一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂及其制备方法以及一种压裂液与流程

文档序号:12695531阅读:386来源:国知局
一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂及其制备方法以及一种压裂液与流程

本发明属于压裂液技术领域,具体涉及一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂及其制备方法以及一种压裂液。



背景技术:

压裂液是油气井增产,水井增注的一项重要技术措施。人们利用地面高压泵组,将高粘度液体以大大超过地层吸收能量的排量注入井中。随着在井底附近形成高压,此压力超过井底附近的地应力及岩石的扩张强度后,此缝向前延伸,并在裂缝中填充支撑剂,停泵后即可在地层中形成足够长度,一定宽度及高度的填砂裂缝。它具有很高的渗透能力,大大改善了油气层渗透性,使油气畅流入井,起到增产、增注的作用。

目前使用最多的压裂液增稠剂为胍胶及改性胍胶,常用的瓜胶压裂液因其水不溶物含量较高、破胶不彻底,对储层渗透率伤害大等缺点而日益引起人们的广泛关注,为克服这些问题,人们提出并研制出了无残渣、破胶彻底的合成聚合物压裂液体系。常用的这类合成聚合物多为聚丙烯酰胺等,与天然聚合物相比,这些聚合物具有增稠能力强、破胶性能好、残渣少等特点,但该类合成聚合物压裂液亦存在不耐温、剪切稳定性差等较多缺点。因此,研究者在此基础上提出了疏水缔合聚合物压裂液。

水溶性疏水缔合聚合物(Hydrophobically Associating Water-Soluble Polymers,HAWSP),是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。在水溶液中,HAWSP浓度高于临界缔合浓度后,大分子链通过疏水缔合作用聚集,无需化学交联即形成分子间缔合动态物理交联网络,溶液粘度大幅度升高。同时,某些表面活性剂的加入会增强聚合物分子链间的疏水缔合作用,使得分子间缔合动态物理交联网络强度增大,而HAWSP/表面活性剂溶液中存在的超分子动态物理交联网络也使得这种溶液具有冻胶的特性,有良好的悬浮稳定固体颗粒或气泡的能力。此外,该超分子动态物理交联网络具有在高剪切速率下破坏而在低剪切速率下又可逆恢复的特点,相对于化学交联冻胶(如胍胶体系)有更好的抗剪切能力,且具备优异的抗温、抗盐性,良好的剪切稀释性、粘弹性等。这些优异的性能均表明疏水缔合聚合物/表面活性剂体系具有作为优良压裂液体系的应用潜力。

上述涉及的水基压裂液应用性能已逐渐趋于成熟,其现场施工工艺主要采用“边配边注”,即连续配注工艺技术,就是在现场应用直接将增稠剂干粉与水混合形成相应的聚合物溶液,再加入相应的添加剂形成压裂液。然而目前这种连续配注工艺技术,仍存在一些不足,如压裂液在现场配制时所需工作强度大,增稠剂干粉投料和粉尘大,混合不均匀,易形成“鱼眼”粉粒,产生局部冻胶结块,溶解不充分,影响压裂液性能;此外,施工现场配制数十乃至数百立方米的压裂液,所涉及的液体、设备以及仪表大大加大了施工成本和施工难度。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,本发明提供的增稠剂能有效解决连续混配中的溶解性问题,得到的压裂液具有良好的性能,降低了工艺难度及生产成本,同时减小了环境污染。

本发明提供了一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括以下质量百分数的组分:

18wt%~50wt%的分散介质,所述分散介质为水;

18wt%~50wt%的分散相,所述分散相为与水互不相容的有机溶剂;

20wt%~40wt%疏水缔合聚合物压裂液增稠剂;

2.5wt%~6wt%的复合乳化剂,所述复合乳化剂为HLB值为7~10的乳化剂和HLB值为11~14的乳化剂复配的复合乳化剂;

上述各组分含量之和为100wt%。

优选的,所述HLB值为7~10的乳化剂与HLB值为11~14的乳化剂的质量比为(4~8):(1~3)。

优选的,所述HLB值7~10的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-4、聚氧乙烯蓖麻油EL-20、双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM、硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6、聚氧乙烯蓖麻油HEL20、月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4、平平加O O-5、油酸聚氧乙烯酯A-105和聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL中的一种或多种。

所述HLB值11~14的乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10、聚乙二醇双油酸酯PEG600DO、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、烷基糖苷APG1214、烷基酚聚氧乙烯醚TX-7、烷基酚聚氧乙烯醚TX-9、油酸聚氧乙烯酯A-110、油酸聚氧乙烯酯A-115、平平加O O-8、平平加O O-9、平平加O O-10、聚氧乙烯蓖麻油EL-30、聚氧乙烯蓖麻油EL-40、聚氧乙烯蓖麻油HEL-40和聚乙二醇单油酸酯PEG400MO中的一种或多种。

优选的,所述复合乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3与烷基糖苷APG1214形成的复合乳化剂、月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4与聚乙二醇双油酸酯PEG600DO形成的复合乳化剂、硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6与平平加O O-8形成的复合乳化剂、聚氧乙烯蓖麻油EL-20与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5形成的复合乳化剂、双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM与烷基酚聚氧乙烯醚TX-7形成的复合乳化剂、平平加O O-5与聚氧乙烯蓖麻油EL-40形成的复合乳化剂、聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL与硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10形成的复合乳化剂。

优选的,所述疏水缔合聚合物压裂液增稠剂选自丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/N-烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/氟取代的丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/氟取代的甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/烯丙基烷基季铵盐共聚物和丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐共聚物中的一种或多种。

优选的,所述与水互不相容的有机溶剂选自柴油、煤油、液体石蜡和白油中的一种或多种。

本发明还提供了一种上述水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备方法,包括以下步骤:

A)将分散相、分散介质和复合乳化剂混合搅拌,得到水包油乳液;

B)向所述水包油乳液中加入疏水缔合聚合物压裂液增稠剂,混合搅拌,得到水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

优选的,步骤A)中,所述混合搅拌的温度为35~70℃,所述混合搅拌的转速为300~800rmp,所述混合搅拌的时间为20~60min。

优选的,步骤B)中,所述混合搅拌温度为35~70℃,所述混合搅拌的转速为600~2000rmp,所述混合搅拌时间为40~120min。

本发明还提供了一种压裂液,包括以下组分:

0.5wt%~2wt%的粘土防膨剂;

0.1wt%~0.6wt%的表面活性剂;

0.05wt%~0.15wt%的破胶剂;

0.8wt%~5.2wt%的上述水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂或上述制备方法制备得到的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂;

余量为水。

与现有技术相比,本发明提供了一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括以下质量百分数的组分:18wt%~50wt%的分散介质,所述分散介质为水;18wt%~50wt%的分散相,所述分散相为与水互不相容的有机溶剂;20wt%~40wt%疏水缔合聚合物压裂液增稠剂;2.5wt%~6wt%的复合乳化剂,所述复合乳化剂包括HLB值为7~10的乳化剂和HLB值为11~14的乳化剂的复配体系;上述各组分含量之和为100wt%。本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂中含有的复合乳化剂能在溶液中与疏水缔合聚合物压裂液增稠剂发生相互作用增大体系的粘度。在溶液中,由水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的压裂液溶液中的增稠剂与表面活性剂复配后能使分子间缔合动态物理交联网络强度增大,增强压裂液体系的携砂性、耐温、抗剪切等性能,所选用的乳化剂及加量对压裂液体系均具有正协同效应。另外,本发明将连续配注工艺技术改为半连续配注工艺技术,也就是在基地配制好高浓度的疏水缔合聚合物增稠剂浆料,即缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,并于施工现场通过混配器,使缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂与水混合后再添加相应的添加剂制备所需的水基压裂液,该法操作简单,增稠剂溶解时间明显缩短,溶解性能明显提高,且不产生鱼眼粉粒,提高了压裂液的性能,较大程度降低了工艺难度及生产成本,同时减小了环境污染。

附图说明

图1为实施例1制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;

图2为实施例2制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;

图3为实施例3制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;

图4为实施例4制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;

图5为实施例5制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;

图6为实施例6制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;

图7为实施例7制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能。

具体实施方式

本发明提供了一种水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,其特征在于,包括以下质量百分数的组分:

18wt%~50wt%的分散介质,所述分散介质为水;

18wt%~50wt%的分散相,所述分散相为与水互不相容的有机溶剂;

20wt%~40wt%疏水缔合聚合物压裂液增稠剂;

2.5wt%~6wt%的复合乳化剂,所述复合乳化剂为HLB值为7~10的乳化剂和HLB值为11~14的乳化剂复配的复合乳化剂;

上述各组分含量之和为100wt%。

本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂包括分散介质,所述分散介质为水。所述分散介质的添加量为18wt%~50wt%,优选为25wt%~45wt%,更优选为30wt%~40wt%。

本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂包括分散相,所述分散相为与水互不相容的有机溶剂,所述与水互不相容的有机溶剂柴油、煤油、液体石蜡和白油中的一种或多种,优选为柴油或煤油。所述分散相的添加量为18wt%~50wt%,优选为25wt%~45wt%,更优选为30wt%~40wt%。

本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂包括疏水缔合聚合物压裂液增稠剂,所述疏水缔合聚合物压裂液增稠剂选自丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/N-烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/氟取代的丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/氟取代的甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/烯丙基烷基季铵盐共聚物和丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐共聚物中的一种或多种。

优选的,所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/N-烷基取代丙烯酰胺共聚物中烷基碳原子个数为6~30。

优选的,所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/甲基丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/甲基丙烯酸烷基酯共聚物中烷基碳原子个数为6~30。

优选的,所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/氟取代的丙烯酸烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/氟取代的甲基丙烯酸烷基酯共聚物中烷基碳原子个数为6~40,所述氟取代的丙烯酸酯中氟取代的个数为4~10。

优选的,所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/烯丙基烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/烯丙基烷基季铵盐共聚物中烷基碳原子个数为4~25。

优选的,所述丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐共聚物中烷基碳原子个数为4~20。

更优选的,所述疏水缔合聚合物压裂液增稠剂选自丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-十二烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/N-十四烷基取代丙烯酰胺共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酸十四烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酸十六烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/丙烯酸十八烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/丙烯酸十八烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/丙烯酸十四烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/甲基丙烯酸十六烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸十四烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/甲基丙烯酸十六烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/四氟丙烯酸十六烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/四氟甲基丙烯酸十四烷基酯共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/烯丙基十二烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/烯丙基十四烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/烯丙基十六烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/烯丙基十八烷基季铵盐共聚物,丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/烯丙基十四烷基季铵盐共聚物和丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰胺十六烷基磺酸钠盐共聚物中的一种或多种。

在本发明中,所述疏水缔合聚合物压裂液增稠剂干粉采用100目筛网过滤。

所述疏水缔合聚合物压裂液增稠剂的添加量为20wt%~40wt%,优选为25wt%~35wt%,更优选为27wt%~33wt%。

本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂还包括复合乳化剂,所述为HLB值为7~10的乳化剂和HLB值为11~14的乳化剂复配的复合乳化剂。其中,所述复合乳化剂的添加量为2.5wt%~6wt%,优选为2.9wt%~5wt%,更优选为3.1wt%~4.5wt%。

在本发明中,所述HLB值为7~10的乳化剂与HLB值为11~14的乳化剂的质量比为(4~8):(1~3),优选为(5~7):(1.5~2.5)。

其中,所述HLB值7~10的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-4、聚氧乙烯蓖麻油EL-20、双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM、硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6、聚氧乙烯蓖麻油HEL20、月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4、平平加O O-5、油酸聚氧乙烯酯A-105和聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL中的一种或多种,优选为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4、聚氧乙烯蓖麻油EL-20、双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM、平平加O O-5、硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6和聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL中的一种或多种;

所述HLB值11~14的乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10、聚乙二醇双油酸酯PEG600DO、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、烷基糖苷APG1214、烷基酚聚氧乙烯醚TX-7、烷基酚聚氧乙烯醚TX-9、油酸聚氧乙烯酯A-110、油酸聚氧乙烯酯A-115、平平加O O-8、平平加O O-9、平平加O O-10、聚氧乙烯蓖麻油EL-30、聚氧乙烯蓖麻油EL-40、聚氧乙烯蓖麻油HEL-40和聚乙二醇单油酸酯PEG400MO中的一种或多种;优选为硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10、聚乙二醇双油酸酯PEG600DO、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、平平加O O-8、烷基糖苷APG1214、烷基酚聚氧乙烯醚TX-7、和聚氧乙烯蓖麻油HEL-40中的一种或多种。

在本发明的一些具体实施例中,所述复合乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3与烷基糖苷APG1214形成的复合乳化剂;在本发明的另一些实施例中,所述复合乳化剂为月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4与聚乙二醇双油酸酯PEG600DO形成的复合乳化剂;在本发明的另一些实施例中,所述复合乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6与平平加O O-8形成的复合乳化剂;在本发明的另一些实施例中,所述复合乳化剂为聚氧乙烯蓖麻油EL-20与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5形成的复合乳化剂;在本发明的另一些实施例中,所述复合乳化剂为双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM与烷基酚聚氧乙烯醚TX-7形成的复合乳化剂;在本发明的另一些实施例中,所述复合乳化剂为平平加O O-5与聚氧乙烯蓖麻油HEL-40形成的复合乳化剂;在本发明的另一些实施例中,所述复合乳化剂为聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL与硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10形成的复合乳化剂。

本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂中含有的复合乳化剂体系能增强体系稳定性,其中复合乳化剂中HLB值较大的部分增强了其与水之间的亲和力,而且两种乳化剂的复合使用,乳液体系中的乳化剂分子交替的吸附在乳胶粒的表面,也就相当于在非离子型的乳化剂之间又嵌入了非离子型的乳化剂分子,这就大大增强了乳化剂在乳胶粒上吸附的牢固程度,再加上非离子表面活性剂本身具有保护乳胶粒的作用,从而进一步提高了乳液体系的稳定性。

本发明还提供了一种上述水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备方法,包括以下步骤:

A)将分散相、分散介质和复合乳化剂混合搅拌,得到水包油乳液;

B)向所述水包油乳液中加入疏水缔合聚合物压裂液增稠剂,混合搅拌,得到水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

本发明首先将分散相、分散介质和复合乳化剂混合搅拌,得到水包油乳液;

在本发明中,混合搅拌的温度为35~70℃,优选为40~65℃,更优选为50~60℃;所述混合搅拌的转速为300~800rmp,优选为400~700rmp;所述混合搅拌的时间为20~60min。

得到水包油乳液后,向所述水包油乳液中加入疏水缔合聚合物压裂液增稠剂,混合搅拌,得到水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

其中,所述混合搅拌温度为35~70℃,优选为40~65℃,更优选为50~60℃;所述混合搅拌的转速为600~2000rmp,优选为800~1500rmp;所述混合搅拌时间为40~120min,优选为60~100min。

本发明还提供了一种压裂液,包括以下组分:

0.5wt%~2wt%的粘土防膨剂;

0.1wt%~0.6wt%的表面活性剂;

0.05wt%~0.15wt%的破胶剂;

0.8wt%~5.2wt%的上述水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂或上述制备方法制备得到的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂;

余量为水。

本发明提供的本发明提供的压裂液以水为基质,其中包括粘土防膨剂,所述粘土防膨剂优选为KCl、NH4Cl、二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(P(DMDAAC))或甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵聚合物(P(DMAEMA)),所述粘土防膨剂的用量为0.5wt%~2wt%,优选为0.8wt%~1.5wt%。

本发明提供的压裂液还包括表面活性剂,所述表面活性剂优选为烷基糖苷APG1214、烷基酚聚氧乙烯醚TX-7、硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10、烷基酚聚氧乙烯醚TX-9。所述表面活性剂的用量为0.1wt%~0.6wt%,根据压裂液中增稠剂的含量确定优选的表面活性剂用量范围。

本发明提供的压裂液还包括上述水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,所述水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的用量为0.8wt%~5.2wt%,根据地层温度确定优选的压裂液中增稠剂的用量范围。

本发明提供的压裂液还包括破胶剂,所述破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化氢。所述破胶剂的用量为0.05wt%~0.15wt%,根据压裂液中增稠剂有效浓度、地层温度及压裂施工时间确定优选的破胶剂用量范围。

本发明所述的复合乳化剂能在溶液中与疏水缔合聚合物压裂液增稠剂发生相互作用增大体系的粘度。在溶液中,由水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的压裂液溶液中增稠剂与表面活性剂复配后能使分子间缔合动态物理交联网络强度增大,增强压裂液体系的携砂性、耐温、抗剪切等性能,所选用的乳化剂及加量对压裂液体系均具有正协同效应。另外,本发明将连续配注工艺技术改为半连续配注工艺技术,也就是在基地配制好高浓度的疏水缔合聚合物增稠剂浆料,即缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,并于施工现场通过混配器,使缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂与水混合后再添加相应的添加剂制备所需的水基压裂液,该法操作简单,增稠剂溶解时间明显缩短,溶解性能明显提高,且不产生“鱼眼”粉粒,提高了压裂液的性能,较大程度降低了工艺难度及生产成本,同时减小了环境污染。

为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂及其制备方法以及压裂液进行说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3+烷基糖苷APG1214)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油28.71%,水43.06%,疏水缔合聚合物压裂液增稠剂(以下简称压裂液增稠剂)25%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3 2.87%,烷基糖苷APG1214 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-十二烷基取代丙烯酰胺共聚物,所述的复合乳化剂为AEO-3和APG1214(比例8:1),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为4:6,将287.1g柴油、430.6g水、28.7g AEO-3、3.6g APG1214混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入250g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为25%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

煤油33.13%,水33.13%,压裂液增稠剂30%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3 3.06%,烷基糖苷APG1214 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/N-十四烷基取代丙烯酰胺共聚物,所述的复合乳化剂为AEO-3和APG1214(比例9:2),制备步骤如下:

于55℃温度下,控制油水质量比为5:5,将331.3g煤油、331.3g水、30.6g AEO-3、6.8g APG1214混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入300g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为30%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

白油36.25%,水24.17%,压裂液增稠剂35%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3 3.27%,烷基糖苷APG1214 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酸十四烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为AEO-3和APG1214(比例5:2),制备步骤如下:

于50℃温度下,控制油水质量比为6:4,将362.5g白油、241.7g水、32.7g AEO-3、13.1g APG1214混合均匀乳化,500rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入350g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为35%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例2

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4+聚乙二醇双油酸酯PEG600DO)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油28.71%,水43.06%,压裂液增稠剂25%,月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4 2.87%,聚乙二醇双油酸酯PEG600DO 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酸十六烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为LAE-4和PEG600DO(比例8:1),制备步骤如下:

于40℃温度下,控制油水质量比为4:6,将287.1g柴油、430.6g水、28.7g LAE-4、3.6g PEG600DO混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入250g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为25%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

液体石蜡34.13%,水34.13%,压裂液增稠剂28%,月桂酸聚氧乙烯醚LAE-4 3.06%,聚乙二醇双油酸酯PEG600DO 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/丙烯酸十八烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为LAE-4和PEG600DO(比例9:2),制备步骤如下:

于55℃温度下,控制油水质量比为5:5,将341.3g液体石蜡、341.3g水、30.6g LAE-4、6.8g PEG600DO混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入280g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为28%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

煤油36.25%,水24.17%,压裂液增稠剂35%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-4 3.27%,聚乙二醇双油酸酯PEG600DO 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/丙烯酸十八烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为LAE-4和PEG600DO(比例5:2),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为6:4,将362.5g煤油、241.7g水、32.7g LAE-4、13.1g PEG600DO混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入350g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为35%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例3

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6+平平加O O-8)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

白油30.71%,水46.06%,压裂液增稠剂20%,硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6 2.87%,平平加O O-8 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/丙烯酸十四烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为SG-6和O-8(比例8:1),制备步骤如下:

于50℃温度下,控制油水质量比为4:6,将307.1g白油、460.6g水、28.7g SG-6、3.6g O-8混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入200g压裂液增稠剂,经800rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为20%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

煤油34.13%,水34.13%,压裂液增稠剂28%,硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6 3.06%,平平加O O-8 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/甲基丙烯酸十六烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为SG-6和O-8(比例9:2),制备步骤如下:

于55℃温度下,控制油水质量比为5:5,将341.3g煤油、341.3g水、30.6g SG-6、6.8g O-8混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入280g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为28%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油33.25%,水22.17%,压裂液增稠剂40%,硬脂酸聚氧乙烯醚SG-6 3.27%,平平加O O-8 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为SG-6和O-8(比例5:2),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为6:4,将332.5g柴油、221.7g水、32.7g SG-6、13.1g O-8混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入400g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为40%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例4

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为聚氧乙烯蓖麻油EL-20+脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油28.71%,水43.06%,压裂液增稠剂25%,聚氧乙烯蓖麻油EL-20 2.87%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸十四烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为EL-20和AEO-5(比例8:1),制备步骤如下:

于50℃温度下,控制油水质量比为4:6,将287.1g柴油、430.6g水、28.7g EL-20、3.6g AEO-5混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入250g压裂液增稠剂,经800rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为25%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

液体石蜡34.13%,水34.13%,压裂液增稠剂28%,聚氧乙烯蓖麻油EL-20 3.06%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/甲基丙烯酸十六烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为EL-20和AEO-5(比例9:2),制备步骤如下:

于55℃温度下,控制油水质量比为5:5,将341.3g液体石蜡、341.3g水、30.6g EL-20、6.8g AEO-5混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入280g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为28%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

煤油39.25%,水26.17%,压裂液增稠剂30%,聚氧乙烯蓖麻油EL-20 3.27%,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为EL-20和AEO-5(比例5:2),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为6:4,将392.5g煤油、261.7g水、32.7g EL-20、13.1g AEO-5混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入300g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为30%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例5

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM+烷基酚聚氧乙烯醚TX-7)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油35.88%,水35.88%,压裂液增稠剂25%,双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM2.88%,烷基酚聚氧乙烯醚TX-7 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/四氟丙烯酸十六烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为DATEM和TX-7(比例8:1),制备步骤如下:

于45℃温度下,控制油水质量比为5:5,将358.8g柴油、358.8g水、28.8g DATEM、3.6g TX-7混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入250g压裂液增稠剂,经800rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为25%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

白油37.54%,水30.72%,压裂液增稠剂28%,双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM3.06%,烷基酚聚氧乙烯醚TX-7 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/四氟甲基丙烯酸十四烷基酯共聚物,所述的复合乳化剂为DATEM和TX-7(比例9:2),制备步骤如下:

于50℃温度下,控制油水质量比为5.5:4.5,将375.4g白油、307.2g水、30.6g DATEM、6.8g TX-7混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入280g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为28%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

液体石蜡39.25%,水26.17%,压裂液增稠剂30%,双乙酰酒石酸单双甘油酯DATEM 3.27%,烷基酚聚氧乙烯醚TX-7 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/烯丙基十二烷基季铵盐共聚物,所述的复合乳化剂为DATEM和TX-7(比例5:2),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为6:4,将392.5g液体石蜡、261.7g水、32.7g DATEM、13.1g TX-7混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入300g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为30%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例6

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为平平加O O-5+聚氧乙烯蓖麻油EL-40)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

煤油35.88%,水35.88%,压裂液增稠剂25%,平平加O O-5 2.88%,聚氧乙烯蓖麻油EL-40 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/烯丙基十四烷基季铵盐共聚物,所述的复合乳化剂为O-5和EL-40(比例8:1),制备步骤如下:

于50℃温度下,控制油水质量比为5:5,将358.8g煤油、358.8g水、28.8g O-5、3.6g EL-40混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入250g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为25%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

白油37.54%,水30.72%,压裂液增稠剂28%,平平加O O-5 3.06%,聚氧乙烯蓖麻油EL-40 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/N-乙烯基吡咯烷酮/烯丙基十六烷基季铵盐共聚物,所述的复合乳化剂为O-5和EL-40(比例9:2),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为5.5:4.5,将375.4g白油、307.2g水、30.6g O-5、6.8g EL-40混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入280g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为28%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油39.25%,水26.17%,压裂液增稠剂30%,平平加O O-5 3.27%,聚氧乙烯蓖麻油EL-40 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/苯乙烯磺酸钠/烯丙基十八烷基季铵盐共聚物,所述的复合乳化剂为O-5和EL-40(比例5:2),制备步骤如下:

于65℃温度下,控制油水质量比为6:4,将392.5g柴油、261.7g水、32.7g O-5、13.1g EL-40混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入300g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为30%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例7

水包油(O/W)缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的制备(复合乳化剂为聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL+硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10)

(1)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油28.71%,水43.06%,压裂液增稠剂25%,聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL2.87%,硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10 0.36%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/乙烯基磺酸盐/烯丙基十四烷基季铵盐共聚物,所述的复合乳化剂为PEG400DL和SG-10(比例8:1),制备步骤如下:

于50℃温度下,控制油水质量比为4:6,将287.1g柴油、430.6g水、28.7g PEG400DL、3.6g SG-10混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入250g压裂液增稠剂,经800rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为25%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(2)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

煤油34.13%,水34.13%,压裂液增稠剂28%,聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL 3.07%,硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10 0.68%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/丙烯酰胺十六烷基磺酸钠盐共聚物,所述的复合乳化剂为PEG400DL和SG-10(比例9:2),制备步骤如下:

于55℃温度下,控制油水质量比为5:5,将341.3g煤油、341.3g水、30.7g PEG400DL、6.8g SG-10混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入280g压裂液增稠剂,经1000rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为28%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

(3)一种O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂,包括如下质量百分比的组分:

0#柴油36.25%,水24.17%,压裂液增稠剂35%,聚乙二醇双月桂酸酯PEG400DL3.27%,硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10 1.31%;

所述的压裂液增稠剂为丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/烯丙基二十烷基季铵盐共聚物,所述的复合乳化剂为PEG400DL和SG-10(比例5:2),制备步骤如下:

于60℃温度下,控制油水质量比为6:4,将362.5g柴油、241.7g水、32.7g PEG400DL、13.1g SG-10混合均匀乳化,600rmp的转速下搅拌30min形成稳定的水包油乳液,最后加入350g压裂液增稠剂,经1200rmp的高速剪切形成均匀稳定的质量分数为35%的O/W缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂。

实施例8

实施例1~7制备的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的性能

1、水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂稳定性

将实施例1~7所配制的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂分别放置于5℃、25℃、40℃条件下存储120d后浓缩增稠剂体系未出现分层、沉降等现象,浓缩增稠剂体系保持稳定,由此说明,在5~40℃下,由本发明制备的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂稳定时间大于120d,稳定性良好。

2、溶解性能

溶解是指水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂产品与自来水按照一定比例稀释的过程,所获得稀释液粘度达到稳定的时间越短,说明其溶解性能越好,越能适应现场规模使用。

将实施例1~7中(1)、(2)、(3)制备得到的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂产品和对应的疏水缔合聚合物压裂液增稠剂干粉分别用自来水稀释为5000mg/L的低浓度溶液,采用Waring搅拌器搅拌混合均匀,并控制转速为3000rmp,测定实施例缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的溶解性能,以溶液粘度达到最大并保持平稳,且无颗粒时所需要的时间为溶解时间,实验结果如表1所示。

表1实施例1~7O/W型缔合非交联压裂液浓缩增稠剂溶解性能测试结果

从表1中可以看出,由实施例1~7所制备的浓缩增稠剂配制低浓度压裂液的过程中,能快速溶解,溶解时间较短;溶解过程无“鱼眼”粉粒,溶解时间为0.75min,说明实施例1~7制备的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂能快速溶解,符合现场使用要求。而由相应的疏水缔合聚合物压裂液增稠剂超细粉配制的低浓度压裂液溶解过程中容易产生“鱼眼”粉粒,溶解时间为7~8min,因此在溶解性能方面本发明的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂有较大的优势,能够满足现场施工需要。

3、缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂应用性能

(1)压裂液样品配制

分别采用实施例1~7中(1)所制备的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂来配制压裂液样品实施例1~7(1)1#、实施例1~7(1)2#、实施例1~7(1)3#;分别采用实施例1~7中(2)所制备的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂来配制压裂液样品实施例1~7(2)1#、实施例1~7(2)2#、实施例1~7(2)3#;分别采用实施例1~7中(3)所制备的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂来配制压裂液样品实施例1~7(3)1#、实施例1~7(3)2#、实施例1~7(3)3#样品:

将实施例1~7中(1)、(2)、(3)制备水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂分别与自来水、粘土防膨剂、破胶剂、表面活性剂混合搅拌均匀配制成压裂液溶液实施例1~7(1)1#、实施例1~7(1)2#、实施例1~7(1)3#;实施例1~7(2)1#、实施例1~7(2)2#、实施例1~7(2)3#;实施例1~7(3)1#、实施例1~7(3)2#、实施例1~7(3)3#样品:

所有压裂液样品中的1#样品的压裂液增稠剂的质量分数为0.3wt%,2#样品的压裂液增稠剂的质量分数为0.35wt%,3#样品的压裂液增稠剂的质量分数为0.6wt%(所述压裂液增稠剂以下简称为主剂,若实施例中的缔合型非交联浓缩增稠剂中压裂液增稠剂的有效浓度为25%,那么压裂液样品1#、2#、3#中对应缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂的质量分数就分别为1.2wt%、1.4wt%、2.4wt%,其他以此类推),所述粘土防膨剂为KCl,所述破胶剂为过硫酸铵,所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214、烷基酚聚氧乙烯醚TX-7、硬脂酸聚氧乙烯醚SG-10、烷基酚聚氧乙烯醚TX-9中的一种,其具体组成如表2所示。

表2实施例1~7压裂液样品配方组成

(2)压裂液性能测试:

耐温抗剪切性能:耐温抗剪性是评价压裂液的一项重要指标,按照现场使用要求,压裂液在特定地层温度170s-1下剪切后粘度应>50mPa·s,根据此条件还可以筛选不同温度下适合该条件的压裂液配方。现采用Physica MCR301高级流变仪将所获得压裂液样品实施例1~7(1)3#样品、实施例1~7(2)3#样品、实施例1~7(3)3#样品在150℃,170s-1下测试其耐温抗剪切性能,实验结果如图1~7所示。图1为实施例1制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;图2为实施例2制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;图3为实施例3制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;图4为实施例4制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;图5为实施例5制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;图6为实施例6制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能;图7为实施例7制备的3个水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的3#压裂液样品的耐温抗剪性能。

结合图1~7,将图1~7的数据总结如表3,从图1~7和表3中均可以看出,压裂液增稠剂主剂为0.6%时的压裂液样品在150℃,170s-1剪切2h后粘度均>50mPa·s,说明本发明提供的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂具有较好的耐温耐剪切能力,完全可以满足储层温度在150℃以内的压裂施工。

(3)压裂液携砂及破胶性能

携砂性能:将粒度为20~40目的陶粒30mL悬浮在100mL压裂液(如表2中所形成的压裂液)中,在90℃测试不同压裂液配方的携砂能力,记录各压裂液体系的携砂性能。其中,破胶性能、动态滤失性能、粘弹性能的测试方法均参照SY/T5107-2005《水基压裂液通用标准》中压裂液性能评价方法,测试温度为90℃,实验结果如表3所示。

表3实施例1~7所配制的压裂液样品性能

由表3可知,1#压裂液样品主剂浓度较低,携砂时间约70~100min,随着主剂浓度的增加,体系的携砂性能增加,3#压裂液样品携砂时间约350~390min,说明本发明的水包油缔合型非交联压裂液浓缩增稠剂所配制的压裂液体系样品具有较好的携砂能力,同时,压裂液样品的粘弹性均符合SY/T6376-2008《压裂液通用技术条件》对水基压裂液粘弹性G'≥1.0Pa,G〞≥0.3Pa要求,完全可以满足现场加砂施工要求。

为了提高压裂液的返排效果,降低对储层的伤害,要求压裂液在施工结束时能快速彻底破胶,且破胶时间和裂缝闭合时间相匹配,以过硫酸铵为破胶剂,对实施例中压裂液样品进行了破胶实验,从表3中可以看出在压裂液配方中加入质量分数为0.06%~0.15%的过硫酸铵,2~3h后完全破胶,采用品氏毛细管黏度计测定破胶液的黏度均<3mPa·s,采用JYW-200型自动表/界面张力仪测定其表面张力均<28mN/m,符合SY/T6376-2008《压裂液通用技术条件》关于水基压裂液破胶液表面张力<28mN/m要求。对破胶液进行残渣测定,其残渣含量均<40mg/L,完全符合SY/T6376-2008《压裂液通用技术条件》中清洁压裂液残渣含量≤100mg/L的指标,说明该压裂液是一种清洁压裂液。

(4)滤失及岩心伤害实验

按照SY/T5107-2005《水基压裂液通用标准》中动态滤失及岩心伤害的测定方法,在90℃,3.5MPa下,以煤油为流动介质,选取天然岩心测定了实施例1~7 1#压裂液样品的动态滤失性及岩心伤害率,实验结果如表4所示。

表4实施例1~7中1#压裂液样品滤失性能及岩心伤害测试

SY/T6376-2008压裂液通用技术条件中规定:水基压裂液初始滤失量<5.0×10-2m3/m2,滤失速度<1.5×10-3m/min,滤失系数<1.0×10-3m/min1/2,动态滤失岩心损害率≤60%。由表4可以看出,实施例1~7所配制的压裂液样品中1#样品动态滤失性及岩心伤害率均能满足该项规定,说明该压裂液是一种滤失性能低,低岩心伤害的清洁压裂液。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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