具有破乳性的壓裂液添加劑的製作方法

2023-07-13 05:45:01 1

專利名稱：具有破乳性的壓裂液添加劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種添加劑，具體地說，是涉及一種具有破乳性的壓裂液添加劑。
背景技術：
壓裂液(fracturing fluid)是水力壓裂改造油氣層過程中的工作液，起著傳遞壓 力、形成和延伸裂縫、攜帶支撐劑的作用。壓裂液及其性能是影響壓裂成敗的重要因素，對 大型壓裂來說這個因素更為突出。壓裂液及其性能對能否造出一條足夠尺寸的，有足夠導 流能力的填砂裂縫是有密切關係的。在壓裂施工的各項費用中，壓裂液要佔1/2或更多，使 用恰當性能的壓裂液也是提高壓裂經濟效益的重要途徑。壓裂液是一個總稱，按照在不同階段注入井內的壓裂液所起的作用，壓裂液組成 分為以下3類(1)前置液即不含支撐劑的壓裂液，用於形成和延伸地層裂縫，為支撐劑進入地 層建立必要的空間，同時可以降低地層溫度以保持壓裂液粘度(2)攜砂液用於進一步延伸裂縫，將支撐劑帶入壓裂裂縫預定位置，充填裂縫而 形成高滲透支撐裂縫帶。攜砂液實質是一種混有支撐劑的壓裂液，用量很大，視地層情況、 液體性能和改造規模而定；(3)頂替液用於將井筒內攜砂液全部頂入地層裂縫，避免井底沉砂。對於佔液量絕大部分的前置液及攜砂液都應具備一定的造縫能力並使壓裂後的 裂縫壁面及填砂裂縫有足夠的導流能力，這樣它們必須具備如下的性能要求(1)濾失少這是造長縫、寬縫的重要性能。壓裂液的濾失性主要取決於它的粘度 與造壁性，粘度高則濾失少。在壓裂液中添加降濾失劑能改善造壁性，大大減少濾失量。(2)懸砂能力強壓裂液的懸砂能力主要取決於粘度，壓裂液只要有足夠高的粘 度，砂子即可完全懸浮，這對砂子在縫中的分布是非常有利的。(3)摩阻低壓裂液在管道中的摩阻越小，則在設備功率一定的條件下利用來造 縫的有效功率越多。摩阻過高不僅降低了設備的利用效率，甚至由於井口壓力過高而限制 了施工。(4)熱穩定性和抗剪切穩定性保證液體不能由於溫度升高或在機械剪切作用下 而使粘度大幅度降低。(5)配伍性壓裂液進入地層後與地層中的巖石礦物接觸，不應起不利於油氣滲 濾的物理或化學反應，例如不要引起粘土膨脹或發生沉澱而堵塞地層。這種配伍性的要求 是非常重要的，往往有些低滲地層壓裂後效果不佳，有部分原因就是由於配伍性不好造成 的。(6)破膠快速、徹底保證壓裂液施工後能快速返排，提高施工效率。(7)殘渣含量低降低壓裂液殘渣對地層的傷害。(8)貨源廣便於配製，成本適中，經濟上切實可行。基於上述要求，如果僅僅使用現有的壓裂液，是難以完全滿足的，因此，必須要在現有的壓裂液中添加能夠滿足要求的添加劑。

發明內容
本發明的目的在於提供一種具有破乳性的壓裂液添加劑，將其添加到壓裂液中， 提高壓裂液的性能，使其滿足使用環境對其的要求。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，包括乳化劑、稠化劑、交聯劑、降濾失 劑、破膠劑、助排劑、粘土穩定劑、破乳劑，其質量比為6 4 3 50 1 3 1 1. 5 30 4. 5。所述乳化劑為混合乳化劑，由0P-10和SpanSO按照質量比10 90組成。所述稠化劑為GHPG。所述交聯劑為有機硼交聯劑SQ-I。所述降濾失劑為柴油。所述破膠劑為過硫酸氨。所述助排劑為QX-I。所述粘土穩定劑為KCI。所述破乳劑為WLD33。本發明主要用於壓裂液中，對壓裂液起到提升效果的作用。在本發明中，乳化劑主 要用於降低兩種液體之間的界面張力，為了提高乳化劑的效果，本發明使用了由0P-10和 SpanSO組成的混合乳化劑，通過實驗可以明顯看出，混合乳化劑的乳化穩定性、抗鹽性、和 耐溫性比單一的OP-I或SpanSO的穩定性要好很多。稠化劑是壓裂液的作用是提高水相粘 度，降低液體濾失、懸浮和攜帶支撐劑。降濾失劑對Cl及C2沒有太大影響，其目的在於有效 地降低壓裂液的造壁性濾失係數，降低壓裂液的綜合濾失係數。破膠劑的作用是在壓裂液 完成造縫和攜砂，形成永久性的填砂裂縫後，使壓裂液迅速破膠降粘，變成近似清水的破膠 水化液從地層排出。減少水化液在地層裡的停留時間和殘渣量，也就減少了儲層及填砂裂 縫滲透率損害的可能性。壓裂液破膠水化液的粘度越低，對地層損害越小。水化液粘度高， 將增加返排過程中殘液通過裂縫孔道的阻力，降低排液速度和排液量，增加滯留時間。破膠 水化液的粘度主要受破膠劑影響，因此，在一定條件下，破膠劑濃度越高，水化液粘度越低。 助排劑的助排作用可以使多個液滴或氣泡通過多個吼道時，降低附加阻力，特別是吼道半 徑很小時，效果尤其明顯，其原理在於降低油(氣)水錶界面張力，增大與巖石接觸角，降低 毛細管阻力，從而提高壓裂液返排效率。粘土穩定劑用於防止油氣層中粘土礦物水化膨脹 和分散運移。破乳劑一方面使進入儲層的濾液在儲層溫度下能快速破乳，降低對儲層滲透 率的傷害，另一方面使乳化壓裂液破膠後能較快破乳，提高壓裂液的返排效率。本發明主要用於壓裂液中，特別是交聯水包油乳化壓裂液中，其有益效果在於降 低殘渣、增加粘接能力，降低濃縮膠對支撐裂縫的傷害，使壓裂液徹底破膠。
具體實施例方式下面對本發明作進一步說明。具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，包括乳化劑、稠化劑、交聯劑、降濾失劑、破膠劑、助排劑、粘土穩定劑、破乳劑，其質量比為6 4 3 50 1 3 1 1. 5 30 4. 5。所述乳化劑為混合乳化劑，由0P-10和SpanSO按照質量比10 90組成。由於乳 化劑0P-10乳化穩定性與石油天然氣行業標準SY/T6376-2008《壓裂液通用技術條件》中 對乳化壓裂液穩定時間> 6h的要求相去勝遠，因此將0P-10與SpanSO混合成為新的乳化 劑。按照0P-10和Span80的質量比10 90混合而成的乳化劑的HLB在11. 4左右，混合 乳化劑分子間的相互作用，使界面膜中分子的排列更緊密，形成的膜具有相當高的強度，不 易破裂，因此所形成的乳狀液更穩定。所述稠化劑為GHPG。所述交聯劑為有機硼交聯劑SQ-1。機硼交聯劑SQ-I具有明顯的延遲交聯特性， 且隨基液PH值的增加，延遲交聯時間越長，有機硼絡合物交聯GHPG反應首先是有機硼絡合 物多級電離，緩慢產生硼酸鹽離子B (OH) -4，再與GHPG分子鏈上的鄰位順式羥基作用，形成 1 1和2 1結構，即交聯的三維網狀凍膠。有機硼絡合物的穩定性越強，不易離解，具有 明顯的延遲交聯的作用。所述降濾失劑為柴油。使用壓裂液降濾失劑的一般原則如下(1)泡沫壓裂液和聚合物乳化壓裂液中可不加降濾失劑；(2)當儲層氣體滲透率小於0.01X 10-3 μ m2,油相滲透率小於0. 1 X 10-3 μ m2時， 可不加降濾失劑或不必特別篩選降濾失劑；(3)當儲層氣體滲透率大於0. 01 X 10-3 μ m2而小於1 X 10-3 μ m2,油相滲透率大 於0. 1 X 10-3 μ m2而小於10 X 10-3 μ m2時，可使用液態或液態加固態降濾失劑；(4)當儲層氣體滲透率大於IX 10-3 μ m2，油相滲透率大於10 X 10-3 μ m2時，可使 用0. 4% 0. 7%的固態降濾失劑；(5)若地層有天然裂縫，縫寬小於50 μ m時所用固態降濾失劑的粒徑應在200目左 右，縫寬大於50 μ m時粒徑應在100目左右；如裂縫壓力與油藏壓力差在14MPa以上，則應 大量使用降濾失劑。所述破膠劑為過硫酸氨。破膠劑的起始作用時間是影響壓裂液攜砂、造縫作用的 最重要性能之一。破膠劑在造縫之前就開始起破膠作用，加上泵送過程中的剪切降解作用 的影響，造成壓裂液粘度提前損失，達不到造長裂縫對壓裂液粘度的要求。相反，如果壓裂 造縫階段完成之後破膠劑不能及時發揮破膠作用，壓裂液在地層的駐留時間長，會增加壓 裂液造成地層傷害的可能性。普通破膠劑加量過大，會使壓裂液提前破膠降粘，影響壓裂液 的造縫作用；破膠劑加量過小，破膠效果差，破膠不徹底，將導致壓裂液破膠後殘渣含量高， 造成地層孔隙堵塞，使填砂裂縫滲透率降低，導流能力下降。此外，破膠不徹底造成殘液粘 度高，返排困難，返排率低，壓裂液滯留地層形成水鎖和混相流動，增加油流阻力，壓裂處理 效果降低，甚至達不到壓裂的目的。所述助排劑為QX-I。所述粘土穩定劑為KCI。無機鹽粘土穩定劑中最常用的是KC1，K+的大小適合嵌入 粘土礦物相鄰晶層間的氧原子網格形成的空穴中，起到連接作用，同時與周圍的氧原子配 位，因此，這種連接作用十分牢固，可阻止其他陽離子的交換作用，使粘土顆粒堆積的各層片晶保持凝結或濃縮狀態，從而阻止粘土顆粒的膨脹分散。但KCl是暫時性的粘土穩定劑， 幾乎不能阻止粘土與低含鹽量水連續接觸或受到衝刷時發生的微粒運移。所述破乳劑為WLD33。破乳劑WLD33具有以下特點(1)破乳劑加入後朝油水界面擴散，其界面活性高於乳化劑的界面活性，能在油水 界面上吸附或部分置換界面上吸附的乳化劑，並且與成膜物質形成具有比原來界面膜強度 更低的混合膜，導致界面膜破壞，將膜內包裹的水(油)釋放出來，水(油)滴互相聚結形 成大水(油)滴沉降到底部，油水兩相發生分離，達到破乳的目的；(2)破乳劑具有反相作用，在反相過程中，乳化膜破裂；(3)破乳劑對乳化膜有很強的溶解作用，通過溶解使乳化膜破裂；(4)破乳劑可以中和油-水界面膜上的電荷，破壞受電荷保護的界面膜。
權利要求
1.具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，包括乳化劑、稠化劑、交聯劑、降濾失 齊U、破膠劑、助排劑、粘土穩定劑、破乳劑，其質量比為6 4 3 50 1 3 1 1. 5 30 4. 5。
2.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述乳化劑為混 合乳化劑，由OP-IO和Span80按照質量比10 90組成。
3.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述稠化劑為 GHPG0
4.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述交聯劑為有 機硼交聯劑SQ-I。
5.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述降濾失劑為 柴油。
6.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述破膠劑為過硫酸氨。
7.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述助排劑為 QX-I。
8.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述粘土穩定劑 為 KCI。
9.根據權利要求1所述的具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，所述破乳劑為 WLD33。
全文摘要
本發明公開了一種具有破乳性的壓裂液添加劑，屬於壓裂液技術，主要解決了現有技術中壓裂液難以滿足環境要求的問題。該具有破乳性的壓裂液添加劑，其特徵在於，包括乳化劑、稠化劑、交聯劑、降濾失劑、破膠劑、助排劑、粘土穩定劑、破乳劑，其質量比為6∶4∶3∶50∶1～3∶1～1.5∶30∶4.5。本發明能夠在很大程度上提高壓裂液的使用效果，使壓裂液徹底破膠，並增加粘接能力。
文檔編號C09K8/88GK102093879SQ20091021674
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者黃友華 申請人:武侯區巔峰機電科技研發中心