CN115873583A

CN115873583A - 一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂

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Publication number: CN115873583A
Application number: CN202111129080.7A
Authority: CN
Inventors: 张永平; 王永昌; 任伟; 范克明; 张明慧; 唐鹏飞; 张�浩; 刘宇; 孙志成; 王洪达; 王磊; 高天硕
Original assignee: Petrochina Co Ltd; Daqing Oilfield Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd; Daqing Oilfield Co Ltd
Priority date: 2021-09-26
Filing date: 2021-09-26
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2041-09-26
Also published as: CN115873583B

Abstract

本发明涉及油田化学领域，提供一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂。本发明按重量百分比由下列成分组成：分散稳定剂3‑8%、阴离子表面活性剂15‑20%、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂5‑15%、无机盐2‑6%、水51‑80%。本发明具有制备工艺简单、使用方便、安全性高的特点，适用于砂煤互层压裂，活性高、分散悬浮效果好，可有效抑制煤粉颗粒聚集，防止煤粉结块，提高煤粉在压裂液中的的悬浮能力，同时改变煤粉表面润湿性，促进压裂液返排，大大提高砂煤薄互储层压裂施工成功率。

Description

一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂

技术领域

本发明涉及砂煤互层水力压裂技术领域，具体涉及一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂。

背景技术

砂煤互层存在渗透率低、地应力分布不均匀、地层压力低等特点，储层改造往往需要采取水力压裂施工的方式进行。由于地层构造热演化的复杂性和储层本身特殊的岩石物性，砂煤互层内部存在大量煤粉，在水力压裂过程中，由于支撑剂的打磨和储层应力的变化，部分煤粉会从岩石表面脱落，并在外来流体的作用下随流体运移，因为煤粉本身具有粒径较小、密度较低、表面疏水性强的特性，在运移过程中，极易在支撑剂填充层和储层微裂缝处聚集堵塞，无法返排，进而使得储层的渗透率和裂缝的导流能力下降，降低储层产能，影响改造效果。

CN101693829A提供一种煤层气井压裂用煤粉分散剂及活性水压裂液，主要成分是非离子表面活性剂，有机铵盐和醇，该专利分散剂仅为一种非离子表面活性剂，较为单一，对复杂储层适应性较差，且分散剂无法在煤粉表面形成电荷吸附，分散效果需进一步提高。CN101948684A涉及煤层气井压裂施工用的一种压裂液，它是在常用的活性水压裂液中添加阴离子或非离子聚丙烯酰胺做降阻剂，木质素磺酸盐做煤粉分散剂配制而成。该专利所述的体系需要额外添加降阻剂，且分散剂为木质素磺酸盐，其不能改变煤粉表面润湿性，对煤粉与水分子结合能力影响较小，压裂过程中存在着分散悬浮效果差以及成本较高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供活性高、分散悬浮效果好，可改变储层润湿性，并可满足砂煤互层储层增产改造需要的一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂。

为了达到上述目的，本发明提供了一种煤粉悬浮剂。该煤粉悬浮剂按重量百分比由下列成分组成：分散稳定剂3-8%，阴离子表面活性剂10-20%，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂5-15%，无机盐2-6%，水51-80%。

根据本发明，该煤粉悬浮剂所述的分散稳定剂为木质素磺酸钠和腐殖酸钠中的任意一种。

根据本发明，该煤粉悬浮剂所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、α-萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。

根据本发明，该煤粉悬浮剂所述的聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂为AEO-9、OP-10、T-80中的一种或几种。

根据本发明，该煤粉悬浮剂所述的无机盐为硫酸钠、氯化钠、氯化钾中的任意一种。

本发明的作用机理是：

分散稳定剂可通过分子间的范德华力，使煤粉较好的分散在溶液中，防止煤粉聚集成块，堵塞地层；阴离子表面活性剂其疏水端可吸附于煤粉表面，在煤粉表面形成正离子层，进而与正离子层产生离子吸附，形成三维水化膜，通过电荷斥力和空间位阻效应，增强煤粉的分散能力和悬浮能力；通过聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂疏水基团与煤粉表面的疏水端产生吸附作用，亲水端朝向水中，从而改变煤粉表面的润湿性，使煤粉容易与水结合；通过无机盐离子减小吸附在煤粉表面的阴离子电荷间的静电排斥作用，使得可吸附的阴离子表面活性剂密度变大，进一步提高煤粉在溶液中的吸附能力和分散能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的煤粉悬浮剂克服了现有技术的不足，通过分散稳定剂、阴离子表面活性剂和无机盐的协同效应，抑制煤粉聚集成块，改变煤粉表面的润湿性，提高煤粉悬浮能力，分散悬浮效果良好，适用于砂煤互层等复杂岩性储层。

（2）本发明的煤粉悬浮剂与胍胶及聚合物压裂液配伍性好，可在压裂施工任意阶段使用，施工结束后，可随返排液返排至地面，减少对地层支撑剂填充层和微裂缝的堵塞，降低对储层的伤害。

（3）本发明的煤粉悬浮剂，制备工艺简单，使用方便，安全性高。

附图说明：图1为本发明实施案例中H24井压裂施工曲线。

具体实施方式:本实施实例提供了一种煤粉悬浮剂，该煤粉悬浮剂组分包括如下：分散稳定剂4-8%，阴离子表面活性剂5-20%，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂6-15%，无机盐2-6%，水55-75%。

具体的，分散稳定剂为木质素磺酸钠和腐殖酸钠的任意一种。

具体的，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂为AEO-9、OP-10、T-80中的一种或几种。

具体的，阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、α-萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。

具体的，无机盐为硫酸钠、氯化钠、氯化钾中的任意一种。

下面通过实施例，对本发明的内容进行进一步说明。

实施例1：

本实施例提供了一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂，其组成成分如下：

腐殖酸钠6%，十二烷基苯磺酸钠15%，T-80 15%，氯化钠2%，水62%。

制备方法：在去离子水中，按照上述配比，将各组分加入水中，超声波分散30min即可得到煤粉悬浮剂。

测试不同浓度的煤粉悬浮剂溶液的静态悬浮性能：分别配制不同浓度的煤粉悬浮剂溶液，装入100mL量筒中，在量筒中倒入10g煤粉，静置，观察煤粉在溶液中的分散情况，记录24h后最终悬浮高度。

表1煤粉悬浮剂溶液的静态悬浮性能

浓度，%	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3
						悬浮高度，cm	10	15	30	32	33

测试不同浓度的煤粉悬浮剂溶液的动态悬浮性能：在流动填砂管中加入按一定比例混合的支撑剂和煤粉，向其中加入不同浓度的煤粉悬浮剂溶液，驱替出携带煤粉的悬浮液。将悬浮液在3000 r/min下离心15min，倒掉上层清液，在105℃下烘干，恒重。悬浮液中携带煤粉的质量占总煤粉质量的百分数即为煤粉悬浮剂的悬浮效率。

表2煤粉悬浮剂溶液的动态悬浮性能

浓度，%	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3
						悬浮效率，%	24	48	71	75	76

测试不同浓度的煤粉悬浮剂溶液的吸附性能：配制不同浓度的煤粉悬浮剂溶液，测定其与煤块的接触角。

表3煤粉悬浮剂溶液的吸附性能

浓度，%	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3
						接触角，°	48.2	35.1	22.7	21.6	21.0

实施例2

木质素磺酸钠8%，十二烷基磺酸钠20%，T-8010%，硫酸钠6%，水56%。

本实施例中的煤粉悬浮剂制备方法与实施例1中的制备方法一致。

本实施例中的煤粉悬浮剂静态悬浮性能测试方法与实施例1中的制备方法一致。

表4煤粉悬浮剂静态悬浮性能

浓度，%	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3
						悬浮高度，cm	14	20	37	40	41

本实施例中的煤粉悬浮剂动态悬浮性能测试方法与实施例1中的制备方法一致。

表5煤粉悬浮剂动态悬浮性能

浓度，%	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3
						悬浮效率，%	27	51	79	84	85

配制不同浓度的煤粉悬浮剂溶液，测定其与煤块的接触角。

表6煤粉悬浮剂溶液与煤块的接触角

浓度，%	0.05	0.1	0.15	0.2	0.3
						接触角，°	50.1	30.8	21.4	20.3	20.1

实施例3

腐殖酸钠3%，α-萘磺酸钠20%，OP-10 6%，氯化钾6%，水65%。

表7煤粉悬浮剂静态悬浮性能

浓度，%	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
						悬浮高度，cm	8	14	29	31	31

表8煤粉悬浮剂动态悬浮性能

浓度，%	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
						悬浮效率，%	20	41	63	70	72

配制不同浓度的煤粉悬浮剂溶液，测定其与煤块的接触角。

表9煤粉悬浮剂溶液与煤块的接触角

浓度，%	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
						接触角，°	52.1	39.8	26.7	24.9	24.3

实施例4

木质素磺酸钠5%，十二烷基硫酸钠18%，AEO-9 9%，硫酸钠5%，水63%。

表10煤粉悬浮剂静态悬浮性能

浓度，%	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
						悬浮高度，cm	15	28	47	47	48

表11煤粉悬浮剂动态悬浮性能

浓度，%	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
						悬浮效率，%	38	50	90	91	92

配制不同浓度的煤粉悬浮剂溶液，测定其与煤块的接触角。

表12煤粉悬浮剂溶液与煤块的接触角

浓度，%	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4
						接触角，°	50.0	38.1	24.0	23.5	22.8

实施例5

该实施例1煤粉稳定剂应用于海拉尔油田H24井N₂27号层低渗透砂煤互层储层压裂改造，深度1446.2~1444.0m，储层温度56℃。应用该煤粉悬浮剂现场施工后，施工压力26MPa，最高砂比达到28%，按设计完成加砂，共加入石英砂20m³，粉陶2m³，用液454m³，顺利完成施工，储层压后返排率76.6%，日产液2.8t/d。施工数据及压后效果见表13。

表13H24井施工数据及压后效果

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims

1.一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂，其特征在于，按重量百分比由下列成分组成：分散稳定剂3-8%，阴离子表面活性剂10-20%，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂5-15%，无机盐2-6%，水51-80%。

2.根据权利要求1所述的一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂，其特征在于，所述的分散稳定剂为木质素磺酸钠和腐殖酸钠中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂，其特征在于，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、α-萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂，其特征在于，所述的聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂为AEO-9、OP-10、T-80中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种用于砂煤互层压裂的煤粉悬浮剂，其特征在于，所述的无机盐为硫酸钠、氯化钠、氯化钾中的任意一种。