一种压裂用的长效防膨剂及其制备方法、应用
【专利摘要】本发明提供了一种油田压裂用长效防膨剂及其制备方法及应用，所述长效防膨剂按质量百分比计，包括如下组分：表面活性剂50％～65％、有机防膨剂2％～5％、无机防膨剂5％～15％和水15％～43％。本发明的长效防膨剂对地层伤害率小于8.6％，具有对地层伤害小，防膨周期长，与压裂液具有良好的配伍性。
【专利说明】
一种压裂用的长效防膨剂及其制备方法、应用
技术领域
[0001] 本发明涉及油田油井领域，进一步地说，是涉及一种压裂用的长效防膨剂及其制 备方法、应用。
【背景技术】
[0002] 在油田部分区块储层中粘土矿物含量较高，平均粘土矿物含量达到13.13%，且粘 土矿物主要由易于膨胀的伊/蒙混层粘土矿物、易于运移的高岭石等矿物组成，不仅会堵塞 地层孔隙通道，降低储层渗透率，还可能引起出砂，影响油井生产稳定和措施作业效果。目 前，油田在压裂液中主要采用添加粘土稳定剂为KC1，此类无机盐类防膨剂虽然短期防膨效 果较好，但由于耐冲刷性差，有效期短，属于短期防膨剂;而小分子有机阳离子聚合物，由于 分子链较长，吸附可能会产生孔隙喉道堵塞，对地层伤害较大。
[0003] 目前，国内防膨剂品种繁多，多数品种为有机防膨剂，少数为无机防膨剂。有机防 膨剂量少、效率高、有效期长，对地层适应性强，受PH值影响不大，但防膨率不高;无机防膨 剂货源广、成本低、耐高温、短期防膨效果好，耐冲刷性差，防膨有效期短;近年来，国内外在 粘土稳定剂中发展较快的是有机阳离子聚合物，特别是重复单元中含有多个季铵基团的聚 合物，对防止粘土的水化膨胀和减少颗粒的分散运移极为有效。如专利号CN102786924A "一 种防膨剂及其生产工艺"所述的防膨剂，主要由是由0.1-2.0%的阳离子聚合物、20-30%的 BCS-851粘土稳定剂复配组成，主要是能有效的防止粘土矿物水化膨胀、分散及运移，耐水 冲刷，延长注水周期，可取得油井增油、水井增注的良好效果，但其长效防膨效果不佳。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种压裂用 的长效防膨剂及其制备方法、应用，具有高效的防膨性能，使用浓度低，对地层的吸附伤害 小，防膨周期长，并且与压裂液有良好的配伍性，可应用于油田油井压裂作业中，应用前景 广阔。
[0005] 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
[0006] 一种压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括如下组分：表面活性剂50%~ 65%、有机防膨剂2 %~5%、无机防膨剂5 %~15 %和水15 %~43 %。
[0007] 本发明还提供另一种技术方案，所述压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括 如下组分:表面活性剂50%~65%、有机防膨剂2%~4%、无机防膨剂5 %~10%和水25% ~35%〇
[0008] 按上述方案，所述表面活性剂为0P-10乳化剂或表面活性剂1727。
[0009] 按上述方案，所述有机防膨剂为产品代号为BSF或CPAM的防膨剂。
[0010] 按上述方案，所述无机防膨剂为KC1或NH4C1。
[0011] 上述压裂用的长效防膨剂的制备方法是：按上述配比称取表面活性剂、有机防膨 剂、无机防膨剂和水，然后先将水、表面活性剂、有机防膨剂混合后逐渐升温至60~100°C反 应0.5~10小时，然后冷却至15~30°C，加入无机防膨剂，搅拌0.5~1小时，制得所述压裂用 长效防膨剂。
[0012] 本发明所述压裂用长效防膨剂在油田油井中的应用。应用时，所述压裂用长效防 膨剂既能单独使用，也可直接加入到压裂液中使用，可根据储层矿物中粘土含量情况调整 使用浓度，优选地，本发明所述压裂用长效防膨剂使用浓度范围为〇. 8 %-1.5wt %，单独使 用时处理半径一般为2-3米，可经受400PV清水冲刷仍保持较好的防膨效果。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0014] 本发明的长效防膨剂的优点在于它与粘土矿物具有极强的结合力，与压裂液配伍 性好，此结合具有不可逆，耐冲刷性强，因此具有长效性，适用于水敏性地层，特别是强水敏 性地层，解决了现有同类防膨剂产品或者含有钾离子、铵离子的无机盐水溶液，或者是单体 小阳子与含有钾离子、铵离子的无机盐水溶液的混合物与粘土矿物的结合力不够，长时间 的注水冲刷或者入井液的浸泡，导致钾离子、铵离子、有机小阳离子运移而失去防止膨胀的 作用，表现为防膨施工有效期短的问题。在油田压裂作业中将本发明的长效防膨剂一同加 入压裂液体系中，其在液体中溶解、解离产生高正电价的高分子阳离子，正电荷密度高，这 些聚阳离子既可通过吸附中和黏土表面的负电性，又可在黏土晶层间吸附，将它们桥接起 来，抑制黏土膨胀，而且能将黏土微粒桥接在地层表面而有效地抑制微粒运移。
[0015] 总之，本发明的长效防膨剂具有高效的防膨性能，使用浓度低，对地层的吸附伤害 小，防膨周期长，并且与压裂液有良好的配伍性，可应用于油田油井压裂作业中，应用前景 广阔。
【具体实施方式】
[0016] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不 仅仅局限于下面的实施例。
[0017] 实施例！
[0018] 一种压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括如下组分：表面活性剂0P-10 50%、有机防膨剂BSF 4%、无机防膨剂KC1 15%和31 %的水。
[0019] 上述压裂用的长效防膨剂的制备方法，具体过程如下：
[0020] 取31ml的水、商品牌号位0P-10的表面活性剂(来源于武汉龙睿达科技发展有限公 司）50g、有机防膨剂BSF(来源于湖北兴众诚科技有限公司)4g于常温、常压加入密闭压力反 应釜中，启动搅拌，逐渐升温至100°C反应6小时，然后冷却25°C后加入15g无机防膨剂KC1 (来源于武汉市华创化工有限公司），搅拌1小时，制得压裂用的长效防膨剂l〇〇g，标记为长 效防膨剂1号。
[0021] 实施例2
[0022] 一种压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括如下组分：表面活性剂0P-10 60%、有机防膨剂BSF 3%、无机防膨剂KC1 8%和29%的水。
[0023]上述压裂用的长效防膨剂的制备方法，具体过程如下：
[0024] 取29ml的水表面活性剂0P-10 60g、有机防膨剂BSF 3g于常温、常压加入密闭压力 反应釜中，启动搅拌，逐渐升温至100°C反应3小时，然后冷却25°C后加入8g无机防膨剂KC1， 搅拌0.5小时，制得压裂用的长效防膨剂100g，标记为长效防膨剂2号。
[0025] 实施例3
[0026] 一种压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括如下组分：表面活性剂OP-10 65%、有机防膨剂BSF 2%、无机防膨剂KC1 5%和28%的水。
[0027] 上述压裂用的长效防膨剂的制备方法，具体过程如下：
[0028] 取28ml的水、商品牌号位0P-10的表面活性剂70g、有机防膨剂BSF 2g于常温、常压 加入密闭压力反应釜中，启动搅拌，逐渐升温至100°C反应3小时，然后冷却25°C后加入5g无 机防膨剂KC1，搅拌0.5小时，制得压裂用的长效防膨剂100g，标记为长效防膨剂3号。
[0029] 实施例4
[0030] 一种压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括如下组分：表面活性剂0P-10 53%、有机防膨剂BSF 2%、无机防膨剂KC1 5%和40%的水。
[0031] 实施例5
[0032] 一种压裂用的长效防膨剂，按质量百分比计，包括如下组分:表面活性剂172750% ~65%、有机防膨剂CPAM 5%、无机防膨剂NH4C1 15%和水15%。
[0033] 应用例1
[0034]将上述压裂用长效防膨剂1号配制成样品1% (防膨剂看做纯样品，用水稀释100 倍），在室温(25°C)条件下，采用石油天然气行业标准（SY-T 5971-94注水用粘土稳定剂性 能评价方法)流动法评价长效防膨剂。其实验程序如下：用地层水抽空饱和岩芯并浸泡24小 时，然后测岩芯地层水渗透率;接着向岩芯中挤注入含有本发明的长效防膨剂的样品，注入 量为1 〇倍空隙体积(本次实验长效防膨剂的重量含量是1 % )，浸泡24小时;接着向岩芯中挤 注入清水，注入量为200倍空隙体积，用清水测取岩芯的渗透率。实验结果见表1，其中，伤害 率=(1-岩芯的渗透率/岩芯地层水渗透率）X %。伤害率越小，长效防膨剂与储层的配伍性 越好，防膨周期越长。
[0035]表1储层岩芯长效防膨剂评价数据表
[0036]
[0037] 从表1可以看出，本发明的长效防膨剂对地层伤害小，防膨周期长，达到保护储层 的目的。
[0038] 应用例2
[0039] 本长效防膨剂与地层水配伍性实验。将上述配制好的长效防膨剂1号与地层水按 照1:1的重量比混合，在25 °C、50 °C下作用0.5~4小时，结果见表2。
[0040] 表2长效防膨剂与地层水配伍性试验结果表
[0041]
[0042] 应用例3
[0043] 本长效防膨剂与压裂液配伍性实验。将上述配制好的长效防膨剂1号按照重量比 1 %加入0.5 %胍胶溶液100ml中，用玻璃棒搅拌均勾，5min后观察无分层、沉淀和悬浮现象， 配伍性良好。
[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种压裂用的长效防膨剂，其特征在于按质量百分比计，包括如下组分:表面活性剂 50 %~65 %、有机防膨剂2 %~5 %、无机防膨剂5 %~15 %和水15 %~43 %。2. -种压裂用的长效防膨剂，其特征在于按质量百分比计，包括如下组分:表面活性剂 50%~65%、有机防膨剂2%~4%、无机防膨剂5%~10%和水25%~35%。3. 根据权利要求1或2所述的一种压裂用的长效防膨剂，其特征在于所述表面活性剂为 0P-10乳化剂或表面活性剂1727。4. 根据权利要求1或2所述的一种压裂用的长效防膨剂，其特征在于所述有机防膨剂的 型号为BSF或CPAM。5. 根据权利要求1或2所述的一种压裂用的长效防膨剂，其特征在于所述无机防膨剂为 KC1 或 NH4C1。6. -种压裂用的长效防膨剂的制备方法，其特征在于按各组分按质量百分比计为:表 面活性剂50 %~65 %、有机防膨剂2%~5 %、无机防膨剂5 %~15 %和余量的水15 %~43% 称取原料;然后先将水、表面活性剂、有机防膨剂混合后逐渐升温至60~100°C反应0.5~10 小时，然后冷却至15~30°C，加入无机防膨剂，搅拌0.5~1小时，制得所述压裂用长效防膨 剂。7. -种压裂用的长效防膨剂的制备方法，其特征在于按各组分按质量百分比计为:表 面活性剂50%~65%、有机防膨剂2%~4%、无机防膨剂5%~10%和水25%~35%称取原 料;然后先将水、表面活性剂、有机防膨剂混合后逐渐升温至60~100°C反应0.5~10小时， 然后冷却至15~30°C，加入无机防膨剂，搅拌0.5~1小时，制得所述压裂用长效防膨剂。8. -种如权利要求1或2所述的压裂用长效防膨剂在油田油井中的应用。9. 根据权利要求8所述的压裂用的长效防膨剂的应用方法，其特征在于所述压裂用的 长效防膨剂的使用浓度范围为〇. 8%-1.5wt %。
【文档编号】C09K8/86GK105838341SQ201610288969
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】陆昌盛, 李亚林, 张凡, 陈晖 , 唐芳, 袁用波, 汪晋, 饶翔
【申请人】中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院