一種煤層氣井泡沫壓裂液體系及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，具體涉及一種能夠在煤層氣井壓裂時達到充分攜砂、迅速反排、減少煤層傷害目的，不含大分子穩(wěn)泡劑的泡沫壓裂液體系及其制備方法。該煤層氣井泡沫壓裂液體系，由以下質量百分比的原料組分配制而成：無機鹽1-3％；SSN表面活性劑0.1-0.3％；FK-18表面活性劑0.2-0.4％；RX-013表面活性劑0.5-0.7％；水95.6-98.2％。本發(fā)明中的泡沫壓裂液體系配方簡單、無穩(wěn)泡劑，在泡沫壓裂液已有特點的基礎上進一步減小了對煤層的傷害。
【專利說明】一種煤層氣井泡沬壓裂液體系及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，具體涉及一種能夠在煤層氣井壓裂時達到充分攜砂、迅速反排、減少煤層傷害目的，不含大分子穩(wěn)泡劑的泡沫壓裂液體系及其制備方法。
【背景技術】
[0002]煤層氣成藏機理復雜，儲層基質具有明顯的低孔、低滲、低含氣飽和度的特點；楊氏模量小、泊松比大，易產生變形；煤層的節(jié)理、裂縫極其發(fā)育；煤層是很強的吸附介質，極易受到傷害。煤層的這些特點使煤層極容易吸附外來流體，引起煤層孔隙的堵塞和基質的膨脹，從而嚴重影響產氣量。
[0003]常規(guī)煤層氣井如果不經過壓裂改造很難獲得產能，這就對帶入地層的壓裂液有很高的要求。線性膠壓 裂液中含有大量大分子物質；交聯(lián)壓裂液中均含有大量大分子物質，但是在煤層低溫下不容易破膠；清潔壓裂液破膠徹底，但是成本高。
[0004]目前煤層壓裂使用最廣泛的活性水壓裂液由于粘度低，攜砂困難，需大排量，易引起煤粉運移堵塞。泡沫壓裂液以其失水小、攜砂能力強、反排能量足的特點，在煤層氣井壓裂中有很好的應用前景。
[0005]但常規(guī)泡沫壓裂液比如泡沫壓裂液，也是在已有的線性膠、交聯(lián)膠、清潔壓裂液作為穩(wěn)泡劑基礎上加入穩(wěn)泡劑制得，但是，穩(wěn)泡劑中存在的大分子物質易吸附、在煤層低溫下不容易破膠的問題仍然存在。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，該泡沫壓裂液粘度高、攜砂能力強、失水小、對煤層傷害小，能夠將支撐劑帶入地層的同時利用自身殘余能量順利反排。
[0007]本發(fā)明的另一個目的還在于提供一種煤層氣井泡沫壓裂液體系的制備方法。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，由以下質量百分比的原料組分配制而成:無機鹽1-3% ;SSN表面活性劑0.1-0.3% ；FK-18表面活性劑0.2-0.4% ；RX-013 表面活性劑 0.5-0.7% ；/jC 95.6-98.2%?
[0009]其中，SSN表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，F(xiàn)K-18表面活性劑為廣漢阜康公司生產的WD-18，RX-013表面活性劑為榮欣公司生產的WZJ-013。將三種混合使用，泡沫體積和半衰期最好，并且按照上述配比將三種起泡劑混合之后的總體濃度也不高，為I %。
[0010]具體地，測試本發(fā)明提供的煤層氣井泡沫壓裂液體系性能的方法為:
[0011]將IOOmL體積的泡沫壓裂液倒入衆(zhòng)杯中，用高速攪拌器在≥5000r/min高速下攪拌Imin,將起泡的泡沫倒入500mL量筒中，記錄泡沫體積并記錄析出一半液體所用的時間即泡沫半衰期。
[0012]試驗結果表明:[0013]由于本發(fā)明的泡沫壓裂液體系不含大分子穩(wěn)泡劑，不需要交聯(lián)，所以不存在煤層低溫條件下破膠困難的問題；本發(fā)明泡沫壓裂液體系在170s—1下剪切2h能保持IOOMPa.s高粘度，攜砂能力強；本發(fā)明泡沫壓裂液體系泡沫質量為75% -80%，含水量低、粘度高，幾乎無失水。本發(fā)明的特點是:本發(fā)明涉及一種煤層氣井泡沫壓裂液體系。該泡沫壓裂液由一種無機鹽、三種表面活性劑和清水按一定質量百分比混合而成。本發(fā)明解決了目前煤層氣用壓裂液中其它壓裂液破膠困難、攜砂能力小、失水大的問題，由于泡沫壓裂液體系中不含穩(wěn)泡劑，也大大減小了煤層傷害的問題。
[0014]進一步地，由以下質量百分比的原料組分配制而成:無機鹽2% ;SSN表面活性劑0.1% ；FK-18表面活性劑0.3% ；RX-013表面活性劑0.6% ;水97%。
[0015]進一步地，為了減小水對最終產品性能的影響，優(yōu)選地，所述水為去離子水。
[0016]進一步地，所述的無機鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的任意一種或多種的組合。
[0017]所述的無機鹽最佳使用氯化鉀，最佳使用濃度為2% ;所述的SSN表面活性劑最佳使用濃度為0.1%;所述的FK-18表面活性劑最佳使用濃度為0.3%;所述的RX-013表面活性劑最佳使用濃度為0.6% ;所述的水最好為去離子水,最佳使用濃度為97%。
[0018]本發(fā)明中的泡沫壓裂液體系配方簡單、無穩(wěn)泡劑，在泡沫壓裂液已有特點的基礎上進一步減小了對煤層的傷害。 [0019]本發(fā)明提供的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系的制備方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1.將預設百分比的所述無機鹽和所述水混合，攪拌至所述無機鹽完全溶解，配制成鹽水；
[0021]步驟2.將預設百分比的所述表面活性劑SSN加入到所述鹽水中，充分攪拌直至溶解，制成第一混合液；
[0022]步驟3.將預設百分比的所述表面活性劑FK-18加入所述第一混合液中，制成第二混合液；
[0023]步驟4.將預設百分比的所述表面活性劑RX-013加入到所述第二混合液中，制得煤層氣井泡沫壓裂液體系。
[0024]通過該制備方法制成的泡沫壓裂液，與現(xiàn)有技術相比具有如下特點:泡沫壓裂液成分少，配方簡單，泡沫質量高，粘度高，攜砂能力強；不含大分子物質，對煤層污染小，失水小，進一步降低了污染儲層的風險；而且成本低廉，制備工藝簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的泡沫壓裂液最佳濃度時的流變曲線；
[0026]圖2為本發(fā)明提供的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0028]一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，由以下質量百分比的原料組分配制而成:無機鹽1-3% ;SSN表面活性劑0.1-0.3% ；FK-18表面活性劑0.2-0.4% ；RX-013表面活性劑
0.5-0.7% ;水 95.6-98.2% 0
[0029]其中，SSN表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，F(xiàn)K-18表面活性劑為廣漢阜康公司生產的WD-18，RX-013表面活性劑為榮欣公司生產的WZJ-013，將三種混合使用，泡沫體積和半衰期最好，并且按照上述配比將三種起泡劑混合之后的總體濃度也不高，為I %。
[0030]具體地，測試本發(fā)明提供的煤層氣井泡沫壓裂液體系性能的方法為:
[0031]將IOOmL體積的泡沫壓裂液倒入漿杯中，用高速攪拌器在≥5000r/min高速下攪拌Imin,將起泡的泡沫倒入500mL量筒中，記錄泡沫體積并記錄析出一半液體所用的時間即泡沫半衰期。
[0032]試驗結果表明:
[0033]由于本發(fā)明的泡沫壓裂液體系不含大分子穩(wěn)泡劑，不需要交聯(lián)，所以不存在煤層低溫條件下破膠困難的問題；本發(fā)明泡沫壓裂液體系在170s-l下剪切2h能保持IOOMPa.s高粘度，攜砂能力強；本發(fā)明泡沫壓裂液體系泡沫質量為75% -80%，含水量低、粘度高，幾乎無失水。本發(fā)明的特點是:本發(fā)明涉及一種煤層氣井泡沫壓裂液體系。該泡沫壓裂液由一種無機鹽、三種表面活性劑和清水按一定質量百分比混合而成。本發(fā)明較好地解決了目前煤層氣用壓裂液中其它壓裂液破膠困難、攜砂能力小、失水大的問題，由于泡沫壓裂液體系中不含穩(wěn)泡劑，也大大減小了煤層傷害的問題。
[0034]優(yōu)選地，由以下質量百分比的原料組分配制而成:無機鹽2% ;SSN表面活性劑
0.1% ；FK-18表面活性劑0.3% ；RX-013表面活性劑0.6% ;水97%。
[0035]為了減小水質對于最終產物性能的影響，優(yōu)選水為去離子水。
[0036]優(yōu)選地，所述的無機鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的任意一種或多種的組合。
[0037]所述的無機鹽最佳使用氯化鉀，最佳使用濃度為2% ;所述的SSN表面活性劑最佳使用濃度為0.1%;所述的FK-18表面活性劑最佳使用濃度為0.3%;所述的RX-013表面活性劑最佳使用濃度為0.6% ;所述的水最好為去離子水,最佳使用濃度為97%。
[0038]本發(fā)明中的泡沫壓裂液體系配方簡單、無穩(wěn)泡劑，在泡沫壓裂液已有特點的基礎上進一步減小了對煤層的傷害。
[0039]本發(fā)明提供的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系的制備方法，如圖2所示，包括如下步驟:
[0040]步驟1.將預設百分比的所述無機鹽和所述水混合，攪拌至所述無機鹽完全溶解，配制成鹽水；
[0041]步驟2.將預設百分比的所述表面活性劑SSN加入到所述鹽水中，充分攪拌直至溶解，制成第一混合液；
[0042]步驟3.將預設百分比的所述表面活性劑FK-18加入所述第一混合液中，制成第二混合液；
[0043]步驟4.將預設百分比的所述表面活性劑RX-013加入到所述第二混合液中，制得煤層氣井泡沫壓裂液體系。
[0044]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下特點:泡沫壓裂液成分少，配方簡單；泡沫質量高，粘度高，攜砂能力強；不含大分子物質，對煤層污染??；失水小，進一步降低了污染儲層的風險，而且成本低廉，制備工藝簡單。
[0045]實施例1:
[0046]無機鹽氯化鉀2% ；SSN表面活性劑0.1% ;FK_18表面活性劑0.3% ；RX-013表面活性劑0.6% ;清水97%。[0047]將2%氯化鉀加入到97%的清水中，混合均勻，形成透明的鹽水溶液，向鹽水溶液中加入0.1 %的SSN表面活性劑，攪拌均勻直至SSN完全溶解，再向其中分別加入0.3%表面活性劑FK-18和0.6%表面活性劑RX-013，攪拌均勻，形成泡沫壓裂液。
[0048] 實施例中的無機鹽氯化鉀屬于市場銷售工業(yè)產品，實施例1為本發(fā)明的泡沫壓裂液最佳方案。
[0049]實施例2:
[0050]無機鹽氯化銨2% ；SSN表面活性劑0.1% ；FK-18表面活性劑0.3% ；RX-013表面活性劑0.6% ;清水97%。將2%氯化銨加入到97%的清水中，混合均勻，形成透明的鹽水溶液，向鹽水溶液中加入0.1 %的SSN表面活性劑，攪拌均勻直至SSN完全溶解，再向其中分別加入0.3%表面活性劑FK-18和0.6%表面活性劑RX-013，攪拌均勻，形成泡沫壓裂液。
[0051]實施例3:
[0052]無機鹽氯化鉀2% ；SSN表面活性劑0.1% ;FK_18表面活性劑0.4% ；RX-013表面活性劑0.5% ;清水97%。將2%氯化鉀加入到97%的清水中，混合均勻，形成透明的鹽水溶液，向鹽水溶液中加入0.1 %的SSN表面活性劑，攪拌均勻直至SSN完全溶解，再向其中分別加入0.4%表面活性劑FK-18和0.5%表面活性劑RX-013，攪拌均勻，形成泡沫壓裂液。
[0053]實施例4:
[0054]無機鹽氯化鈉2% ；SSN表面活性劑0.1% ;FK_18表面活性劑0.3% ；RX-013表面活性劑0.6% ;清水97%。將2%氯化鈉加入到97%的清水中，混合均勻，形成透明的鹽水溶液，向鹽水溶液中加入0.1 %的SSN表面活性劑，攪拌均勻直至SSN完全溶解，再向其中分別加入0.3%表面活性劑FK-18和0.6%表面活性劑RX-013，攪拌均勻，形成泡沫壓裂液。
[0055]實施例5:
[0056]無機鹽氯化鉀3% ；SSN表面活性劑0.15% ;FK_18表面活性劑0.35% ；RX-013表面活性劑0.5% ;清水97.5%。將3%氯化鉀加入到96%的清水中，混合均勻，形成透明的鹽水溶液，向鹽水溶液中加入0.15%的SSN表面活性劑，攪拌均勻直至SSN完全溶解，再向其中分別加入0.35%表面活性劑FK-18和0.5%表面活性劑RX-013，攪拌均勻，形成泡沫壓裂液。
[0057]實施例1-5中得到的泡沫壓裂液，經過實驗證明:實施例1的泡沫壓裂液用WaringBlengder方法測得泡沫體積470mL，泡沫質量78.7%，泡沫半衰期4000s，對煤心滲透率傷害率為15%，效果最好。使用其它配方得到的泡沫壓裂液泡沫體積在400-500ml，泡沫質量在75% -80%，泡沫半衰期在3000-4000s，對煤心滲透率傷害在10-20%。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，其特征在于:由以下質量百分比的原料組分配制而成:無機鹽1-3% ;SSN表面活性劑0.1-0.3% ；FK-18表面活性劑0.2-0.4% ；RX-013表面活性劑 0.5-0.7% ;水 95.6-98.2%0
2.根據(jù)權利要求1所述的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，其特征在于: 由以下質量百分比的原料組分配制而成:無機鹽2% ;SSN表面活性劑0.1% ;FK-18表面活性劑0.3% ；RX-013表面活性劑0.6% ;水97%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，其特征在于: 所述水為去離子水。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系，其特征在于: 所述的無機鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的任意一種或多種的組合。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種煤層氣井泡沫壓裂液體系的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1.將預設百分比的所述無機鹽和所述水混合，攪拌至所述無機鹽完全溶解，配制成鹽水； 步驟2.將預設百分比的所述表面活性劑SSN加入到所述鹽水中，充分攪拌直至溶解，制成第一混合液； 步驟3.將預設百分比的所述表面活性劑FK-18加入所述第一混合液中，制成第二混合液； 步驟4.將預設百分比的所述表面活性劑RX-013加入到所述第二混合液中，制得煤層氣井泡沫壓裂液體系。
【文檔編號】C09K8/70GK103980877SQ201410230530
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】楊蘇, 楊兆中, 劉敏, 李小剛, 周志凌 申請人:西南石油大學