专利名称：一种无残渣阴离子压裂液的制作方法
技术领域：
本发明涉及油水井压裂改造领域，特别涉及无残渣阴离子压裂液。
背景技术：
目前，油田压裂用压裂液主要有水基压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等压裂液体系，以水基压裂液应用最为广泛。水基压裂液主要以植物胶为增稠剂，多价金属盐为交联剂，经充分搅拌形成冻胶。该体系中的增稠剂需要充分溶胀方可交联，且破胶液的残渣较高。其残渣主要来源于植物胶水不溶物及破胶后的残留物。这些残渣对地层渗透率及压裂支撑带渗透率造成伤害，所以低伤害低残渣的压裂液是发展方向。对比文件1(CN102108295)公开了一种低渗砂岩储层油田压裂用碱性阴离子表面活性剂压裂液，按重量由如下组分复配而成油酸2. 5-4.0%，氯化钾3-6%，乙二胺四乙酸 O. 3%，氢氧化钾调节pH到9-13，余量为水；在碱性条件下，由油酸与氯化钾形成粘弹性表面活性剂压裂液，表面活性剂带负电，具有耐温范围广，可以在60度到100度范围内使用； 针对地层水矿化度的问题影响阴离子表面活性形成胶束，加入阻垢剂EDTA ;破胶彻底，对支撑裂缝导流能力伤害小；阴离子表面活性剂在配制中，加入了氯化钾，所以不需再补加防膨剂；配制工艺简单可实现现场的连续配制，有效的降低了现场的施工工序和生成成本。对比文件2(CN1621484)公开了一种用于油气田开发过程中，压裂增产措施的一种压裂液，即利用十八个碳原子的不饱和脂肪酸盐和盐水混合或十八个碳原子的脂肪酸、 PH调节剂和盐水混合，在盐水中，这种脂肪酸盐由于形成高度缠结的杆状胶束而增加流体粘度和粘弹性，实现压裂液对粘度的要求。这种压裂液的粘度取决于胶束的性质，通过改变胶束结构可以破坏这种压裂液。当压裂液遇到烃或被地层水稀释时，便发生破胶，无残留物，以解决植物胶压裂液存在残留物的问题，减小残留物对压裂裂缝支撑带渗透率和地层渗透率造成的伤害，提高压裂增产效果。对比文件3(CN102093874)公开了一种阴离子型纳米复合清洁压裂液，其质量份组分如下阴离子粘弹性表面活性剂3 7份，助表面活性剂0. 05 O. 5份，反离子盐 3 10份，纳米颗粒0. 05 O. 5份，水100份。将以上组分按配比通过溶液共混搅拌均匀既可制成一种阴离子型纳米复合清洁压裂液。该产品有较高的粘弹性，具有良好的携砂性能，完全能满足油气田现场压裂液造缝、携砂要求，更具有耐温性好、岩石渗透率恢复率高、 无残渣、易返排、对储层伤害小等特点。对比文件4(CN101805601)公开了一种免破胶压裂液，其组分及配比如下，配比为重量份长碳链脂肪酸盐1-3 ;有机硅季铵盐单体2-8 ;阴离子表面活性剂和齒化物1-5 ;余量为水。其配制方法为在常温下，将1-3份的长链脂肪酸盐、2-8份的有机硅季铵盐单体、 1-5份的阴离子表面活性剂和卤化物,添加余量水相混合,在每分钟500-1000转的转速下搅拌反应60-100分钟制备而成。本发明具有分子量低、无聚合物、无残渣、无需添加破胶剂、可以在地层原油及地层水的作用下自动溶解、粘度降到5MPa. s以下、对岩心的渗透率无损失、避免对地层造成二次污染、可实现全部返排、150°C高温使用等特点，广泛在油田采油工艺中应用。对比文件5(US2008161212)公开了一种粘弹性表面活性剂流体，其包括水基流体，粘弹性表面活性剂以及包括肥皂组分的双官能添加剂，其中水基流体可以是盐水或海水等，肥皂组分可以是包括油酸的脂肪酸，还可以是山嵛酸铵，粘弹性表面活性剂可以是甜菜碱。
发明内容
本发明旨在解决压裂液残渣对地层的伤害，提高渗透率。本发明的工作原理为将各添加剂按比例加入水中，形成粘弹性冻胶，施工中携砂形成支撑裂缝。当遇到大量水或烃类物质时可自行破胶，达到返排要求。通过控制不同的不饱和脂肪酸比例及使用浓度，使压裂液满足地层所需的耐温性。本发明是采用碳原子数12 24的不饱和脂肪酸为主剂，辅以pH调节剂、无机盐、 有机盐、助表面活性剂，经搅拌混合而形成的一种粘弹性胶态物。由于该种压裂液粘弹性较常规瓜胶体系压裂液的粘弹性高，所以该压裂液在较低的粘度就可以携砂，适用于低渗地层压裂改造。一种无残渣阴离子压裂液，该无残渣阴离子压裂液由不饱和脂肪酸、pH调节剂、 无机盐、有机盐、助表面活性剂和水配置而成，其中，相对于所述压裂液的总重量，碳原子数 12 24的不饱和脂肪酸I %至5% ;pH调节剂O. 2%至2. 5%，所述pH调节剂为Na0H、K0H、 Na2C03、Na3PO4或K3PO4中的至少一种物质；无机盐3. 5%至6. 5%，所述无机盐为KCl、KBr、 NaBr、HCOONa, NaNO3或KNO3中的至少一种物质；有机盐O. 2 %至O. 8 %，所述有机盐为含烷基的硫酸盐或含苯环的磺酸盐；助表面活性剂O. 5%至2. 5%，所述助表面活性剂为甜菜碱或碳原子数12 20的醇；其余为水。不饱和脂肪酸的作用是作为压裂液的增稠剂。pH调节剂的作用是使得不饱和脂肪酸中和为水溶性的对应盐。无机盐的作用是促使增稠剂形成胶束。有机盐的作用是增强增稠剂的水溶性。助表面活性剂的作用是提高增稠剂的溶解速度及体系的粘弹性及携砂能力。根据本发明的具体技术方案，其中所述不饱和脂肪酸为棕榈烯酸、油酸、亚油酸和芥酸中的一种或多种。根据本发明的具体技术方案，其中所述pH调节剂为NaOH。根据本发明的具体技术方案，其中所述无机盐为KCl或KBr。根据本发明的具体技术方案，其中所述有机盐为十_■烧基硫酸纳或十_■烧基苯横酸钠。根据本发明的具体技术方案，其中所述助表面活性剂为甜菜碱。根据本发明的具体技术方案，所述无残渣阴离子压裂液形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为50mPa *s至600mPa · s，使用温度范围为50°C至110°C，当地层中有大量水或烃类物质时可自行破胶。该压裂液成分均为小分子化合物，所形成的冻胶为表面活性剂分子之间发生有序物理排列而形成。该压裂液遇大量水稀释或油(烃类)或非离子表面活性剂而破胶，破胶后无残渣。由于该压裂液各添加剂无需溶胀，故在压裂施工时，可以现场配液，实现连续混配。
具体实施例方式本发明的无残渣阴离子压裂液，该无残渣阴离子压裂液由不饱和脂肪酸、pH调节剂、无机盐、有机盐、助表面活性剂和水配置而成，其中，相对于所述压裂液的总重量，碳原子数12 24的不饱和脂肪酸I %至5 % ;pH调节剂O. 2 %至2. 5 %，所述pH调节剂为NaOH、 KOH、Na2CO3^ Na3PO4或K3PO4中的至少一种物质；无机盐3. 5%至6. 5%，所述无机盐为KCl、 KBr、NaBr、HCOONa, NaNO3或KNO3中的至少一种物质；有机盐O. 2 %至O. 8 %，所述有机盐为含烷基的硫酸盐或含苯环的磺酸盐；助表面活性剂O. 5%至2. 5%，所述助表面活性剂为甜菜碱或碳原子数12 20的醇；其余为水。不饱和脂肪酸的作用是作为压裂液的增稠剂。pH调节剂的作用是使得不饱和脂肪酸中和为水溶性的对应盐。无机盐的作用是促使增稠剂形成胶束。有机盐的作用是增强增稠剂的水溶性。助表面活性剂的作用是提高增稠剂的溶解速度及体系的粘弹性及携砂能力。所述不饱和脂肪酸为棕榈烯酸、油酸、亚油酸和芥酸中的一种或多种。所述pH调节剂为NaOH。所述无机盐为KCl或KBr。所述有机盐为十_■烧基硫酸纳或十_■烧基苯横酸纳。所述助表面活性剂为甜菜碱。所述无残渣阴离子压裂液形成粘弹性冻胶，所形成的压裂液粘度为50mPa · s至 600mPa · s，使用温度范围为50°C至110°C，当地层中有大量水或烃类物质时可自行破胶。该实验中粘度测定方法均采用ZNN-D6六速旋转粘度计测定。首先将样品置于 20°C的恒温水浴锅内恒温10分钟，按照ZNN-D6六速旋转粘度计的操作规程调整粘度计的水平及零点，然后将样品倒入量杯内至刻度线处，在lOOr/min的转速下测定液体粘度。下面以具体实施例的方式说明本发明，但是本发明决不仅限于下列实施例。实施例实施例I取250ml烧杯,称取O. 5gNaOH倒入烧杯中溶解充分,取油酸2g,在搅拌条件下倒入烧杯中。持续搅拌，分别加入5gKCl、0. 3g十二烷基硫酸钠、O. 5ml甜菜碱(密度为I. Olg/ ml)，加自来水到100g，20秒至60秒形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为60mPa · s，该压裂液适用于50-70 °C地层。实施例2取250ml烧杯，称取I. 5gNa0H倒入烧杯中溶解充分，取油酸与芥酸混合物(油酸 芥酸重量比为I : I) 4g，在搅拌条件下倒入烧杯中。持续搅拌，分别加入5gKBr、0.5g十二烷基苯磺酸钠、Iml甜菜碱(密度为I. 01g/ml)，加自来水到100g，20秒至60秒形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为150mPa · s，该压裂液适用于70_90°C地层。
实施例3取250ml烧杯,称取2gNa0H倒入烧杯中溶解充分,取芥酸5g,在搅拌条件下倒入烧杯中。持续搅拌，分别加入4gKCL、0. 8g十二烷基苯磺酸钠、I. 5ml甜菜碱(密度为I. Olg/ ml)，加自来水到100g，20秒至60秒形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为300mPa .s，该压裂液适用于90-110 °C地层。本申请相比对比文件1(CN102108295)具有以下优势，加入助表面活性剂与有机盐，可有效提高不饱和脂肪酸盐的水溶性，同时增加压裂液的粘弹性，对比实验如表I所示表I :本申请文件与对比文件I的优点
权利要求
1.一种无残渣阴离子压裂液，该无残渣阴离子压裂液由不饱和脂肪酸、PH调节剂、无机盐、有机盐、助表面活性剂和水配置而成，其中，相对于所述压裂液的总重量，碳原子数 12 24的不饱和脂肪酸I %至5%;pH调节剂O. 2%至2. 5%，所述pH调节剂为Na0H、K0H、 Na2C03、Na3PO4或K3PO4中的至少一种物质；无机盐3. 5%至6. 5%，所述无机盐为KCl、KBr、 NaBr、HCOONa, NaNO3或KNO3中的至少一种物质；有机盐O. 2 %至O. 8 %，所述有机盐为含烷基的硫酸盐或含苯环的磺酸盐；助表面活性剂O. 5%至2. 5%，所述助表面活性剂为甜菜碱或碳原子数12 20的醇；其余为水。
2.根据权利要求I所述的无残渣阴离子压裂液，其中所述不饱和脂肪酸为棕榈烯酸、 油酸、亚油酸和芥酸中的一种或多种。
3.根据权利要求I或2所述的无残渣阴离子压裂液，其中所述pH调节剂为NaOH。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无残渣阴离子压裂液，其中所述无机盐为KCl或KBr。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无残渣阴离子压裂液，其中所述有机盐为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
6.根据权利要求1-5任一项所述的无残渣阴离子压裂液，其中所述助表面活性剂为甜菜碱。
7.根据权利要求1-6任一项所述的无残渣阴离子压裂液，所述无残渣阴离子压裂液形成粘弹性冻胶，所形成的冻胶粘度为50mPa *s至600mPa-s,使用温度范围为50°C至110°C。
全文摘要
本发明涉及一种无残渣阴离子压裂液。本发明的所述压裂液由不饱和脂肪酸、pH调节剂、无机盐、有机盐、助表面活性剂和水配置而成，其中，相对于所述压裂液的总重量，不饱和脂肪酸1％至5％，pH调节剂0.2％至2.5％，无机盐3.5％至6.5％，有机盐0.2％至0.8％，助表面活性剂0.5至2.5％，其余为水。本发明中的压裂液体系中的阴离子表面活性剂为环境友好型表面活性剂，破胶后残渣基本为0；由于地层岩石带有负电荷，避免了表面活性剂吸附产生的地层伤害；无溶胀过程，易于配制，故在油水井压裂中有很好的应用前景。
文档编号C09K8/68GK102585794SQ201110435560
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者关伟, 刘建权, 包放, 吕俊, 吴志俊, 姚维栋, 张子明, 徐乐, 李玉印, 李超, 王疆宁, 赵烨, 邓宏 申请人:中国石油天然气股份有限公司