CN116023926A - 一种速溶清洁压裂液稠化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种速溶清洁压裂液稠化剂及其制备方法。所述稠化剂包括下述组分：季铵盐阳离子表面活性剂、激活剂、成胶控制剂和稀释剂。其通过下述方法制备得到：将表面活性剂和激活剂混合；向上述混合物中加入激活剂；加入稀释剂，混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，成胶速度可调。
Description
技术领域
本发明涉及清洁压裂液制备与应用技术领域，具体涉及一种适于连续配液速溶清洁压裂液的制备方法。
背景技术
压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到迅速发展和广泛应用，压裂液是压裂技术的重要组成部分。20世纪90年代国外开发出了包含粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant，简称VES)的清洁压裂液。一般表面活性剂在水溶液中形成的胶束呈球状，不能使溶液增粘，而VES体系中所用的季铵盐类表面活性剂在盐水中形成的胶束主要呈蚯蚓状或长圆棒状，相互之间高度缠结，构成了网状胶束，类似于交联的长链聚合物形成的网状结构。由于其中不含有聚合物，所以可以显著降低残渣在支撑剂填充带和裂缝壁面上的吸附量，形成高导流能力的裂缝。VES压裂液粘度低，但能有效地输送支撑剂，原因在于VES压裂液携带支撑剂是依靠流体的塑性和结构而不是流体的粘度，同时能降低摩阻力。该压裂液配制简单，主要用VES在盐水中调配。因为无聚合物的水化，VES很容易在盐水中溶解，不需要交联剂、破胶剂和其它化学添加剂，因此无地层伤害并能使充填层保持良好的导流能力。
但是，目前清洁压裂液在使用时需要分别将表面活性剂和激活剂和其他添加剂加入水中，搅拌较长时间之后才能形成均匀溶液，例如十八烷基三甲基氯化铵为蜡状固体，需要碾压成小块状或者粉末状加入水中，搅拌10小时以上方可搅拌均匀，这样就限定了该类产品的使用工艺，即需要施工前需要较长时间来溶解各种药剂，这也就限制了清洁压裂液的施工效率。另一方面，将溶解好的阳离子表面活性剂溶液和激活剂溶液混合搅拌在5分钟以内即可达到粘度最大值，即成胶，这样就使得压裂过程中加砂和泵送过程时间紧张，并有可能造成粘度过大而不能泵入地层的事故。此外，这一类清洁压裂液体系在地面配制好粘度达到稳定后，粘度随温度的升高而降低。这就不可避免的产生地面粘度和储层粘度的矛盾：地面需要一定的粘度来携砂即可，但是进入储层温度升高且流速变缓慢，压裂液体系的携砂性能大幅度降低，容易产生沉降；为了避免上述问题，只能提高体系粘度，这就低得压裂液在地面粘度过高，产生的阻力大，能耗高。
这就需要一种本身流动性较好，加入水中容易搅拌均匀，成胶时间较长，便于压裂时有充足的时间加砂和注入油气储层，同时该体系还具有粘度到随温度升高而升高的特性，从而克服地面和储层粘温温度的矛盾。基于该清洁压裂液化学成分的溶解性，优选可以与水互溶的有机溶剂作为稀释剂，将固体粉末或者黏稠固体等药剂溶于该有机溶剂后可以形成流动性较好的产品，倒入水中之后相比于固体粉末或者黏稠固体能够较快的在水中分散均匀形成细小颗粒或者胶体粒子，进一步搅拌后逐渐形成均匀凝胶，由此可以缩短药剂溶解时间达到施工现场直接配液的目的，并且可以延长从加入药剂到形成均匀凝胶的时间；优选脲类化合物作为成胶时间控制剂，通过其丰富的氢键，与激活剂作用，减缓其对阳离子表面活性剂的激活作用，从而达到控制成胶时间的目的。通过上述两个方面，溶解控制和氢键阻断控制，可以实现压裂施工现场直接配液并且成胶时间较可控；由于氢键阻断控制，在地面温度较低时胶液粘度小，便于加砂和泵送，升温后阻断剂失去作用，胶束缠绕效果增强，粘度上升，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适于连续配液速溶清洁压裂液的制备方法，提高清洁压裂液的施工效率，提高清洁压裂液产品的配液效率。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为4-6∶1的比例混合，所述表面活性剂选自工业级及其以上纯度的十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、芥酸甜菜碱及其混合物，激活剂选自工业级及其以上纯度的水杨酸钠、水杨酸钾、水杨酸铵、水杨酸乙醇铵、水杨酸二乙醇铵、水杨酸三乙醇铵、磺基水杨酸三乙醇铵及其混合物；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量5-20％的成胶控制剂，所述成胶控制剂选自工业级及其以上纯度的尿素、硫脲、氨基脲、氨基硫脲及其混合物；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量50-100％的稀释剂，所述稀释剂选自工业级及其以上纯度的异丙醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺及其混合物；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为2-5％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌5分钟以上粘度可达最大值，保障压裂时有充足的时间加砂和注入油气储层，进入地层随温度升高粘度随之升高，在55-75℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高15-40mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为5∶1的比例混合，所述表面活性剂选自工业级的十六烷基三甲基氯化铵，激活剂选自工业级水杨酸钠；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量5％的成胶控制剂，所述成胶控制剂选自工业级的尿素；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量50％的稀释剂，所述稀释剂选自工业级的异丙醇；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为2％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌6分钟粘度可达最大值，即可进行加砂以及后续施工。进入地层随温度升高粘度随之升高，在56℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高15mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
实施例2：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为4∶1的比例混合，所述表面活性剂为化学纯的十八烷基三甲基氯化铵，激活剂为化学纯的水杨酸铵；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量8％的成胶控制剂，所述成胶控制剂为化学纯的硫脲；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量80％的稀释剂，所述稀释剂为化学纯的工业级纯度的乙醇；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为2.5％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌8分钟粘度可达最大值，即可进行加砂以及后续施工。进入地层随温度升高粘度随之升高，在62℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高18mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
实施例3：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为6∶1的比例混合，所述表面活性剂为质量比为1∶3分析纯的十四烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵混合物，激活剂为分析纯的水杨酸二乙醇铵；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量10％的成胶控制剂，所述成胶控制剂为分析纯的氨基脲；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量50％的稀释剂，所述稀释剂为分析纯的N，N-二甲基甲酰胺；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为3％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌8分钟粘度可达最大值，即可进行加砂以及后续施工。进入地层随温度升高粘度随之升高，在63℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高26mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
实施例4：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为6∶1的比例混合，所述表面活性剂为质量比为5∶1工业级的十八烷基三甲基氯化铵和芥酸甜菜碱混合物，激活剂为质量比为3∶1工业级的水杨酸钠和水杨酸三乙醇铵混合物；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量15％的成胶控制剂，所述成胶控制剂选自工业级氨基硫脲；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量100％的稀释剂，所述稀释剂为质量比为1∶1工业级异丙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合物；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为3.5％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌10分钟粘度可达最大值，即可进行加砂以及后续施工。进入地层随温度升高粘度随之升高，在75℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高30mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
实施例5：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为5∶1的比例混合，所述表面活性剂为质量比为1∶2∶3工业级纯度的十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵混合物，激活剂为质量比为3∶1工业级的水杨酸钾和磺基水杨酸三乙醇铵混合物；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量20％的成胶控制剂，所述成胶控制剂为质量比为5∶1工业级的尿素和硫脲混合物；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量50％的稀释剂，所述稀释剂为质量比为1∶3工业级乙醇和N，N-二甲基甲酰胺的混合物；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为4％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌12分钟粘度可达最大值，即可进行加砂以及后续施工。进入地层随温度升高粘度随之升高，在68℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高32mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
实施例6：
第一步，在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为4.5∶1的比例混合，所述表面活性剂为质量比为1∶1化学纯的十八烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵混合物，激活剂为化学纯水杨酸铵；
第二步，向上述混合物中加入表面活性剂和激活剂的总质量20％的成胶控制剂，所述成胶控制剂为化学纯的尿素；
第三步，向上述容器中加入表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量100％的稀释剂，所述稀释剂为化学纯的异丙醇；
第四步，将上述混合物搅拌混合均匀，即可得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
该清洁压裂液稠化剂产品室温下可以自由流动，现场施工时按照质量比为4.5％的用量直接倾倒如配液罐水中，室温下搅拌10分钟粘度可达最大值，即可进行加砂以及后续施工。进入地层随温度升高粘度随之升高，在66℃达到最大值，粘度值比地面室温下提高29mPa·s，利于在储层内低流速下保持良好的携砂性能。粘度按照压裂液通用技术条件(SYT 6376-2008)评价。
Claims (8)
1.一种速溶清洁压裂液稠化剂，其特征在于包括下述组分：季铵盐阳离子表面活性剂、激活剂、成胶控制剂和稀释剂；
所述季铵盐阳离子表面活性剂选自工业级及其以上纯度的十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、芥酸甜菜碱中的一种或几种；所述激活剂选自工业级及其以上纯度的水杨酸钠、水杨酸钾、水杨酸铵、水杨酸乙醇铵、水杨酸二乙醇铵、水杨酸三乙醇铵、磺基水杨酸三乙醇铵中的一种或几种；所述成胶控制剂选自选自工业级及其以上纯度的尿素、硫脲、氨基脲、氨基硫脲中的一种或几种；所述稀释剂选自工业级及其以上纯度的异丙醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的速溶清洁压裂液稠化剂，其特征在于：季铵盐阳离子表面活性剂和激活剂的质量比为4-6∶1。
3.根据权利要求1所述的速溶清洁压裂液稠化剂，其特征在于：成胶控制剂为季铵盐阳离子表面活性剂和激活剂总质量的5-20％。
4.根据权利要求1所述的速溶清洁压裂液稠化剂，其特征在于：稀释剂为季铵盐阳离子表面活性剂、激活剂和成胶控制剂总质量的50-100％。
5.权利要求1-4任一所述速溶清洁压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1)在容器中将表面活性剂和激活剂按照质量比为4-6∶1的比例混合；
2)向上述混合物中加入季铵盐阳离子表面活性剂和激活剂的总质量5-20％的成胶控制剂；
3)向上述容器中加入季铵盐阳离子表面活性剂、激活剂和成胶控制剂的总质量50-100％的稀释剂；
4)将上述混合物搅拌混合均匀，即得到适于连续配液速溶清洁压裂液稠化剂。
6.一种速溶清洁压裂液稠化剂，其特征在于通过权利要求5所述的方法制备得到。
7.权利要求1-4或权利要求6任一所述的速溶清洁压裂液稠化剂在石油化工方面的用途。
8.根据权利要求7所述的用途，所述用途为在清洁压裂液方面的用途。
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