用于压裂液降阻剂的组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于水基压裂液减阻剂的组合物以及所述组合物作为压裂液降阻剂 的应用。
【背景技术】
[0002] 页岩气藏普遍属于超低孔、低渗储层，渗透率比致密碎屑岩气藏的渗透率还要低 2-3个数量级，针对此类气藏，压裂改造是勘探开发的重要手段。适用于开采低渗、低孔非常 规储层的压裂技术在页岩气藏开采中得到了越来越多的应用。然而，注入水受到管道以及 岩石层中流动剪切应力的阻碍，流体排量会大大降低。有效降低液体的摩阻可以减少对设 备的需求，在一定程度上降低施工成本。因此，为了减低摩阻，滑溜水压裂液中一般需要加 入减阻剂添加剂。
[0003] 最早的水基减阻剂是聚合物，但是溶液聚合物产物本身粘度大，聚合物含量低，溶 解时间长，化学性质不稳定，因此给运输和使用带来了极大的不变。最关键的是，聚合物减 阻剂高分子减阻剂一般为线性分子，分子量大于50万，但是在强剪切力、高温等因素的作 用下，长链结构将被破坏，并且无法修复。因此，能够形成蠕虫状胶束的表面活性剂减阻剂 引起了广泛的关注。而且表面活性剂可以有效减少注入流体与储层流体、岩石之间的接触 角和表面张力，降低减阻水在页岩储层中流动的毛细管力，进而提高压裂效果。
[0004] 表面活性剂蠕虫状胶束在低雷诺系数下(小于IO4)以一种无序排列的方式存在于 水溶液中，对流动剪切几乎没有作用。在高雷诺系数下(大于1〇4)，胶束的定向排列导致了 非常明显的减阻效果。而在更高的雷诺系数下(大于1〇 5)，高剪切应力破坏了蠕虫状胶束， 减阻效果快速降低。表面活性剂体系具有明显减阻效果的雷诺系数范围取决于很多因素， 比如：总浓度、配比、表面活性剂疏水链长等等。
[0005] 大量文献表明，阳离子表面活性剂和有机盐混合体系容易形成蠕虫状胶束。其 中一些体系有效运用到管道的热交换应用中，但是大部分阳离子表面活性剂/有机盐体 系，比如十六烷基三甲基溴化铵/水杨酸钠体系不适用于低温体系，在小于20 °C时容易 析出失去减阻效果。为了使该体系应用到低温体系中，必须有效降低该混合体系的克拉夫 点（KrafTt点）。一般的解决方案是降低表面活性剂疏水链的长度或者引入双键，但这也 相应降低了混合体系的临界胶束浓度，导致使用温度上限降低。压裂液减阻剂需要从地表 注入到油气藏，必须适用于很宽的温度范围。US 4615825 (Friction reduction using a viscoelastic surfactant)公开了采用十六烧基三甲基氢氧化铵、水杨酸等按照适当比例 复配形成减阻剂，但现有技术的减阻剂使用的温度范围窄。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的减阻剂使用温度范围窄的 的问题，提供一种用于水基压裂液减阻剂的组合物，该组合物用于水基压裂液减阻剂具有 降阻率高和使用温度范围宽的优点。
[0007] 本发明所要解决的技术问题之二是上述技术问题之一所述组合物作为压裂液降 阻剂的应用。
[0008] 为了解决上述技术问题之一，本发明的技术方案如下：用于水基压裂液减阻剂的 组合物，包括式（I)所述的阳离子表面活性剂和芳香酸盐；所述芳香酸盐选自式（II)或者 式（III)所示的芳香酸盐中的至少一种；其中，R是含有8~ 24个碳原子的饱和或不饱和脂 族基，R1和R2是彼此独立的1?4个碳原子的烷基或者2?4个碳原子的羟烷基，R 3是2 ~ 4个碳原子的羟烷基，D为氯离子、溴离子或者碘离子； R4和R5独立选自选自一 SO3M或一⑶ON，M和N独立选自H、碱金属或NH4 ;X选自H或 者C^C4的烷基；Y和Z独立取自H、氟、氯、溴、碘、OH ;
【主权项】
1. 用于水基压裂液减阻剂的组合物，包括式（I)所述的阳离子表面活性剂和芳香酸 盐；所述芳香酸盐选自式（II)或者式（III)所示的芳香酸盐中的至少一种；其中，R是含有 8~ 24个碳原子的饱和或不饱和脂族基，&和1?2是彼此独立的1 ~ 4个碳原子的烷基或者 2 ~ 4个碳原子的羟烷基，馬是2 ~ 4个碳原子的羟烷基，D为氯离子、溴离子或者碘离子； R4和R5独立选自一S03M或一COON，M和N独立选自H、碱金属或NH4 ;X选自H或者的 烷基；Y和Z独立取自H、氟、氯、溴、碘、0H ;
所述阳离子表面活性剂与所述芳香酸盐的重量比为1:1?1:50。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其特征是Ri、R2和R3中仅其中之一为羟烷基，其余两 个为烧基。
3. 根据权利要求2所述的组合物，其特征是R4和R5选自一COON。
4. 根据权利要求2所述的组合物，其特征是所述芳香酸盐选自苯甲酸盐、苯磺酸盐、卤 代苯甲酸盐、卤代苯甲酸盐、羟基取代苯甲酸盐或羟基苯磺酸盐中的至少一种。
5. 根据权利要求2所述的组合物，其特征是所述的阳离子表面活性剂由R是短链烷基 的阳离子表面活性剂和R是长链烃基的阳离子表面活性剂组成，所述长链烃基的碳数比短 链烷基的碳数多6?8。
6. 根据权利要求5所述的组合物，其特征是所述长链烃基为含双键的脂肪族直链烃 基。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其特征是所述组合物包括水，其中所述 阳离子表面活性剂和芳香酸盐总计占所述组合物0. 1?l〇kg/m3。
8. 权利要求1至7中任一项所述组合物作为压裂液降阻剂的应用。
9. 根据权利要求1所述的应用，其特征是所述应用的温度是2~ 85°C。
10. 根据权利要求1所述的应用，其特征是所述组合物以水溶液的形式使用，所述阳离 子表面活性剂和芳香酸盐总计在水溶液中的浓度为0. 1?l〇kg/m3。
【专利摘要】本发明涉及用于水基压裂液减阻剂的组合物以及所述组合物作为压裂液降阻剂的应用,主要解决现有技术中存在的减阻剂使用温度范围窄的问题,发明通过采用用于水基压裂液减阻剂的组合物，包括式（I）所述的阳离子表面活性剂和芳香酸盐；所述芳香酸盐选自式（II）或者式（III）所示的芳香酸盐中的至少一种；所述阳离子表面活性剂与所述芳香酸盐的重量比为1:1~1:50的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于页岩气压裂开采工艺中。式（I）；式（II）；式（III）
【IPC分类】C09K8-68
【公开号】CN104560001
【申请号】CN201310512557
【发明人】喻德峰, 翟晓东, 沙鸥, 李应成
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月28日