CN116004208A

CN116004208A - 一种多功能井筒清洗剂及其制备方法

Info

Publication number: CN116004208A
Application number: CN202210987339.XA
Authority: CN
Inventors: 方贤山; 简中华; 谭江涛
Original assignee: Chengdu Andiris Energy Technology Co ltd; Sichuan Ruifeng Weiye Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Andiris Energy Technology Co ltd; Sichuan Ruifeng Weiye Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-17
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2023-04-25

Abstract

本发明公开了一种多功能井筒清洗剂及其制备方法，涉及石油化工领域，通过将有机盐、电解质盐和含氟碳链化合物混合复配，将其溶于清水中即可形成清洗剂，能够加快可溶桥塞溶解，使开采施工顺利进行，同时保护套管、连续油管、电缆、磨鞋和防喷盒等钢材，还能降低井内液体表面张力，能携带不溶物的小颗粒，减少对储层的伤害，达到一剂多用的目的，且不含有酸性或碱性物质，在使用过程中无需与盐酸等溶剂混合使用，在施工过程中直接进行添加，减少后期的滑溜水的使用方量，现场操作简单。此外，清洗剂稳定性好，而且清洗效果强，泡沫少，能够达到在24小时内完全溶解可溶桥塞且无任何残渣的效果，将现场作业风险和成本降至最低。

Description

一种多功能井筒清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是石油化工领域，C23F1/22，尤其涉及一种多功能井筒清洗剂及其制备方法。

背景技术

可溶桥塞是一种新型的页岩气压裂用分层分段改造工具，受现场施工工艺、井底温度、井筒溶液矿化度的影响，可溶桥塞在预定时间可能出现溶解不充分的情况，造成井筒堵塞，影响返排作业，加长开采周期。可溶桥塞在返排液中溶解时间较长，一般在30天以上，并且其自身溶解不充分，会产生大量胶状残渣，增加堵塞井筒的风险，提高了现场作业的风险程度和成本。

中国专利申请CN109763127A公开了一种可溶桥塞用快速溶解液及其制备方法，包括氯乙酸铵、甲醛、有机酸、氯离子盐、水溶性缓蚀剂、阴离子氟碳表面活性剂、清水，能够加快桥塞快速溶解，液体能迅速返排，无固体残渣滞留井筒，对地层无污染，但是上述技术方案得到的溶解液还是会对电缆等造成一定的腐蚀影响。中国专利申请CN107541201A公开了一种双子氟碳表面活性剂清洁压裂液体系，由季铵盐型氟碳表面活性剂、有机盐、无机盐以及水组成，得到的清洁压裂液体系抗温能力、携砂能力强、无残渣、易返排，对地层伤害小。但上述技术方案得到的清洁压裂液体系不能在较短时间内完成对可溶桥塞溶解。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种多功能井筒清洗剂，其制备原料包括：有机盐、电解质盐和含氟碳链化合物。

优选地，按重量份计，其制备原料包括：20-50份有机盐、25-75份电解质盐和2-6份含氟碳链化合物；进一步优选为20-40份有机盐、30-70份电解质盐和3-5份含氟碳链化合物。

在一些优选的实施方式中，所述有机盐选自醋酸钠、苯甲酸钠、甲基钠、苯磺酸钠、苯甲酸钠、水杨酸钠、萘磺酸钠、二萘磺酸钠、邻苯二甲酸氢钾、没食子酸钠中的一种或多种；优选为醋酸钠、甲基钠、苯甲酸钠一种或多种；进一步优选为醋酸钠和苯甲酸钠。

在一些优选的实施方式中，所述醋酸钠和苯甲酸钠的重量比为(1～2.2)：1；优选为1.45：1。

可溶桥塞的主要原料为合理，里边包含镁、铝等金属元素。在可溶器桥塞的清洗剂中加入酸或者碱性溶液，能够使可溶桥塞快速溶解，但是会对周围部件造成一定程度的腐蚀。本申请人发现，在清洗剂中加入醋酸钠和苯甲酸钠，不仅能够促进对可溶桥塞材料的腐蚀溶解作用，同时能够将对油管等材料的腐蚀作用降到最低。推测可能是因为，醋酸属于弱酸，在电解质水溶液中会发生氧化还原反应，合金材料中比较活泼的镁、铝、铜等多种金属合金金属失去电子而被氧化，进而发生溶解，同时苯甲酸钠能够吸附于油管材料表面，降低电解质溶液的更进一步腐蚀。但溶解过程中会生成可溶性金属离子或覆盖在金属表面的金属氧化物，时体系中残留有大量残渣。意外发现，当醋酸钠和苯甲酸钠的重量比为(1～2.2)：1能够使清洗液对可溶桥塞的溶解而体系中存在的少量氢离子能够参与阳极反应，促进金属氧化物的溶解，达到快速溶解的效果。

在一些优选的实施方式中，所述电解质盐选自氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙中的一种或多种；优选为氯化钠、氯化钾、氯化铵中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述含氟碳链化合物选自阳离子型含氟碳链化合物、阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物、两性离子型含氟碳链化合物中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述阳离子型含氟碳链化合物为全氟烷基季铵盐、氟代烷基咪唑、氟代烷基吡啶、氟代烷基吗啉、N-[(九氟代丁基)磺酰基]-1,1,2,2,3,3,4,4,4-九氟代-1-丁烷磺酰胺中的一种或多种；优选为全氟烷基季铵盐。

在一些优选的实施方式中，所述全氟烷基季铵盐中烷基的碳原子数为3-12个；优选为全氟己基三甲基溴化铵、全氟辛基三甲基氯化铵、全氟十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基磺酸四乙基胺、N,N-二甲基-3-全氟辛基磺酰胺基丙基铵盐碘化物、N-(3-全氟己基磺酰胺基)丙基-N,N,N-三甲基碘化铵、N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N，N，N-三甲基碘化铵中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述阴离子型含氟碳链化合物选自氟代烷基羧酸盐、氟代烷基磺酸盐、氟代烷基磷酸盐、氟代烷基硫酸盐、氟代烷基醇胺盐中的一种或多种；优选为双[2-(全氟癸基)乙基]磷酸盐、含氢全氟庚酸钾盐、全氟烷基醚醇胺盐型、全氟十四烷基硫酸钠、全氟壬烯氧基苯磺酸钠、全氟烷基聚醚磷酸盐中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述非离子型含氟碳链化合物选自全氟烷基聚乙二醇醚、全氟烷基乙醇、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、六氟丙烯环氧齐聚物中的一种或多种。

优选地，所述含氟碳链化合物为阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物；进一步优选为全氟壬烯氧基苯磺酸钠、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚和全氟烷基甜菜碱。

在一些优选的实施方式中，所述阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物的重量比为1：(0.65-1.40)：(1-2)；优选为1：0.90：1.6。

在一些优选的实施方式中，所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠的分子式为C₉F₁₇OC₆H₄SO₃Na。

在一些优选的实施方式中，所述全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚的结构式如下所示：

其中，n＝2-8，m＝8-14；优选为n＝3-6，m＝10-12。

在一些优选的实施方式中，所述全氟烷基甜菜碱为碳链长度为C12-C18的全氟烷基甜菜碱；优选为碳链长度为C15的全氟烷基甜菜碱。

在一些优选的实施方式中，所述C15的全氟烷基甜菜碱的活性物质含量为20～30(w/w)％，在0.2％(w/v)的水溶液中的表面张力为12～30mN/m；优选为含量为27(w/w)％，在0.1％(w/v)的水溶液中的表面张力为17.8mN/m。

但是在上述体系会因为反应不完全导致体系中还留有一定的残渣。本申请人发现，在体系中加入含氟碳链化合物，特别是将阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物混合复配使用，能够有效去除体系中的不溶物，减少井筒堵塞概率。可能是因为，阴离子型含氟碳链化合物具有较低的表面张力和临街胶束浓度，稳定性好，将其与非离子型和两性离子型氟碳结合使用，一方面能有效降低表面张力，增加电解质浓度，有利于电解质溶液对对可溶桥塞的润湿和渗透能力，促进反应进行，有效携带相关的不溶物，达到清洗井筒的目的。另一方面，能够形成一定的空间位阻效应，结合氟离子的屏蔽效应，能够增加组合物的高温稳定性，使其可以长期稳定储存，高温时在水溶液中分散稳定性好，有效发挥清洗作用。

本申请人意外发现，当阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物的重量比为1：(0.65-1.40)：(1-2)时，与体系中的其它组分协同作用，溶于水中使用时，能够实现在24小时内完全溶解可溶桥塞且无任何残渣的效果，将液体的表面张力从45mN/m降至28mN/m以下，而且具有一定的稳泡作用，有效降低泡沫的产生。

本发明第二方面提供一种多功能井筒清洗剂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将有机盐加入电解质盐中，搅拌，混合均匀；

(2)于(1)中加入含氟碳链化合物，搅拌，混合均匀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本申请中通过将有机盐、电解质盐和含氟碳链化合物混合复配，将其溶于清水中即可形成清洗剂，能够加快可溶桥塞溶解，使开采施工顺利进行，同时保护套管、连续油管、电缆、磨鞋和防喷盒等钢材，还能降低井内液体表面张力，能携带不溶物的小颗粒，减少对储层的伤害，达到一剂多用的目的。

(2)本申请中不含有酸性或碱性物质，在使用过程中无需与盐酸等溶剂混合使用，不需要现场进行配液，在施工过程中直接进行添加，减少后期的滑溜水的使用方量，现场操作简单。

(3)本申请中的清洗剂在水溶液中的溶解分散稳定性好，而且清洗效果强，泡沫少，能够达到在24小时内完全溶解可溶桥塞且无任何残渣的效果，将现场作业风险和成本降至最低。

(4)本发明所得多功能井筒清洗剂具有优秀的助排效果，能够将液体的表面张力从45mN/m降至28mN/m以下，达到滑溜水能源部国家标准标准号，能够起到促进工作液返排的效果。

具体实施方式

实施例1

1、一种多功能井筒清洗剂，按重量份计，其制备原料包括：30份有机盐、50份电解质盐和4份含氟碳链化合物。

所述有机盐为醋酸钠和苯甲酸钠。

所述醋酸钠和苯甲酸钠的重量比为1.45：1。

所述电解质盐为氯化钠。

所述含氟碳链化合物为阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物。

所述阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物的重量比为1：0.90：1.6。

所述阴离子型含氟碳链化合物为全氟壬烯氧基苯磺酸钠。

所述非离子型含氟碳链化合物为全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚。

所述两性离子型含氟碳链化合物为全氟烷基甜菜碱。

所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠的分子式为C₉F₁₇OC₆H₄SO₃Na。

所述全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚的结构式如下所示：

其中，n＝3-6，m＝10-12(上海一基实业有限公司，FEO-500)。

所述全氟烷基甜菜碱为碳链长度为C15的全氟烷基甜菜碱。

所述C15的全氟烷基甜菜碱的活性物质的含量为27(w/w)％，在0.1％(w/v)的水溶液中的表面张力为17.8mN/m(武汉赛沃尔化工有限公司，YF-006)。

2、一种多功能井筒清洗剂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将有机盐加入电解质盐中，搅拌，混合均匀；

(2)于(1)中加入含氟碳链化合物，搅拌，混合均匀。

实施例2

1、一种多功能井筒清洗剂，与实施例1的不同之处在于：

所述电解质盐为氯化钾。

2、一种多功能井筒清洗剂的制备方法，同实施例1。

实施例3

1、一种多功能井筒清洗剂，与实施例1的不同之处在于：

2、一种多功能井筒清洗剂的制备方法，同实施例1。

对比例1

1、一种多功能井筒清洗剂，与实施例1的不同之处在于：

所述醋酸钠和苯甲酸钠的重量比为3：1。

2、一种多功能井筒清洗剂的制备方法，同实施例1。

对比例2

1、一种多功能井筒清洗剂，与实施例1的不同之处在于：

所述阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物的重量比为1：2：1.6。

2、一种多功能井筒清洗剂的制备方法，同实施例1。

对比例3

1、一种多功能井筒清洗剂，与实施例1的不同之处在于：

所述全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚的结构式如下所示：

其中，n＝3-6，m＝6-8(购于上氟科技，FEO-300)。

2、一种多功能井筒清洗剂的制备方法，同实施例1。

性能测试

1、外观：实施例1-3所得样品为白色固体粉末。

2、溶解效率：

将实施例及对比例所得样品溶于自来水中，样品最终的质量浓度为5％，将配制好的水溶液液平均分成两份，进行平行样测试。将水溶液装入可密闭观察的玻璃器具中，置于95℃±1℃条件下水浴锅中预热10min，再将准备好的可溶桥塞材料样块分别称取质量m1与m2，再分别置于玻璃器具水溶液中开始计时12h，12h后取出可溶桥塞材料样块分别称取质量m3与m4(如可溶桥塞材料完全溶解则称取质量记为0)。

其中，技术指标为≥95％。

3、表面张力：将实施例及对比例所得样品溶于水中，样品质量浓度为5％，使用BZY-2型全自动表面张力仪或同类产品，按SY/T 5370-1999中方法测定中配制水溶液的表面张力。具体结果见下表1。

表1实施例及对比例性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							溶解效率/％	98.6	98.5	98.4	94.1	92.5	93.8
表面张力mN/m	26.4	26.6	26.5	32.6	33.4	34.7

Claims

1.一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，其制备原料包括：有机盐、电解质盐和含氟碳链化合物。

2.根据权利要求1所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：20-50份有机盐、25-75份电解质盐和2-6份含氟碳链化合物。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述有机盐选自醋酸钠、苯甲酸钠、甲基钠、苯磺酸钠、苯甲酸钠、水杨酸钠、萘磺酸钠、二萘磺酸钠、邻苯二甲酸氢钾、没食子酸钠中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述电解质盐选自氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述含氟碳链化合物选自阳离子型含氟碳链化合物、阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物、两性离子型含氟碳链化合物中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述阴离子型含氟碳链化合物选自氟代烷基羧酸盐、氟代烷基磺酸盐、氟代烷基磷酸盐、氟代烷基硫酸盐、氟代烷基醇胺盐中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述阴离子型含氟碳链化合物选自双[2-(全氟癸基)乙基]磷酸盐、含氢全氟庚酸钾盐、全氟烷基醚醇胺盐型、全氟十四烷基硫酸钠、全氟壬烯氧基苯磺酸钠、全氟烷基聚醚磷酸盐中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述非离子型含氟碳链化合物选自全氟烷基聚乙二醇醚、全氟烷基乙醇、全氟烷基乙醇聚氧乙烯醚、六氟丙烯环氧齐聚物中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的一种多功能井筒清洗剂，其特征在于，所述含氟碳链化合物为阴离子型含氟碳链化合物、非离子型含氟碳链化合物和两性离子型含氟碳链化合物。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的多功能井筒清洗剂，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将有机盐加入电解质盐中，搅拌，混合均匀；

(2)于(1)中加入含氟碳链化合物，搅拌，混合均匀。