CN115232611B - 一种囊泡型酸性压裂液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种囊泡型酸性压裂液及其制备方法和应用，属于压裂液技术领域。本发明以长链叔胺作为囊性结构剂，会在地层中与表面活性剂分子相互缠绕，形成囊泡状的结构，不仅提高耐温能力，还会使酸液体系粘度会大幅度上升，能有效的暂时封堵住高渗透地层，封堵压力高，降低滤失；进入低渗透层的酸液，在泵注时会将酸液更深一步的带入地层深部，实现深部穿透酸化，有效提高酸液作用距离，并提高酸蚀裂缝的导流能力，从而提高酸化改造体积，沟通更多的有效储集体，提升当井产量。该囊泡型结构能在与油气烃类物质接触后，囊泡型结构被破坏，自动破胶，形成粘度小于2mPa.s的溶液，具有超低表面张力，能够迅速返排，不会对地层造成二次伤害。
Description
技术领域
本发明涉及压裂液技术领域，特别涉及一种囊泡型酸性压裂液及其制备方法和应用。
背景技术
随着碳酸盐岩地层开发潜力的提升，碳酸盐岩地层的开发难度也逐步加大。在川渝地区、新疆地区等以酸化作为主要压裂手段的区域来说，选择更适宜于碳酸盐岩地层的酸液体系，保证酸液的穿透效果、酸液的作用距离、酸液的均匀分布、残酸的返排能力，显得尤其重要。
目前，碳酸盐岩油气藏分布广泛，增储增产潜力大，但储层埋藏深、地层温度高、非均质性极强、储集体分布不连续和地质条件复杂的情况，使得碳酸盐岩地层开发建产难度较大。因此需要研究探索并建立适合的酸化工艺和酸液体系，以达到酸压造长缝、增加改造体积、沟通更多的有效储集体的目标。这就使得增加酸液有效作用距离成为了碳酸盐岩储层增产改造效果的关键。但常规酸液体系(如盐酸或土酸体系)施工摩阻高，在地层中反应过快，导致酸压有效作用距离有限。另一方面普通酸液残酸返排难，地层伤害大，酸化效果不可控。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种囊泡型酸性压裂液及其制备方法和应用，本发明提供的囊泡型酸性压裂液酸液作用距离高，能够迅速返排。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种囊泡型酸性压裂液，包括以下质量百分含量的组分：
优选的，还包括氢氟酸1～3％，所述氢氟酸的浓度为40wt％；
当包括氢氟酸时，所述囊泡型酸性压裂液中盐酸的含量为12～15％。
优选的，所述长链叔胺为十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺和二十二烷二甲基叔胺中的一种或几种。
优选的，所述酸化缓蚀剂为季铵盐类缓蚀剂。
优选的，所述缓蚀增效剂为溴化物和/或碘化物。
优选的，所述铁离子稳定剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸钠盐、羟乙二胺三乙酸钠盐和亚氨基二乙酸钠盐中的一种或几种。
优选的，所述表面活性剂为两性表面活性剂。
优选的，所述表面活性剂为芥酸酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺羟磺基丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二-十四烷基二甲基氧化铵和十八-二十二烷基二甲基氧化铵中的一种或几种。
本发明提供了上述囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
将盐酸、长链叔胺、酸化缓释剂、缓蚀增效剂、铁离子稳定剂、表面活性剂与水混合，得到囊泡型酸性压裂液。
本发明提供了上述囊泡型酸性压裂液作为碳酸盐岩地层压裂液的应用。
本发明提供了一种囊泡型酸性压裂液，包括以下质量百分含量的组分：盐酸12～24％；长链叔胺4～7％；酸化缓蚀剂3～6％；缓蚀增效剂1～3％；铁离子稳定剂1～3％；表面活性剂1～2％；水余量；所述盐酸的浓度为31wt％。本发明以长链叔胺作为囊性结构剂，在盐酸提供的酸性条件下，囊性结构剂与表面活性剂分子相互缠绕，形成一种囊泡状结构，含有此囊泡结构的酸液体系耐温能力极强，可达160～200℃；囊泡结构还会使酸液体系粘度会大幅度上升，达到200mPa.s以上，能有效的暂时封堵住高渗透地层，封堵压力高，降低滤失，迫使残酸以及后来的鲜酸能够进入低渗透层。在此前提下，进入低渗透层的酸液，在泵注时会将酸液更深一步的带入地层深部，实现深部穿透酸化，有效提高酸液作用距离，并提高酸蚀裂缝的导流能力，从而提高酸化改造体积，沟通更多的有效储集体，提升当井产量。该囊泡型结构在与油气烃类物质接触后，囊泡型结构被破坏，自动破胶，形成粘度小于2mPa.s的溶液，具有超低表面张力，与岩石接触角大于60°，能够迅速返排，不会对地层造成二次伤害。
同时，本发明提供的囊泡型酸性压裂液中还包括酸化缓蚀剂、缓蚀增效剂、铁离子稳定剂，能够有效地防止管柱腐蚀、铁离子二次沉淀伤害，更好的为酸液体系的深部酸化创造条件。
附图说明
图1为实施例1所得囊泡酸组合物的微观形貌图；
图2为实施例3所得囊泡酸组合物的微观形貌图；
图3为实施例1～4所得囊泡型酸性压裂液在170/s的剪切速率下，粘度随时间变化曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种囊泡型酸性压裂液，包括以下质量百分含量的组分：
如无特殊说明，本发明所用原料的来源均为市售。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括12～24％的盐酸，优选为15～20％。在本发明中，所述盐酸的浓度优选为31wt％。在本发明中，所述盐酸优选为工业盐酸。
优选的，以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液还包括1～3％的氢氟酸，更优选为2％。在本发明中，所述氢氟酸的浓度优选为40wt％。在本发明中，当囊泡型酸性压裂液中包括氢氟酸时，所述囊泡型酸性压裂液中盐酸的含量优选为12～15％，更优选为13～14％。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括4～7％的长链叔胺，优选为5～6％。在本发明中，所述长链叔胺优选为十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、二十二烷二甲基叔胺、双十二烷基甲基叔胺、双十六烷基甲基叔胺、双十八烷基甲基叔胺、双二十二烷基甲基叔胺、双十二烷基乙基叔胺、双十二烷基乙基叔胺、双十六烷基乙基叔胺、双十八烷基乙基叔胺、双二十二烷基乙基叔胺、双十二烷基羟乙基叔胺、双十二烷基羟乙基叔胺、双十六烷基羟乙基叔胺、双十八烷基乙基羟叔胺、双二十二烷基羟乙基叔胺中的一种或几种。在本发明中，所述长链叔胺作为囊性结构剂，会在地层中与表面活性剂分子相互缠绕，形成一种囊泡状的结构，提高压裂液的粘度和耐温能力。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括3～6％的酸化缓蚀剂，优选为4～5％。在本发明中，所述酸化缓蚀剂优选为季铵盐类缓蚀剂，更优选为苄基氯化喹啉鎓盐、1-苯基-4,5-二氢-1-羟乙基-2-椰油烷基咪唑啉鎓氯化物和β-(N,N)-二乙胺苄基苯基酮季铵盐中的一种或几种。在本发明中，所述酸化缓释剂的作用是减缓酸液对金属管线、井下工具的腐蚀。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括1～3％的缓蚀增效剂，更优选为2％。在本发明中，所述缓蚀增效剂优选为溴化物和/或碘化物。在本发明中，所述溴化物优选为溴化钾、溴化钠、溴化铵和溴化镁中的一种或几种。本发明中，所述碘化物优选为碘化钾、碘化钠、碘化亚铜和碘化铜中的一种或几种。在本发明中，所述缓释增效剂的作用是增强缓蚀剂的缓蚀作用，提高酸液高温防腐性能。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括1～3％的铁离子稳定剂，优选为2％。在本发明中，所述铁离子稳定剂优选为螯合物，进一步优选为柠檬酸、乙二胺四乙酸钠盐、羟乙二胺三乙酸钠盐和亚氨基二乙酸钠盐中的一种或几种。在本发明中，所述铁离子螯合剂的作用是防止管柱腐蚀、铁离子二次沉淀伤害。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括1～2％的表面活性剂，优选为1.5％。在本发明中，所述表面活性剂优选的两性表面活性剂，更优选为芥酸酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺羟磺基丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二至十四烷基二甲基氧化铵和十八至二十二烷基二甲基氧化铵中的一种或几种。
以质量百分含量计，本发明提供的囊泡型酸性压裂液包括余量的水。
本发明提供了上述囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
将盐酸、长链叔胺、酸化缓蚀剂、缓蚀增效剂、铁离子稳定剂、表面活性剂与水混合，得到囊泡型酸性压裂液。
在本发明中，当所述囊泡型酸性压裂液中包括氢氟酸时，所述制备方法包括以下步骤：
将盐酸、氢氟酸、长链叔胺、酸化缓蚀剂、缓蚀增效剂、铁离子稳定剂、表面活性剂与水混合，得到囊泡型酸性压裂液。
本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌混合。在本发明中，所述混合的时间优选为30min。
本发明对上述原料的加入顺序没有特殊的要求。
本发明提供了上述囊泡型酸性压裂液作为碳酸盐岩地层压裂液的应用。
本发明提供的囊泡型酸性压裂液物具有良好的稳定性、耐温能力和抗剪切能力，能够达到160～200℃的地层使用条件。同时，本发明提供的囊泡型酸性压裂液物能自动破胶，并且在表面活性剂的协同作用下，使岩石形成油水双疏界面，酸液与岩石接触角大于60°，使酸液快速返排。因此，本发明囊泡型酸性压裂液作为碳酸盐岩地层压裂液时，酸液作用距离高，能够迅速返排。
下面结合实施例对本发明提供的囊泡型酸性压裂液及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向2000mL耐酸容器中加入31wt％的浓盐酸614mL，加水390mL，稀释得到20重量％盐酸1000mL；
(2)加入40g十八烷基二甲基叔胺；
(3)加入40g苄基氯化吡啶鎓盐；
(4)加入10g碘化钠；
(5)加入10g柠檬酸；
(6)加入10g芥酸酰胺丙基甜菜碱；
(7)充分搅拌30min至酸液均匀，配制得到囊泡型酸性压裂液。
所得囊泡酸组合物的微观形貌图如图1所示。由图1可以看出，本发明提供的囊泡型酸性压裂液含有囊泡状结构。
经测试，该囊泡型酸性压裂液在160℃，粘度峰值为136mPa.s，残酸破胶后粘度为1.20mPa.s，表面张力为24.5mN/m，接触角62°。
实施例2
囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向2000mL耐酸容器中加入31wt％的浓盐酸614mL，加水390mL，稀释得到20重量％盐酸1000mL；
(2)加入60g二十二烷基二甲基叔胺；
(3)加入50g苄基氯化吡啶鎓盐；
(4)加入10g碘化钠；
(5)加入10g亚氨基二乙酸钠；
(6)加入10g芥酸酰胺丙基甜菜碱；
(7)充分搅拌30min至酸液均匀，配制得到囊泡型酸性压裂液。
经测试，该囊泡型酸性压裂液在180℃，粘度峰值为106mPa.s，残酸破胶后粘度为1.29mPa.s，表面张力为24.0mN/m，接触角64°。
实施例3
囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向2000mL耐酸容器中加入31wt％的浓盐酸355mL，40％氢氟酸66.5mL，加水570mL，稀释得到12重量％盐酸+3重量％氢氟酸1000mL；
(2)加入40g十二烷基二甲基叔胺；
(3)加入50g1-苯基-4,5-二氢-1-羟乙基-2-椰油烷基咪唑啉鎓氯化物；
(4)加入10g溴化钾；
(5)加入10g羟乙二胺三乙酸钠盐；
(6)加入10g椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱；
(7)充分搅拌30min至酸液均匀，配制得到囊泡型酸性压裂液。
所得囊泡酸组合物的微观形貌图如图2所示。由图2可以看出，本发明提供的囊泡型酸性压裂液含有囊泡状结构。
经测试，该囊泡型酸性压裂液在160℃，粘度峰值为88mPa.s，残酸破胶后粘度为1.37mPa.s，表面张力为25.8mN/m，接触角60.5°。
实施例4
囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向2000mL耐酸容器中加入31wt％的浓盐酸614mL，加水390mL，稀释得到20重量％盐酸1000mL；
(2)加入40g二十二烷基二甲基叔胺；
(3)加入40g苄基氯化喹啉鎓盐；
(4)加入10g碘化钾；
(5)加入10g乙二胺四乙酸二钠；
(6)加入10g月桂酰胺丙基甜菜碱；
(7)充分搅拌30min至酸液均匀，配制得到囊泡型酸性压裂液。
经测试，该囊泡型酸性压裂液在160℃，粘度峰值为76mPa.s，残酸破胶后粘度为1.25mPa.s，表面张力为24.15mN/m，接触角60°。
实施例1～4所得囊泡型酸性压裂液在170/s的剪切速率下，粘度随时间变化曲线如图3所示。由图3可以看出，本发明提供的囊泡型酸性压裂液具有良好的稳定性、耐温能力和抗剪切能力。
对比例1
与实施例1相比，省略长链叔胺的加入，其余原料种类、用量及制备方法均相同。所得酸性压裂液并不具有囊泡结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种囊泡型酸性压裂液，为以下质量百分含量的组分：
所述长链叔胺为十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、二十二烷二甲基叔胺、双十二烷基甲基叔胺、双十六烷基甲基叔胺、双十八烷基甲基叔胺、双二十二烷基甲基叔胺、双十二烷基乙基叔胺、双十二烷基乙基叔胺、双十六烷基乙基叔胺、双十八烷基乙基叔胺、双二十二烷基乙基叔胺、双十二烷基羟乙基叔胺、双十二烷基羟乙基叔胺、双十六烷基羟乙基叔胺、双十八烷基乙基羟叔胺、双二十二烷基羟乙基叔胺中的一种或几种；
所述表面活性剂为芥酸酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺羟磺基丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二至十四烷基二甲基氧化铵和十八至二十二烷基二甲基氧化铵中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的囊泡型酸性压裂液，其特征在于，还包括氢氟酸1～3％，所述氢氟酸的浓度为40wt％；
当包括氢氟酸时，所述囊泡型酸性压裂液中盐酸的含量为12～15％。
3.根据权利要求1或2所述的囊泡型酸性压裂液，其特征在于，所述酸化缓蚀剂为季铵盐类缓蚀剂。
4.根据权利要求1或2所述的囊泡型酸性压裂液，其特征在于，所述缓蚀增效剂为溴化物和/或碘化物。
5.根据权利要求1或2所述的囊泡型酸性压裂液，其特征在于，所述铁离子稳定剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸钠盐、羟乙二胺三乙酸钠盐和亚氨基二乙酸钠盐中的一种或几种。
6.权利要求1～5任意一项所述囊泡型酸性压裂液的制备方法，包括以下步骤：
将盐酸、长链叔胺、酸化缓释剂、缓蚀增效剂、铁离子稳定剂、表面活性剂与水混合，得到囊泡型酸性压裂液。
7.权利要求1～5任意一项所述囊泡型酸性压裂液作为碳酸盐岩地层压裂液的应用。
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