CN115216285A - 一种清洁压裂液组合物和清洁压裂液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油气田渗吸采油开发技术领域，公开了一种清洁压裂液组合物和清洁压裂液及其应用。所述清洁压裂液组合物包括低共熔溶剂，所述低共熔溶剂的制备方法包括：将氢键受体和氢键供体接触进行反应得到的；且以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为0.5‑5重量％。该清洁压裂液组合物中采用低共熔溶剂，极大的提高了清洁压裂液的渗吸效率，且该低共熔溶剂制备简单、绿色环保、稳定性强。

Description

一种清洁压裂液组合物和清洁压裂液及其应用
技术领域
本发明涉及油气田渗吸采油开发技术领域，具体地涉及一种清洁压裂液组合物和清洁压裂液及其应用。
背景技术
近年来，由于不断的开采，导致常规油气储量的日益减少，于是人们将目光聚焦于储量丰富的低渗透油气资源。但是低渗透油气藏渗透率低，非均质强，孔隙度低，导致油气开采难度大，产量低。
目前水力压裂已成为低渗透油气藏增产的主要手段。目前对于低渗透油气储层所能达到采收率仅为5-13％，亟需进一步提高采收率，而渗吸采油就是提高低渗透油藏采收率的方式之一。此外，传统水基压裂液通常采用天然植物胶或合成聚合物作为增黏剂，破胶液中含有大量残渣，在地层中必然会导致地层的堵塞，影响地层渗透率，导致油气产能降低。而清洁压裂液对地层伤害小，不含高分子聚合物、交联剂，配液简单，携砂性能好，易反排，成为低渗透油气田开发的新选择。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的清洁压裂液的渗吸效率低的缺陷问题，提供一种清洁压裂液组合物和清洁压裂液及其应用，该清洁压裂液组合物中采用低共熔溶剂，极大的提高了清洁压裂液的渗吸效率，且该低共熔溶剂制备简单、绿色环保、稳定性强。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种清洁压裂液组合物，其中，所述清洁压裂液组合物包括低共熔溶剂，所述低共熔溶剂的制备方法包括：将氢键受体和氢键供体接触进行反应得到的；且以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为0.5-5重量％。
本发明第二方面提供一种由前述所述的组合物制备得到的清洁压裂液。
本发明第三方面提供了一种前述所述的清洁压裂液在低渗透油气储层的渗吸采油作业中的应用。
通过上述技术方案，本发明采用低共熔溶剂，极大的提高了清洁压裂液的渗吸效率，且该低共熔溶剂制备简单、绿色环保、稳定性强。
附图说明
图1是丙二醇及氯化胆碱-丙二醇(1:2)氢核磁谱图；
图2是实施例1和对比例1的清洁压裂液体系的粘度及渗吸效率关系图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如前所述，本发明提供了一种清洁压裂液组合物，其中，所述清洁压裂液组合物包括低共熔溶剂，所述低共熔溶剂的制备方法包括：将氢键受体和氢键供体接触进行反应得到的；且以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为0.5-5重量％。
本发明的发明人发现：低共熔溶剂是由氢键供体与氢键受体形成的一类共晶混合物，其熔点远低于单组分的熔点。低共熔溶剂通常在室温下成液态。作为新一代离子液体，低共熔溶剂具有无毒、易生物降解等优点，同时具有降低油水界面张力和改变储层润湿性能的作用。本发明的发明人发现清洁压裂液中采用低共熔溶剂，由于低共熔溶剂组分可以与清洁压裂液中的胶束形成相互作用(如氢键)从而提升压裂液的流变性能，此外低共熔溶剂能够降低油水界面张力、改变储层润湿性能，使清洁压裂液在破胶后能够通过自发渗吸进入岩石的细微孔道中，剥离孔道中的原油，从而实现提高采收率的目的。
根据本发明，优选情况下，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为1-3重量％；更优选情况下，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为2-3重量％。在本发明中，控制所述低共熔溶剂的用量，能够提高清洁压裂液的渗吸效率；如果所述低共熔溶剂的用量过低，则由于低共熔溶剂组分浓度较低，导致对清洁压裂液粘度及渗吸效率提高不明显；如果所述低共熔溶剂的用量过高，则由于过量的低共熔溶剂不会明显提升压裂液的性能，导致高成本、低收益的问题。
根据本发明，所述低共熔溶剂的-10℃至28℃。
根据本发明，所述氢键受体和所述氢键供体的用量的摩尔比为1：(0.5-5)，优选为1：(1-3)。
根据本发明，所述氢键受体选自氯化胆碱、甜菜碱、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵和四丁基氯化铵中的一种或多种；优选情况下，所述氢键受体选自氯化胆碱、四乙基氯化铵和四丙基氯化铵中的一种或多种。
根据本发明，所述氢键供体选自对甲基苯磺酸、尿素、丙二醇、丙二酸、柠檬酸和酒石酸中的一种或多种；优选情况下，所述氢键供体选自对甲基苯磺酸、尿素、丙二醇和丙二酸中的一种或多种。
根据本发明，所述反应的条件包括：温度为80-110℃，时间为1-3h；优选情况下，温度为90-100℃，时间为1-2h。
根据本发明，所述清洁压裂液组合物还包括表面活性剂、盐和水；且以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述表面活性剂的用量为0.5-3重量％，所述盐的用量为0.1-3重量％，所述水的用量为87-98.8重量％；优选情况下，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述表面活性剂的用量为0.5-2重量％，所述盐的用量为0.5-2重量％，所述水的用量为87-97重量％；更优选情况下，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述表面活性剂的用量为1-2重量％，所述盐的用量为0.5-1重量％，所述水的用量为94-96.5重量％。
在本发明中，需要说明的是：所述清洁压裂液组合物中各个组分的总量为百分之百。
根据本发明，所述表面活性剂选自十六烷基酰胺羟丙基磺基甜菜碱、硬脂酰胺羟丙基磺基甜菜碱、油酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱、芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱和椰油酰胺羟丙基磺基甜菜碱中的一种或多种；优选情况下，所述表面活性剂选自硬脂酰胺羟丙基磺基甜菜碱、芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱和椰油酰胺羟丙基磺基甜菜碱中的一种或多种。
根据本发明，所述盐选自水杨酸钠、对甲苯磺酸钠、石油磺酸盐和乙烯基磺酸钠中的一种或多种；优选情况下，所述盐选自杨酸钠、对甲苯磺酸钠和石油磺酸盐中的一种或多种。
本发明第二方面提供了一种由前述所述的清洁压裂液组合物制备得到的清洁压裂液。
根据本发明，采用所述的清洁压裂液组合制备清洁压裂液的方法包括：将表面活性剂、低共熔溶剂、盐依次加入到水中，室温下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液。
在本发明中，将表面活性剂、低共熔溶剂、盐依次加入到水中，具有快速配制的优点。
在本发明中，对于搅拌条件没有具体限定，只要搅拌均匀即可，优选情况下，搅拌速率为300-500转/分。
本发明第三方面提供了一种前述所述的清洁压裂液在低渗透油气储层的渗吸采油作业中的应用。
根据本发明，将清洁压裂液用于低渗透油气储层的渗吸采油作业，所述清洁压裂液对低渗透油气储层进行压裂改造，该压裂液破胶后的破胶液作为渗吸剂对储层进行渗吸采油。
根据本发明，低渗透油气储层为渗透率小于50mD，结构成熟度低，非均质性强的储层。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
清洁压裂液的粘度通过德国ThermoFisher公司的Haake MARS 60流变仪测试；
接触角通过上海中晨数字技术设备有限公司的JC2000D2接触角分析仪测试；
界面张力通过美国Kono公司的TX 500C界面张力仪测得；
表面活性剂购自上海银聪新材料科技有限公司；盐、氢键供体及氢键受体购自上海麦克林生化科技有限公司。
实施例1
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
通过以下步骤制备清洁压裂液：
(1)将物质的量的摩尔比为1:2的氯化胆碱与丙二醇混合后，在90℃下加热在搅拌速率为400转/分的条件下搅拌1h，得到低共熔溶剂；其中，该低共熔溶剂的熔点为-5℃；
(2)将1％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，2％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与0.5％重量份的水杨酸钠依次加入到96.5％重量份的水中，室温下在搅拌速率为300转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
实施例2
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
通过以下步骤制备清洁压裂液：
(1)将物质的量的摩尔比为1:2的四丁基氯化铵与对甲基苯磺酸混合后，在90℃下加热在搅拌速率为400转/分的条件下搅拌1.5h，得到低共熔溶剂；其中，该低共熔溶剂的参数为16℃；
(2)将2％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，3％重量份的低共熔溶剂(四丁基氯化铵-对甲基苯磺酸)与0.5％重量份的石油基磺酸盐依次加入到94.5％重量份的水中，室温下在搅拌速率为300转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
实施例3
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
通过以下步骤制备清洁压裂液：
(1)将物质的量的摩尔比为1:2的氯化胆碱与丙二醇混合后，在80℃下加热在搅拌速率为300转/分的条件下搅拌1h，得到低共熔溶剂；其中，该低共熔溶剂的熔点为-6℃；
(2)将2％重量份的硬脂酰胺羟丙基磺基甜菜碱，3％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与1.0％重量份的对甲苯磺酸钠依次加入到94％重量份的水中，室温下在搅拌速率为300转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
另外，图1是实施例3丙二醇(丙二醇是购买的原料，非制备)及制备的氯化胆碱-丙二醇(1:2)的氢核磁谱图，从图1中能够看出：氯化胆碱-丙二醇制备成功后，丙二醇的活性氢信号减弱，表明丙二醇与氯化胆碱之间形成了氢键作用。
实施例4
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
通过以下步骤制备清洁压裂液：
(1)将物质的量的摩尔比为1:2的四乙基氯化铵与尿素混合后，在90℃下加热在搅拌速率为350转/分的条件下搅拌2h，得到低共熔溶剂；其中，该低共熔溶剂的熔点为9℃；
(2)将2％重量份的椰油酰胺羟丙基磺基甜菜碱，3％重量份的低共熔溶剂(四乙基氯化铵-尿素)与1％重量份的对甲基苯磺酸钠依次加入到94％重量份的水中，室温下在搅拌速率为400转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
实施例5
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，将1.5％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，2％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与1重量份的水杨酸钠依次加入到95.5％重量份的水中，室温下在搅拌速率为300转/分下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
实施例6
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，将2％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，3％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与1％重量份的水杨酸钠依次加入到94％重量份的水中，室温下在搅拌速率为400转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
实施例7
本实施例在于说明本发明提供的清洁压裂液。
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，将2％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，2％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与1％重量份的水杨酸钠依次加入到95％重量份的水中，室温下在搅拌速率为350转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
对比例1
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，没有添加低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)；清洁压裂液组成为：2％重量份的硬脂酰胺羟丙基磺基甜菜碱，1.0％重量份的对甲苯磺酸钠和97％重量份的水；结果得到清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
另外，图2是实施例1和对比例1的清洁压裂液体系的粘度及渗吸效率关系图，从图2能够看出：“清洁压裂液”为对比例1制备，“低共熔溶剂+清洁压裂液”为实施例1制备，结果实施例1制备的清洁压裂液体系的粘度为53mPa·s，渗吸效率为39.6％；对比例制备的清洁压裂液体系的粘度为32mPa·s，渗吸效率为26.5％；说明加入低共熔溶剂可以有效提高压裂液的粘度及原油采收率。
对比例2
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，将1％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，0.2％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与0.5％重量份的水杨酸钠依次加入到98.3％重量份的水中，室温下在搅拌速率为300转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
对比例3
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，将1％重量份的芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱，6％重量份的低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)与0.5％重量份的氯化钠依次加入到92.5％重量份的水中，室温下在搅拌速率为300转/分的条件下搅拌均匀，得到低共熔溶剂强化清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
对比例4
按照与实施例1相同的方法制备清洁压裂液，所不同之处在于：在步骤(2)中，将“低共熔溶剂(氯化胆碱-丙二醇)”替换为“丙二醇”；结果得到清洁压裂液，该清洁压裂液的参数如表1所示。
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
粘度/mPa·s 53 60 92 88 83 98
项目 实施例7 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
粘度/mPa·s 92 32 33 24 36
从表1能够看出：选择适宜用量的低共熔溶剂能够在节省成本的情况下有效提升压裂液的粘度。
应用例1
将实施例1-7和对比例1-4制备的清洁压裂液，在80℃下用1％煤油进行破胶，破胶时间2h得到破胶液。
使用气测渗透率为1mD的天然岩心(φ2.5*5cm)饱和原油，记录饱和油的体积，在80℃下老化7天。
将压裂液破胶液装入渗吸装置中，再放入准备好的岩心，在80℃下进行渗吸实验，每隔3h记录岩心内析出的原油体积直至析出原油体积不在变化为止，计算渗吸采收率，结果如表2所示。
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
接触角/° 32 30 25 39 37 46
渗吸采收率/％ 39.6 40.4 42.3 36.0 37.7 34
项目 实施例7 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
接触角/° 42 85 82 98 77
渗吸采收率/％ 36.4 26.5 27.3 19.4 27.9
表2中可以看出，本发明能够提高清洁压裂液破胶液的改变储层润湿性的性能，进而提高渗吸采收率(接触角的大小表明储层润湿性的变化，接触角越小，储层亲水性越强，更易于原油从储层中剥离)。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种清洁压裂液组合物，其特征在于，所述清洁压裂液组合物包括低共熔溶剂，所述低共熔溶剂的制备方法包括：将氢键受体和氢键供体接触进行反应得到的；且以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为0.5-5重量％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为1-3重量％；
优选地，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述低共熔溶剂的用量为2-3重量％。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述低共熔溶剂的熔点为-10℃至28℃，优选为-5℃至16℃。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述氢键受体和所述氢键供体的用量的摩尔比为1：(0.5-5)，优选为1：(1-3)。
5.根据权利要求1或4所述的组合物，其中，所述氢键受体选自氯化胆碱、甜菜碱、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵和四丁基氯化铵中的一种或多种；
和/或，所述氢键供体选自对甲基苯磺酸、尿素、丙二醇、丙二酸、柠檬酸和酒石酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述反应的条件包括：温度为80-110℃，时间为1-3h。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的组合物，其中，所述清洁压裂液组合物还包括表面活性剂、盐和水；且以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述表面活性剂的用量为0.5-3重量％，所述盐的用量为0.1-3重量％，所述水的用量为87-98.8重量％；
优选地，以所述清洁压裂液组合物的总重量为基准，所述表面活性剂的用量为0.5-2重量％，所述盐的用量为0.5-2重量％，所述水的用量为87-97重量％。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述表面活性剂选自十六烷基酰胺羟丙基磺基甜菜碱、硬脂酰胺羟丙基磺基甜菜碱、油酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱、芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱和椰油酰胺羟丙基磺基甜菜碱中的一种或多种；
和/或，所述盐选自水杨酸钠、对甲苯磺酸钠、石油磺酸盐和乙烯基磺酸钠中的一种或多种。
9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的组合物制备得到的清洁压裂液。
10.一种权利要求9所述的清洁压裂液在低渗透油气储层的渗吸采油作业中的应用。
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