CN116855238A - 一种防膨破乳剂、水基压裂液、制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种防膨破乳剂、水基压裂液、制备方法和用途，以通过同时具有防膨和防乳破乳的防膨破乳剂来达到减少压裂液中添加剂加量的目的。本发明实施例提供一种防膨破乳剂包括季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂；制备方法包括：将水和季铵盐搅拌混匀，搅拌状态下加入聚季铵盐、防凝剂和分散剂继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。本发明实施例通过采用季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂制成的防膨破乳剂，与水基压裂液配伍性能良好，可用于水基压裂液的粘土防膨和破乳防乳。
Description
技术领域
本发明涉及一种防膨破乳剂、水基压裂液、制备方法和用途。
背景技术
在石油与天然气开采过程中，尤其是非常规油气藏的开采，如页岩油和致密油储层，由于物性差，具有低孔、低渗等特点，通常采用大规模高排量体积压裂进行试油改造，以提高储层渗透率。压裂施工使用的水基压裂液进入地层，会使水敏矿物水化膨胀、分散运移，极易堵塞地层孔道，降低地层渗透率。同时地层油相与压裂液相混后，会出现大量的乳化液滴与油滴，当其通过细小的孔隙喉道时，会产生“贾敏效应”从而影响增产效果。通常通过在压裂液中添加防膨剂、互溶剂、破乳剂等添加剂来应对。
其中，常用的防膨剂主要有以下几类：1)无机盐类，如氯化钾、氯化铵等；2)有机阳离子表面活性剂类，如季铵盐型表面活性剂、吡啶盐型表面活性剂及咪唑啉盐型表面活性剂等；3)有机阳离子聚合物类，如聚季铵盐等。举例来说，发明专利CN108977190A公开了将叔胺和浓盐酸按照1:1物质的量比例混合，反应得到叔胺盐酸盐；以叔胺盐酸盐、叔胺、环氧氯丙烷、醇、水按照一定比例混合，缓慢升温至40～100℃，反应4～10h得到产物溶液；将溶液进行减压蒸馏，用丙酮进行重结晶，干燥后得到烷基羟丙基季铵盐，将烷基羟丙基季铵盐、盐酸胍、非离子表面活性剂按所述用量依次加入到水中，充分搅拌制得一种防膨剂。发明专利CN112300772A公开了，将10-15％阳离子有机聚合物、30-35％无机聚合物、10-15％无机盐、5％增溶剂和水加入到反应器中搅拌混合，然后升温至60～90℃反应2～3h，冷却至室温后加入无机盐，搅拌1～2h均匀后，得到一种防膨剂。
常用的破乳剂主要有：阳离子型、阴离子型、非离子型、两型离子型破乳剂。阴离子型破乳剂有羧酸盐类、磺酸盐类和聚氧乙烯脂肪硫酸酯盐等；阳离子型破乳剂主要有季铵盐类；非离子型主要有以胺类为起始剂的嵌段聚醚，以醇类为起始剂的嵌段聚醚；两型离子型主要有嵌段聚醚的改性产物和咪唑啉等。举例来说，发明专利CN104629793A公开了由5-10％支链十二烷基苯磺酸钠、5-20％聚氧丙烯聚氧乙烯二醇醚、10-30％低分子醇和水组成的一种凝析油乳液的破乳剂。
然而在向压裂液中单独加入防膨剂和破乳剂的过程中，两者之间可能存在配伍性不好的问题，导致各自不能发挥其最佳效果。而且体积压裂现场大液量高排量即配即注施工工艺要求尽量简化液体制备程序，同时在满足液体性能的基础上尽量降低添加剂加量。而目前使用的防膨剂和破乳剂等添加剂种类繁多性能单一，难以满足要求。
发明内容
本发明实施例提供一种防膨破乳剂、水基压裂液、制备方法和用途，以通过同时具有防膨和防乳破乳的防膨破乳剂来达到减少压裂液中添加剂加量的目的。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种防膨破乳剂，包括季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂。
进一步的，所述防膨破乳剂由如下重量百分比的组份组成：
季铵盐：50％-55％；聚季铵盐：5％-10％；防凝剂：5％-10％；分散剂：1％-1.5％；余量为水。
进一步的，所述季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、四甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十四烷基咪唑啉苯甲基氯化铵中的一种或多种。
进一步的，所述聚季铵盐为聚醚聚季铵盐；所述聚醚聚季铵盐为丙二醇聚氧乙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。
进一步的，所述防凝剂为C1-C3的醇；所述防凝剂为甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。
进一步的，所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和烷基酚聚氧乙烯醚NP-10中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚JFC中的一种或多种。
第二方面，本发明实施例提供一种水基压裂液，包括所述防膨破乳剂。
第三方面，本发明实施例提供一种所述防膨破乳剂的制备方法，包括：
将水和季铵盐搅拌混匀，搅拌状态下加入聚季铵盐、防凝剂和分散剂继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。
进一步的，所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为40-50℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为20-25min。
第四方面，本发明实施例提供所述防膨破乳剂用于水基压裂液中粘土防膨和破乳防乳的用途。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种防膨破乳剂、水基压裂液、制备方法和用途，通过采用季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂制成的防膨破乳剂，与水基压裂液配伍性能良好，可用于水基压裂液的粘土防膨和破乳防乳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
本发明实施例提供一种防膨破乳剂、水基压裂液、制备方法和用途，以通过同时具有防膨和防乳破乳的防膨破乳剂来达到减少压裂液中添加剂加量的目的。第一方面，本发明实施例提供一种防膨破乳剂，包括季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂。
从而，本发明实施例通过采用季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂制成的防膨破乳剂，与水基压裂液配伍性能良好，可用于水基压裂液的粘土防膨和破乳防乳。
进一步的，所述防膨破乳剂由如下重量百分比的组份组成：
季铵盐：50％-55％；聚季铵盐：5％-10％；防凝剂：5％-10％；分散剂：1％-1.5％；余量为水。
可选地，所述压裂液用复合防膨破乳剂由以下重量百分比的组份组成：季铵盐：50％；聚季铵盐：10％；防凝剂：5％；分散剂：1％；水：34％。
可选地，所述压裂液用复合防膨破乳剂由以下重量百分比的组份组成：季铵盐：55％；聚季铵盐：7％；防凝剂：5％；分散剂：1.5％；水：31.5％。
进一步的，所述季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、四甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十四烷基咪唑啉苯甲基氯化铵中的一种或多种。
进一步的，所述聚季铵盐为聚醚聚季铵盐；所述聚醚聚季铵盐为丙二醇聚氧乙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。
进一步的，所述防凝剂为C1-C3的醇；所述防凝剂为甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。
进一步的，所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和烷基酚聚氧乙烯醚NP-10中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚JFC中的一种或多种。
第二方面，本发明实施例提供一种水基压裂液，包括所述防膨破乳剂。
第三方面，本发明实施例提供一种所述防膨破乳剂的制备方法，包括：
将水和季铵盐搅拌混匀，搅拌状态下加入聚季铵盐、防凝剂和分散剂继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。
进一步的，所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为40-50℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为20-25min。
具体地，所述制备方法包括：根据防膨破乳剂中的各成分的配比，将水、季铵盐加入可加热带搅拌器的反应釜中，升温至40-50℃，然后在不断搅拌状态下向所述反应釜中加入聚季铵盐、防凝剂和分散剂，继续搅拌20-25min，冷却至常温，得到压裂液用防膨破乳剂。
第四方面，本发明实施例提供所述防膨破乳剂用于水基压裂液中粘土防膨和破乳防乳的用途。
实施例1
防膨破乳剂，由如下重量百分比的组份组成：二甲基二烯丙基氯化铵：50％；丙二醇聚氧丙烯醚：10％；甲醇：10％；脂肪醇聚氧乙烯醚OS-15：1％；余量为水。
制备方法包括：
将水和二甲基二烯丙基氯化铵搅拌混匀，搅拌状态下加入丙二醇聚氧丙烯醚、甲醇和脂肪醇聚氧乙烯醚继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂；所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为 40℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为20min。
将防膨破乳剂用于制备水基压裂液。
实施例2
防膨破乳剂，由如下重量百分比的组份组成：三甲基烯丙基氯化铵：55％；丙二醇聚氧乙烯醚：5％；乙醇：5％；烷基酚聚氧乙烯醚NP-10：1.5％；余量为水。
制备方法包括：
将水和丙二醇聚氧乙烯醚搅拌混匀，搅拌状态下加入丙二醇聚氧乙烯醚、乙醇和烷基酚聚氧乙烯醚NP-10继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为50℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为25min。
将防膨破乳剂用于制备水基压裂液。
实施例3
防膨破乳剂，由如下重量百分比的组份组成：四甲基氯化铵：52％；丙二醇聚氧丙烯醚： 8％；乙二醇：6％；脂肪醇聚氧乙烯醚JFC：1.2％；余量为水。
制备方法包括：
将水和四甲基氯化铵搅拌混匀，搅拌状态下加入丙二醇聚氧丙烯醚、乙二醇和脂肪醇聚氧乙烯醚JFC继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为 45℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为22min。
将防膨破乳剂用于制备水基压裂液。
实施例4
防膨破乳剂，由如下重量百分比的组份组成：十四烷基三甲基氯化铵：53％；丙二醇聚氧乙烯醚：9％；丙三醇：9％；脂肪醇聚氧乙烯醚OS-15：1.3％；余量为水。
制备方法包括：
将水和十四烷基三甲基氯化铵搅拌混匀，搅拌状态下加入丙二醇聚氧乙烯醚、丙三醇和脂肪醇聚氧乙烯醚继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为48℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为24min。
将防膨破乳剂用于制备水基压裂液。
实施例5
防膨破乳剂，由如下重量百分比的组份组成：十六烷基三甲基氯化铵：54％；丙二醇聚氧丙烯醚：7％；乙醇：7％；烷基酚聚氧乙烯醚NP-10：1.4％；余量为水。
制备方法包括：
将水和十六烷基三甲基氯化铵搅拌混匀，搅拌状态下加入丙二醇聚氧丙烯醚、乙醇和烷基酚聚氧乙烯醚NP-10继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为43℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为22min。
将防膨破乳剂用于制备水基压裂液。
实施例6
防膨破乳剂，由如下重量百分比的组份组成：十四烷基咪唑啉苯甲基氯化铵：54％；丙二醇聚氧乙烯醚：7％；乙二醇：8％；烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：1.3％；余量为水。
制备方法包括：
将水和季铵盐搅拌混匀，搅拌状态下加入聚季铵盐、防凝剂和分散剂继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为44℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为22min。
将防膨破乳剂用于制备水基压裂液。
实验例1
防膨破乳剂配制：取二甲基二烯丙基氯化铵50g，聚醚聚季铵盐10g，甲醇2g，乙二醇 3g，OP-10 1g，加入到34g水中，搅拌均匀，即为复合防膨破乳剂。将0.5g该防膨破乳剂溶解到99.5g水中，实验结果如表1所示。
压裂液用复合防膨破乳剂的性能主要测试防膨率和破乳率，防膨率测试方法参照SY/T 5971-2016《油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能评价方法》中所述装置和方法测试，破乳率测试方法参照SY/T 5107-2016《水基压裂液性能评价方法》中所述装置和方法测试。
表1实施例1的性能
| 性能 | 评价结果 |
| 防膨率，％ | 89 |
| 破乳率，％ | 99 |
实验例2
防膨破乳剂配制：取二甲基二烯丙基氯化铵55g，聚醚聚季铵盐5g，甲醇2g，乙二醇3g， NP-10 1g，加入到34g水中，搅拌均匀，即为复合防膨破乳剂。将0.5g该防膨破乳剂溶解到 99.5g水中，实验结果如表2所示。
压裂液用复合防膨破乳剂的性能主要测试防膨率和破乳率，防膨率测试方法参照SY/T 5971-2016《油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能评价方法》中所述装置和方法测试，破乳率测试方法参照SY/T 5107-2016《水基压裂液性能评价方法》中所述装置和方法测试。
表2实施例2的性能
| 性能 | 评价结果 |
| 防膨率，％ | 90 |
| 破乳率，％ | 98 |
实验例3
防膨破乳剂配制：取二甲基二烯丙基氯化铵55g，聚醚聚季铵盐10g，甲醇2g，乙二醇3g，OP-10 1.5g，加入到28.5g水中，搅拌均匀，即为复合防膨破乳剂。将0.5g该防膨破乳剂溶解到99.5g水中，实验结果如表3所示。
压裂液用复合防膨破乳剂的性能主要测试防膨率和破乳率，防膨率测试方法参照SY/T 5971-2016《油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能评价方法》中所述装置和方法测试，破乳率测试方法参照SY/T 5107-2016《水基压裂液性能评价方法》中所述装置和方法测试。
表3实施例3的性能
| 性能 | 评价结果 |
| 防膨率，％ | 90 |
| 破乳率，％ | 99 |
从而，本发明实施例的防膨破乳剂为一剂多效、集防膨和防乳破乳功能于一体的压裂液用复合防膨破乳剂。该压裂液用复合防膨破乳剂能够满足非常规油气藏，如页岩油和致密油储层改造需求，降低药剂用量的同时减少储层伤害。通过上述各组分的协同作用，该剂与水基压裂液配伍性能良好，在质量浓度为5g/L时，防膨率为89％，温度95℃，60min破乳率98％。可用于水基压裂液的粘土防膨和破乳防乳。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (10)
1.一种防膨破乳剂，其特征在于，包括季铵盐、聚季铵盐、防凝剂和分散剂。
2.如权利要求1所述防膨破乳剂，其特征在于，由如下重量百分比的组份组成：
季铵盐：50％-55％；聚季铵盐：5％-10％；防凝剂：5％-10％；分散剂：1％-1.5％；余量为水。
3.如权利要求1或2所述防膨破乳剂，其特征在于，所述季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、四甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十四烷基咪唑啉苯甲基氯化铵中的一种或多种。
4.如权利要求1或2所述防膨破乳剂，其特征在于，所述聚季铵盐为聚醚聚季铵盐；所述聚醚聚季铵盐为丙二醇聚氧乙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。
5.如权利要求4所述防膨破乳剂，其特征在于，所述防凝剂为C1-C3的醇；所述防凝剂为甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述防膨破乳剂，其特征在于，所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和烷基酚聚氧乙烯醚NP-10中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚JFC中的一种或多种。
7.一种水基压裂液，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述防膨破乳剂。
8.一种权利要求1-6任意一项所述防膨破乳剂的制备方法，其特征在于，包括：
将水和季铵盐搅拌混匀，搅拌状态下加入聚季铵盐、防凝剂和分散剂继续搅拌混匀，得到所述防膨破乳剂。
9.如权利要求8所述防膨破乳剂的制备方法，其特征在于，所述水和季铵盐搅拌混匀后的温度为40-50℃；所述继续搅拌混匀的搅拌时间为20-25min。
10.权利要求1-6任意一项所述防膨破乳剂用于水基压裂液中粘土防膨和破乳防乳的用途。
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