專利名稱：基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清潔壓裂液制備工藝，具體是指一種基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝。
背景技術(shù)：
油氣井的水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)是改造油氣層的有效方法，是油氣井、水井增產(chǎn)、增注的有效措施。此技術(shù)已積累了 50多年的經(jīng)驗(yàn)，被廣泛應(yīng)用于油氣田勘探和開發(fā)中。與此同時(shí)，每年會消耗掉6 X IO4噸以上的化學(xué)劑。
所謂油層水力壓裂，就是對于埋藏在幾百到幾千米的油層，利用水力的作用，使油層形成裂縫。油層水力壓裂的過程，一般指在地面采用高壓大排量的泵，利用液體的傳壓性能，將具有一定粘度的液體(壓裂液)，以大大超過油層所能吸收的能力向井中注入，井筒內(nèi)的壓力逐漸增高，當(dāng)壓力增高到超過井壁附近的地應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)，油層就會形成有一定幾何尺寸的裂縫。由于裂縫的出現(xiàn)，滲透面積增加，加之井底壓力與油層壓力之間存在壓差，此時(shí)泵入的液體，其中一部分滿足了地層的吸收，剩余的則使裂縫向前延伸和擴(kuò)張。隨著流體的不斷注入，裂縫也會不斷延伸與擴(kuò)展，直到流體所注入的速度與油層所能吸入的速度相等時(shí)，裂縫才會停止延伸與擴(kuò)展。此時(shí)如果地面高壓泵停止泵入液體，油層由于外來壓力的消失，又會使裂縫重新閉合。為了保持裂縫處于張開伏態(tài)，隨著壓裂液的不斷注入，須在壓裂液中混入較大直徑的支撐劑(如石英砂、核桃殼、陶粒等)，使之沉淀于裂縫中，支撐已形成的裂縫。由于地層中有了這樣被支撐的裂縫，從而提高了近井地帶巖層的滲透率，改善了井 筒附近油層的流體流動通道，增大了排流面積，降低了流體的流動阻力，使油井達(dá)到了增產(chǎn)的效果。
清潔壓裂液作為造縫和攜砂的介質(zhì)，其性能的改進(jìn)一直是人們研究的課題。自50 年代大規(guī)模進(jìn)行水力壓裂以來，壓裂液無論從單項(xiàng)添加劑、整體壓裂液配方體系的形成、室內(nèi)研究儀器設(shè)備和方法到現(xiàn)場應(yīng)用工藝技術(shù)等均發(fā)生了重大變化，特別是90年代以來，壓裂液體系研究趨于完善，在壓裂液化學(xué)和現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。
清潔壓裂液，國外是在上個(gè)世紀(jì)90年代發(fā)展起來的，自從1997年Schlumberger 公司推出第一個(gè)產(chǎn)品J508投入市場以來，就迅速得到了推廣，目前用量最大的三個(gè)國家和地區(qū)分別是加拿大、墨西哥灣和美國東部。同時(shí)國外的學(xué)者通過長期致力于粘彈性研究， 極大地豐富了粘彈性理論，為VES的理論研究奠定了基礎(chǔ)，得到的粘彈性評價(jià)方法為VES壓裂液性能評價(jià)指明了方向。
國內(nèi)對清潔壓裂液研究較晚，目前主要應(yīng)用的VES為CTAB和Schlumberger的 J508型表面活性劑，存在的問題是CTAB的粘彈效應(yīng)較為弱，特別是在溫度高于60°C時(shí)，粘性會隨之大大降低，失去對支撐劑的有效懸浮作用。Schlumberger的J508型表面活性劑有很好的粘彈性，適用的溫度較高，由于其配方中添加了某些高溫穩(wěn)定劑，從而將該體系應(yīng)用在溫度高于100°C的油氣井增產(chǎn)作業(yè)，但是該配方的成本較CTAB高，使得該體系在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用受到限制。近年來國內(nèi)也有報(bào)道不同配方的VES，使用的溫度也有了較大的提高，但是關(guān)于他們的應(yīng)用報(bào)道還很少。從某種角度說原因是由于分子設(shè)計(jì)中沒有很好的考慮到產(chǎn)品的工業(yè)化問題，導(dǎo)致成本太高而制約其應(yīng)用，另一個(gè)重要的原因是由于國內(nèi)目前對VES 流體的評價(jià)方法還不完善，致使對VES有一個(gè)誤區(qū)，那就是應(yīng)該達(dá)到多大的粘彈性才能保證壓裂的正常施工。
目前，廣泛使用的清潔壓裂液體系可分為水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液。從50年代初到60年代初是以油基壓裂液為主。油基壓裂液通常由烴類(原油、柴油)、稠化劑(有機(jī)磷酸鹽)、交聯(lián)劑(偏鋁酸鹽)和破膠劑(強(qiáng)堿弱酸鹽)組成，通過兩步交聯(lián)法，提高了其現(xiàn)場可操作性和耐溫能力(達(dá)130°C)。它具有與油藏配伍性好， 易返排、低傷害，適合于強(qiáng)水敏、低壓儲層等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，也存在安全性差、成本高、耐溫能力較弱和濾失量大等缺點(diǎn)。在60年代初，胍爾膠稠化劑的問世，標(biāo)志著現(xiàn)代壓裂液化學(xué)的誕生。70年代，由于胍爾膠化學(xué)改性(如羥丙基胍爾膠HPG、羥基羧甲基胍爾膠CMHPG)的成功，以及交聯(lián)體系的完善(由硼、銻發(fā)展到有機(jī)鈦、有機(jī)鋯)，水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂液類型中占主導(dǎo)作用。水基壓裂液由聚合物稠化劑(植物膠，如胍爾膠、香豆膠等)、交聯(lián)劑、破膠劑、pH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑和助排劑等組成。具有低廉、安全、可操作性強(qiáng)、綜合性能好、運(yùn)用范圍廣等特點(diǎn)，但潛在的問題是損害水敏性儲層，以及由于殘?jiān)?、未破膠的濃縮膠和濾餅造成的導(dǎo)流能力損害。隨著致密氣藏的開采和部分低壓油井壓裂后返排困難等因素，在80年代泡沫壓裂液技術(shù)又大規(guī)模在現(xiàn)場應(yīng)用，取代了部分水基壓裂液。泡沫壓裂液一般由氣相和液相組成，氣相(一般為70% 75%的C02或N2)以氣泡的形式分散在整個(gè)連續(xù)相中，液相通常含有表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，加入植物膠稠化劑，可以改善泡沫壓裂液的穩(wěn)定性。它具有易返排、傷害小和攜砂能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適合于低壓、水敏性儲層，尤其是氣藏。乳化壓裂液是介于水基與油基之間的壓裂液流體，目前常用的是聚合物水包油乳化壓裂液，它是由60% 70%的液態(tài)烴(原油或柴油為內(nèi)相)和30% 40%聚合物稠化水(植物膠水溶液為外相)組成，具有低濾失、低殘?jiān)⒄扯雀吆蛡^小 等特點(diǎn)。目前，壓裂液體系仍是以水基壓裂液為主(占65%)，泡沫壓裂液(占30%)，油基、乳化壓裂液(占5% )共存的局面。其中，在水基壓裂液中，硼交聯(lián)壓裂液占40%，鈦、鋯交聯(lián)壓裂液占10%，未交聯(lián)壓裂液占15%。
20世紀(jì)90年代，國外研制出了無聚合物水基壓裂液體系一種基于粘彈性表面活性劑的壓裂液，該體系不需化學(xué)破膠，排液能力強(qiáng)，壓裂液殘?jiān)繋缀鯙榱?，基本不改變油層的潤濕性并且能夠有效的穩(wěn)定粘土，使壓裂過程中的表皮效應(yīng)和油層污染更小，甚至接近零污染，能更有效的提高油井產(chǎn)能，充分達(dá)到油氣藏壓裂的目的。該體系被稱之為粘彈性表面活性劑壓裂液，又稱之為清潔壓裂液。
清潔壓裂液自1997年在國外投入使用后，就迅速得到推廣。目前加拿大用量第一，墨西哥灣第二，美國東部第三。我國由于在界面化學(xué)和表面活性劑合成領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家相差較大，清潔壓裂液在我國發(fā)展還比較緩慢。
在制備清潔壓裂液的工藝過程中，水楊酸鈉加量的大小對制備出的產(chǎn)品的體系粘數(shù)有著很大的影響，如何確定出一個(gè)最佳的水楊酸鈉加量，對清潔壓裂液的制備工藝有著深遠(yuǎn)的影響。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，該制備工藝通過控制水楊酸鈉的加量，從而能大大增加整個(gè)體系的粘數(shù)，進(jìn)而提高制備出的清潔壓裂液的產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，包括以下步驟
(a)首先，在鹽水溶液中，加入適量的表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；
(b)然后，在攪拌情況下，加入濃度為O. 4% O. 6%的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?br> (C)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。
所述鹽水溶液為氯化鈉溶液。
所述表面活性劑的為十六烷基三甲基氯化銨。所述水楊酸鈉的濃度為O. 5%。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果是本制備工藝通過控制水楊酸鈉的加量，從而能大大增加整個(gè)體系的粘數(shù)，進(jìn)而提高制備出的清潔壓裂液的產(chǎn)品質(zhì)量。


圖1是水楊酸鈉加量對體系粘數(shù)的影響示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例
本發(fā)明涉及基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，包括以下步驟
(a)首先，在鹽水溶液中，加入適量表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；
(b)然后，在攪拌情況下，加入一定量的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?br> (C)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。
上述鹽水溶液為氯化鈉溶液；表面活性劑的為十六烷基三甲基氯化銨。
為了得到最佳的水楊酸鈉加量，本發(fā)明做了水楊酸鈉加量對清潔壓裂液的體系濃度影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示，為了簡明，在圖1中將十六烷基三甲基氯化銨采用CTAC的英文縮寫；由圖1可知，水楊酸鈉的加量對溶液的粘度具有很大的影響，隨著水楊酸鈉加量的增加，體系粘度先增加后減少，具有一個(gè)最優(yōu)的水楊酸鈉加量，粘彈性表面活性劑溶液的粘度先隨水楊酸鈉濃度的增大而增大，并上升到一最大值，然后又下降，這是因?yàn)檎硰椥员砻婊钚詣┤芤旱南鄳B(tài)發(fā)生的一系列變化所致，即是溶液從單個(gè)游離膠束一球型膠束一蠕蟲狀膠束一相互纏繞的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一層狀膠束一囊泡狀膠束，因此溶液的粘度會出現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象。
綜上，本發(fā)明的水楊酸鈉的濃度在O. 4% O. 6%之間較好，最佳濃度為O. 5%。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，其特征在于，包括以下步驟(a)首先，在鹽水溶液中，加入適量的表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；(b)然后，在攪拌情況下，加入濃度為O.4% O. 6%的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?(C)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，其特征在于，所述鹽水溶液為氯化鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，其特征在于，所述表面活性劑的為十六烷基三甲基氯化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，其特征在于，所述水楊酸鈉的濃度為O. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于控制水楊酸鈉加量的清潔壓裂液制備工藝，包括步驟(a)首先，在鹽水溶液中，加入適量的表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；(b)然后，在攪拌情況下，加入濃度為0.4％～0.6％的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?c)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。本發(fā)明通過控制水楊酸鈉的加量，從而能大大增加整個(gè)體系的粘數(shù)，進(jìn)而提高制備出的清潔壓裂液的產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號C09K8/68GK102994066SQ201110290058
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者王磊 申請人:王磊