en) * | 2014-10-27 | 2017-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Foam Composition |
| US20210024813A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Saudi Arabian Oil Company | Compositions for treating a subterranean formation with a foamed system and corresponding methods |
| CN112195022A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-08 | 陕西延长石油（集团）有限责任公司 | 一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张颖等: "自生气类泡沫压裂液的研制与性能评价", 《精细石油化工进展》 * |
| 赵修太等: "高温高盐油藏常用起泡剂研究进展", 《材料导报》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116218501A (zh) * | 2021-12-02 | 2023-06-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种发泡液、泡沫驱油实现方法及应用 |
| CN114479820A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-13 | 四川申和新材料科技有限公司 | 一种可实时控制的自生热复合泡沫压裂液及现场施工方法 |
| CN114479820B (zh) * | 2022-02-10 | 2023-09-01 | 四川申和新材料科技有限公司 | 一种可实时控制的自生热复合泡沫压裂液及现场施工方法 |
| CN115746820A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-07 | 泰坦(天津)能源技术有限公司 | 一种耐高温二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用 |
| CN115746820B (zh) * | 2022-11-04 | 2024-02-02 | 泰坦(天津)能源技术有限公司 | 一种耐高温二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113684015A (zh) | 一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法 | |
| US10793763B2 (en) | Ultra-dry three-phase flue gas foam for oil-gas fields and preparation method thereof | |
| CA2826313C (en) | Method of recycling fracturing fluids using a self-degrading foaming composition | |
| CN106431052B (zh) | 稳泡剂组合物及其应用和泡沫水泥浆及其添加剂组合物和应用 | |
| CN103525387B (zh) | 泡沫水泥浆体系及组成 | |
| CN105733547A (zh) | 一种抗高温低摩阻加重清洁压裂液及其制备方法 | |
| WO2017050024A1 (zh) | 一种油气田用新型无机微细颗粒强化泡沫体系及其制备方法 | |
| CN110551493B (zh) | 一种凝胶泡沫携带改性二硫化钼体系的制备方法 | |
| CN115612021B (zh) | 一种非常规储层水力压裂用纳米减阻剂及其制备方法 | |
| CN104927817A (zh) | 一种三相自生泡沫堵水剂 | |
| CN114716992A (zh) | 一种抗盐耐温型稠油乳化降粘剂及其制备方法 | |
| CN102732234A (zh) | 抗盐抗温微泡沫水基钻井液 | |
| CN113684016A (zh) | 一种超耐盐悬浮滑溜水降阻剂及其制备方法 | |
| CN106350053A (zh) | 一种速溶型海水基高温压裂液 | |
| CN106085404A (zh) | 一种低伤害、超低浓度瓜胶压裂液体系、制备方法及应用 | |
| CN109439307A (zh) | 一种油气田用石墨烯铠甲强化的泡沫体系及其制备方法 | |
| CN111039819A (zh) | 一种耐温耐盐型粘弹性表面活性剂及其制备方法和应用 | |
| CN111056784B (zh) | 一种用于水合物固井的水泥浆及其制备方法 | |
| CN107794031B (zh) | 一种适用于低压贫含水煤层气井的氮气泡沫压裂液体系 | |
| CN106978156B (zh) | 一种高温降粘起泡剂组合物和高温降粘起泡剂及其制备方法 | |
| CN111876138B (zh) | 碳基增粘剂及其制备方法和应用 | |
| CN105670592A (zh) | 一种稠油乳化剂及其制备方法 | |
| CN112920320A (zh) | 一种耐盐型压裂减阻剂及其制备方法 | |
| CN113136197B (zh) | 一种加重压裂液及其制备方法 | |
| CN115651630A (zh) | 一种二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211123 |