一種環(huán)境友好型陰離子壓裂液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)境友好型陰離子壓裂液，按重量百分比計(jì)，由如下組分制備而成：陰離子表面活性劑：7%-10%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.02%-0.05%、反離子鹽4%-7%，助表面活性劑0%-0.4%，pH調(diào)節(jié)劑使離子壓裂液的pH值調(diào)至8-10，其余為水。本發(fā)明全部采用小分子配制，水溶性好，配置簡(jiǎn)單，無(wú)需老化，配置周期短，用水或油實(shí)現(xiàn)完全破膠，破膠快，無(wú)殘?jiān)?，不影響地層滲透率，可大大提高壓裂改造效果；所采用的為陰離子表面活性劑，不會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，對(duì)地層無(wú)傷害。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)境友好型陰離子壓裂液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井壓裂改造領(lǐng)域，特別涉及陰離子清潔壓裂液。
【背景技術(shù)】
[0002]目前所有的水基壓裂液毫無(wú)例外的都有殘?jiān)@些殘?jiān)厝粫?huì)對(duì)地層及充填層造成嚴(yán)重堵塞使其滲透率大幅度下降(其累計(jì)損害可達(dá)90%以上)，從而大大降低壓裂的效果(對(duì)于低壓、低滲油氣層尤其突出，常常會(huì)造成壓裂完全失效)。
[0003]因此在目前油氣田開(kāi)發(fā)對(duì)壓裂效果要來(lái)愈來(lái)愈高的形勢(shì)下，消除殘?jiān)捌鋫Τ蔀楫?dāng)今壓裂界共同關(guān)心的急待解決的重大技術(shù)難題。也是本行業(yè)的前沿課題一清潔壓裂液(VES)及其應(yīng)用術(shù)。
[0004]國(guó)內(nèi)外壓裂液增稠劑大多為羥丙基瓜膠等聚合物，這些壓裂液基本上滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工要求。但由于聚合物分子量大，在水中分散溶解性差，水不溶物相對(duì)較多，使其利用率較低，現(xiàn)場(chǎng)只能以提高加量來(lái)彌補(bǔ)溶解性差帶來(lái)的劑量損失。另外，增稠劑與交聯(lián)劑交聯(lián)形成了超大分子，水溶解性更差，壓裂結(jié)束后，有相當(dāng)一部分水不溶物(20%-60%)和未徹底破膠的超大分子駐留在地層裂縫中，使地層滲透率下降，降低了壓裂改造效果。
[0005]現(xiàn)行的VES體系大都是陽(yáng)離子型表面活性劑，一般砂巖表面帶負(fù)電，這樣濾失進(jìn)地層的孔隙吼道的表面活性劑將吸附在吼道的表面，即減小了孔隙吼道的尺寸，又使其潤(rùn)濕性反轉(zhuǎn)，使油相滲透率進(jìn)一步降低，所以研制新型的對(duì)地層無(wú)傷害的壓裂液是壓裂液的發(fā)展方向。
[0006]中國(guó)申請(qǐng)201110435560.6公開(kāi)了一種無(wú)殘?jiān)庪x子壓裂液，該無(wú)殘?jiān)庪x子壓裂液由不飽和脂肪酸、PH調(diào)節(jié)劑、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、助表面活性劑和水配置而成，其中，相對(duì)于所述壓裂液的總重量，碳原子數(shù)12-24的不飽和脂肪酸1%至5% ;pH調(diào)節(jié)劑0.2%至2.5%，所述？!1調(diào)節(jié)劑為似0!1、1(0!1、似2(1)3、似丨04或1(丨04中的至少一種物質(zhì)；無(wú)機(jī)鹽3.5%至6.5%，所述無(wú)機(jī)鹽為KCl、KBr、NaBr、HCOONa, NaNO3或KNO3中的至少一種物質(zhì)；有機(jī)鹽
0.2%至0.8%，所述有機(jī)鹽為含烷基的硫酸鹽或含苯環(huán)的磺酸鹽；助表面活性劑0.5%至
2.5%，所述助表面活性劑為甜菜堿或碳原子數(shù)12-20的醇；其余為水。但該技術(shù)方案配方復(fù)雜，成本高且現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施性不好。此外，甜菜堿為兩性離子型表面活性劑，在不同的酸堿度情況下會(huì)以兩性或陽(yáng)離子表面活性劑的形式存在，而陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)底層有一定的傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一目的在于提供一種環(huán)境友好型陰離子壓裂液。本發(fā)明涉及的壓裂液全部采用小分子配制而成，主體組成部分是陰離子表面活性劑與無(wú)機(jī)鹽，無(wú)大分子添加成分。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種環(huán)境友好型陰離子壓裂液，按重量百分比計(jì)，由如下組分制備而成:陰離子表面活性劑:7%-10%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.02%-0.05%、反離子鹽4%-7%，助表面活性劑0%-0.4%，pH調(diào)節(jié)劑使離子壓裂液的pH值調(diào)至8-10，其余為水。[0010]本發(fā)明全部采用小分子配制而成，且特異性采用了二乙烯三胺五甲叉膦酸與陰離子表面活性劑(油酸鈉)等配合方式，所形成的壓裂液水溶性好，配置簡(jiǎn)單，無(wú)需老化，配置周期短，用水或油實(shí)現(xiàn)完全破膠，破膠快，無(wú)殘?jiān)?，不影響地層滲透率，可大大提高壓裂改造效果；所采用的為陰離子表面活性劑，不會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，對(duì)地層無(wú)傷害。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明優(yōu)選所述壓裂液由如下組分制備而成:
[0012]陰離子表面活性劑8%_9%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.03%-0.04%、反離子鹽5%_6%，助表面活性劑0.2%-0.3%，pH調(diào)節(jié)劑使離子壓裂液的pH值調(diào)至9，其余為水。
[0013]本發(fā)明所述環(huán)境友好型陰離子壓裂液，所述陰離子表面活性劑為油酸鈉，選擇該種表面活性劑是因?yàn)槠湫纬傻哪z鏈更長(zhǎng)，具有的粘彈性更好。
[0014]本發(fā)明所述環(huán)境友好型陰離子壓裂液，所述反離子鹽選自磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銨，優(yōu)選磷酸鈉與磷酸鉀。與其他反離子鹽相比，該種反離子鹽與所用表面活性劑的配伍性更好，形成的膠體溶液粘彈性更好
[0015]本發(fā)明所述環(huán)境友好型陰離子壓裂液，所述pH調(diào)節(jié)劑選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀，優(yōu)選氫氧化鈉。
[0016]本發(fā)明所述環(huán)境友好型陰離子壓裂液，所述助表面活性劑選自正丁醇、正己醇、正戊醇，優(yōu)選正丁醇。上述表面活性劑使陰離子表面活性劑形成的膠體溶液更穩(wěn)定，并能降低表面活性劑的用量
[0017]本發(fā)明的第二目的在于提供上述環(huán)境友好型陰離子壓裂液的制備方法，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0018](I)將二乙烯三胺五甲叉膦酸溶于水中，再加入反離子鹽，中速攪拌混合均勻，得到鹽溶液；
[0019](2)向鹽溶液中加入pH調(diào)節(jié)劑將其pH值調(diào)至8-10 ；
[0020](3)將陰離子表面活性劑加入步驟(2)得到的堿性鹽溶液溶液，中速攪拌，得到凍膠溶液；
[0021](4)常溫下靜置4_8h得到壓裂液。
[0022]其中，所述步驟I和步驟3中的攪拌速度均為8-12圈/秒，攪拌時(shí)間分別在30min以上。在該攪拌條件下，能夠形成均一、穩(wěn)定的膠體溶液。
[0023]步驟4中的靜置時(shí)間優(yōu)選6h。本發(fā)明涉及的環(huán)境友好型壓裂液配置工藝簡(jiǎn)便，根據(jù)不同的地層條件可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)配方的比例，且壓裂液可以直接用水或者烴類破膠，無(wú)需配置破膠液，破膠后無(wú)殘?jiān)?，?duì)地層無(wú)傷害。本發(fā)明所述的環(huán)境友好型壓裂液能夠適用于低滲及高滲地層，適宜范圍廣，可推廣性強(qiáng)。
[0024]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明得到了一種高質(zhì)量的環(huán)境友好型陰離子壓裂液，其核心性能參數(shù)如下:
[0025]破膠時(shí)間:加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺 ;
[0026]懸砂能力:加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑,沉降速率可低至0.lmm/min ;其中，樹(shù)脂覆膜支撐劑為現(xiàn)有公開(kāi)的已知產(chǎn)品；
[0027]耐溫性能:80°C下的粘度相比20°C下降了 20% ；[0028]抗剪切性:8-15r/s粘度基本維持不變；40_60r/S粘度下降4% ；80-100r/s粘度下降9% ο
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。其中所用化學(xué)試劑均為市售商品。
[0030]以下實(shí)施例中，助表面活性劑選自正丁醇、正己醇、正戊醇，反離子鹽選自磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銨，PH調(diào)節(jié)劑選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀，各助劑可任意組合使用。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例中所述水基壓裂液包括如下組分:0.06g的二乙烯三胺五甲叉膦酸、18g的油酸鈉、12.9g的磷酸鈉、氫氧化鈉適量、200g的水。
[0033]本實(shí)施例所述水基壓裂液的制備方法如下:
[0034](I)將0.06g的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入200g自來(lái)水中；
[0035](2)將上述特定量的磷酸鈉溶于用二乙烯三胺五甲叉膦酸處理后的200g的水中，中速攪拌混合均勻，得到磷酸鈉溶液；
[0036](3)用pH計(jì)測(cè)量酸堿度，根據(jù)酸堿度情況加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)步驟(2)得到的磷酸鈉溶液的pH值至9 ;
[0037](4)將上述特定量的油酸鈉加入步驟(3)得到的堿性磷酸鈉溶液，中速攪拌，得到凍膠溶液；[0038](5)常溫下靜置6h得到壓裂液。
[0039](6)得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.lmm/min ；加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。
[0040]其中，步驟2和步驟4中的攪拌速度均為9圈/秒，攪拌時(shí)間分別為40min。
[0041]實(shí)施例2
[0042]本實(shí)施例中所述水基壓裂液包括如下組分:0.06g的二乙烯三胺五甲叉膦酸、20g的油酸鈉、10.4g的磷酸鈉、0.5g正己醇、氫氧化鈉適量、200g的水。
[0043]本實(shí)施例所述水基壓裂液的制備方法如下:
[0044](I)將0.06g的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入200g自來(lái)水中；
[0045](2)將上述特定量的磷酸鈉溶于200g的水中，中速攪拌混合均勻，得到磷酸鈉溶液；
[0046](3)用pH計(jì)測(cè)量酸堿度，根據(jù)酸堿度情況加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)步驟(2)得到的磷酸鈉溶液的PH值至10 ；
[0047](4)將0.5g的正己醇加入(2)得到的溶液中；
[0048](5)將上述特定量的油酸鈉加入步驟(4)得到的堿性磷酸鈉溶液，中速攪拌，得到凍膠溶液；
[0049](6)常溫下靜置6h得到壓裂液。
[0050](7)得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.1 lmm/min ；加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。
[0051]其中，步驟2和步驟4中的攪拌速度均為10圈/秒，攪拌時(shí)間分別為35min。[0052]實(shí)施例3
[0053]本實(shí)施例中所述水基壓裂液包括如下組分:0.06g的二乙烯三胺五甲叉膦酸、18g的油酸鈉、12.1g的磷酸鈉、氫氧化鈉適量、200g的水。
[0054]本實(shí)施例所述水基壓裂液的制備方法如下:
[0055](I)將0.06g的二乙烯三胺五甲叉膦酸加入200g自來(lái)水中；
[0056](2)將上述特定量的磷酸鈉溶于200g的水中，中速攪拌混合均勻，得到磷酸鈉溶液；
[0057](3)用pH計(jì)測(cè)量酸堿度，根據(jù)酸堿度情況加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)步驟(2)得到的磷酸鈉溶液的PH值至8 ;
[0058](4)將上述特定量的油酸鈉加入步驟(3)得到的堿性磷酸鈉溶液，中速攪拌，得到凍膠溶液；
[0059](5)常溫下靜置6h得到壓裂液。
[0060](6)得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.14mm/min ；加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。
[0061]其中，步驟2和步驟4中的攪拌速度均為9圈/秒，攪拌時(shí)間分別為45min。
[0062]實(shí)施例4
[0063]與實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)僅在于，本實(shí)施例中水基壓裂液的配方為:油酸鈉:7%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.02%、反離`子鹽磷酸鈉7%，助表面活性劑正丁醇0.4%，pH調(diào)節(jié)劑氫氧化鉀使離子壓裂液的PH值調(diào)至9，其余為水。
[0064]得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.14mm/min ;加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。
[0065]實(shí)施例5
[0066]與實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)僅在于，本實(shí)施例中水基壓裂液的配方為:油酸鈉:8%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.05%、反離子鹽磷酸鉀4%，助表面活性劑正己醇0.1%，pH調(diào)節(jié)劑氫氧化鉀使離子壓裂液的PH值調(diào)至8，其余為水。
[0067]得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.20mm/min ;加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。
[0068]實(shí)施例6
[0069]與實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)僅在于，本實(shí)施例中水基壓裂液的配方為:油酸鈉9%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.04%、反離子鹽磷酸銨6%，助表面活性劑正戊醇0.3%，pH調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉使離子壓裂液的PH值調(diào)至9，其余為水。
[0070]得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.1 lmm/min ;加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。
[0071]實(shí)施例7
[0072]與實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)僅在于，本實(shí)施例中水基壓裂液的配方為:油酸鈉8%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.03%、反離子鹽磷酸銨5%，助表面活性劑正丁醇0.2%，pH調(diào)節(jié)劑氫氧化鋰使離子壓裂液的PH值調(diào)至10，其余為水。
[0073]得到的壓裂液加入體積比為20%的樹(shù)脂覆膜支撐劑，沉降速率為0.13mm/min ;加10倍水，破膠時(shí)間小于lmin，殘?jiān)繛镺。[0074]為進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明所述壓裂液的性能，發(fā)明人進(jìn)一步展開(kāi)了若干對(duì)比試驗(yàn)，篇幅所限，此處僅列舉最具針對(duì)性的對(duì)比例。
[0075]對(duì)比例I
[0076]試驗(yàn)對(duì)象:
[0077]樣品一采用本申請(qǐng)文件實(shí)施例1所得產(chǎn)品。
[0078]樣品二采用對(duì)比文件I中實(shí)施例2的配方4%油酸與芥酸混合物+1.5%氫氧化鈉+5%溴化鉀+0.5%十二烷基苯磺酸+1.01%甜菜堿。
[0079]具體試驗(yàn)方法為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1:
[0080]表I
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)境友好型陰離子壓裂液，按重量百分比計(jì)，由如下組分制備而成:陰離子表面活性劑:7%-10%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.02%-0.05%、反離子鹽4%-7%，助表面活性劑0%-0.4%，pH調(diào)節(jié)劑使離子壓裂液的pH值調(diào)至8-10，其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子壓裂液，其特征在于:由如下組分制備而成:陰離子表面活性劑8%-9%、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.03%-0.04%、反離子鹽5%-6%，助表面活性劑0.2%-0.3%，pH調(diào)節(jié)劑使離子壓裂液的pH值調(diào)至9，其余為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陰離子壓裂液，其特征在于:所述陰離子表面活性劑為油酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陰離子壓裂液，其特征在于:所述助表面活性劑選自正丁醇、正己醇、正戊醇，優(yōu)選正丁醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陰離子壓裂液，其特征在于:所述反離子鹽選自磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銨，優(yōu)選磷酸鈉與磷酸鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陰離子壓裂液，其特征在于:所述pH調(diào)節(jié)劑選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀，優(yōu)選氫氧化鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陰離子壓裂液，其特征在于:按重量份計(jì)，由如下組分制備而成:二乙烯三胺五甲叉膦酸0.06份、油酸鈉18份、磷酸鈉12.9份、pH調(diào)節(jié)劑適量、水200 份。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的陰離子壓裂液的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:` (1)將二乙烯三胺五甲叉膦酸溶于水中，再加入反離子鹽，中速攪拌混合均勻，得到鹽溶液； (2)向鹽溶液中加入pH調(diào)節(jié)劑將其pH值調(diào)至8-10； (3)將陰離子表面活性劑加入步驟(2)得到的堿性鹽溶液溶液，中速攪拌，得到凍膠溶液； (4)常溫下靜置4-8h得到壓裂液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述步驟I和步驟3中的攪拌速度均為8-12圈/秒，攪拌時(shí)間分別在30min以上。
【文檔編號(hào)】C09K8/68GK103450871SQ201310452816
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】秦升益, 李昭勛, 王中學(xué), 胡寶苓, 許志超 申請(qǐng)人:北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司