一种压裂液用稠化剂及其制备方法及压裂液与流程

文档序号:18213146发布日期:2019-07-19 22:27阅读:535来源:国知局

本发明涉及油气田开采领域,特别涉及一种压裂液用的稠化剂。



背景技术:

压裂液是指由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定的化学体系,是对油气层进行压裂改造时使用的工作液,它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中,使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。

目前,水基压裂液是以水作溶剂或分散介质,向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂,即植物胶(瓜胶、田菁、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶,交联后形成粘度极高的冻胶。具有粘度高、悬砂能力强、滤失低、摩阻低等优点。

目前国内外使用的合成聚合物压裂液,包含如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺及其共聚物。

但是,目前使用合成聚合物制备的稠化剂,往往存储1-2个月后就会出现明显的油液分离,使在使用过程中在套管及油管有挂壁现象,无法清理干净,致使下工具过程中出现遇卡等问题;另外,稠化剂在-10℃时不防冻,产品增稠,流动性变差,无法使用。



技术实现要素:

本发明提供一种压裂液用稠化剂及其制备方法及压裂液,用以制备压裂液用的稠化剂,及利用该稠化剂制备压裂液。为解决上述存在的稠化剂易油液分离、低温下无法使用的问题,采用了如下方案:

一种用于压裂液的稠化剂,其特征在于,按质量百分比,

航空煤油占总质量的18.0%-22.0%,

聚丙烯酰胺占总质量的32.0%-38.0%,

乳化剂占总质量的4.0%-6.0%,

溴化十六烷基三甲铵占总质量的0.5%-1.0%,

十二烷基苯磺酸钠占总质量0.5%-1.0%,

乙二醇占总质量的5.0%-8.0%,

余量为水。

优选的,按上述技术方案,按质量百分比,

航空煤油占质量的20.0%,

聚丙烯酰胺占质量的35.0%,

乳化剂占总质量的5.0%,

溴化十六烷基三甲铵占质量的0.8%,

十二烷基苯磺酸钠占质量0.8%,

乙二醇占质量的6.0%,

余量为水。

优选的,所述乳化剂为斯盘80。

优选的,所述聚丙烯酰胺为粉料,其粘均分子量为400万-600万。

上述的一种用于压裂液的稠化剂,通过以下步骤制备:

1)室温下,水中加入航空煤油,乳化剂,以500-700rpm的速度搅拌10-20分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以100-200rpm的速度搅拌30-60分钟;

3)然后,加入溴化十六烷基三甲铵,十二烷基苯磺酸钠,以100-200rpm的速度搅拌5-10分钟;

4)然后,加入乙二醇,以100-200rpm的速度搅拌5-15分钟。

优选的,通过以下步骤制备:

1)室温下,水中加入航空煤油,乳化剂,以600rpm的速度搅拌15分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以150rpm的速度搅拌40分钟;

3)然后,加入溴化十六烷基三甲铵,十二烷基苯磺酸钠,以150rpm的速度搅拌8分钟;

4)然后,加入乙二醇,以150rpm的速度搅拌10分钟。

用上述的一种用于压裂液的稠化剂制备的压裂液,按质量百分比,本申请稠化剂占总质量的0.1%-0.2%,余量为水。

优选的,按质量百分比,本申请稠化剂占总质量的0.15%,余量为水。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

第一,放置较长时间,依然没有明显的油液分离,可以防止在套管及油管挂壁现象;

第二,在-30℃时,依然具有良好的流动性,可以使用。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更好地理解本发明技术方案,下面对本发明作进一步详细的说明。

若未特别指出,实施例中涉及到的百分号“%”均指质量百分比。

若未特别指出,实施例中涉及到的化学用品均可从常规技术手段获得。

实施例1

1)室温下,水中加入航空煤油,斯盘80,以600rpm的速度搅拌15分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以150rpm的速度搅拌40分钟;

3)然后,加入溴化十六烷基三甲铵,十二烷基苯磺酸钠,以150rpm的速度搅拌8分钟;

4)然后,加入乙二醇,以150rpm的速度搅拌10分钟。

上述制备过程中,

航空煤油占质量的20.0%,

聚丙烯酰胺占质量的35.0%,为粉料,粘均分子量为600万,

斯盘80占总质量的5.0%,

溴化十六烷基三甲铵占质量的0.8%,

十二烷基苯磺酸钠占质量0.8%,

乙二醇占质量的6.0%,

余量为水。

取出上述制备好的稠化剂送检:

在静置6个月后,目测,仍未出现明显的油液分离;

置于-30摄氏度环境中4小时,目测,仍具有较好的流动性;

稠化剂与水制备成压裂液,其中稠化剂占总质量的0.15%,余量为水,测得减阻率为72%。

实施例2

1)室温下,水中加入航空煤油,斯盘80,以600rpm的速度搅拌15分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以200rpm的速度搅拌30分钟;

3)然后,加入溴化十六烷基三甲铵,十二烷基苯磺酸钠,以150rpm的速度搅拌8分钟;

4)然后,加入乙二醇,以150rpm的速度搅拌10分钟。

上述配置过程中,

航空煤油占总质量的22.0%,

聚丙烯酰胺占总质量的38.0%,粉料,其粘均分子量为600万,

斯盘80占总质量的4.0%,

溴化十六烷基三甲铵占总质量的0.5%,

十二烷基苯磺酸钠占总质量0.5%,

乙二醇占总质量的5.0%,

余量为水。

分别取出上述制备好的稠化剂送检:

在静置6个月后,目测,仍未出现明显的油液分离;

置于-30摄氏度环境中4小时,目测,仍具有较好的流动性;

稠化剂与水制备成压裂液,其中稠化剂占总质量的0.15%,余量为水,测得减阻率为70%。对比例1

1)室温下,水中加入航空煤油,斯盘80,以600rpm的速度搅拌15分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以150rpm的速度搅拌40分钟;

3)然后,加入十二烷基苯磺酸钠,以150rpm的速度搅拌8分钟;

4)然后,加入乙二醇,以150rpm的速度搅拌10分钟。

上述制备过程中,

航空煤油占质量的20.0%,

聚丙烯酰胺占质量的35.0%,粉料,粘均分子量为600万,

斯盘80占总质量的5.0%,

十二烷基苯磺酸钠占质量1.6%,

乙二醇占质量的6.0%,

余量为水。

取出上述制备好的稠化剂送检:

在静置2个月后,目测,出现明显的油液分离;

置于-30摄氏度环境中4小时,目测,仍具有较好的流动性;

稠化剂与水制备成压裂液,其中稠化剂占总质量的0.15%,余量为水,测得减阻率为68%。对比例2

1)室温下,水中加入航空煤油,斯盘80,以600rpm的速度搅拌15分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以150rpm的速度搅拌40分钟;

3)然后,加入溴化十六烷基三甲铵,以150rpm的速度搅拌8分钟;

4)然后,加入乙二醇,以150rpm的速度搅拌10分钟。

上述制备过程中,

航空煤油占质量的20.0%,

聚丙烯酰胺占质量的35.0%,粉料,粘均分子量为600万,

斯盘80占总质量的5.0%,

溴化十六烷基三甲铵占总质量1.6%,

乙二醇占总质量的6.0%,

余量为水,各组分质量之和为100%。

取出上述制备好的稠化剂送检:

在静置2个月后,目测,出现明显的油液分离;

置于-30摄氏度环境中4小时,目测,仍具有较好的流动性;

稠化剂与水制备成压裂液,其中稠化剂占总质量的0.15%,余量为水,测得减阻率为66%。对比例3

1)室温下,水中加入航空煤油,斯盘80,以600rpm的速度搅拌15分钟;

2)然后,加入聚丙烯酰胺,以150rpm的速度搅拌40分钟;

3)然后,加入溴化十六烷基三甲铵,十二烷基苯磺酸钠,以150rpm的速度搅拌8分钟。

上述制备过程中,

航空煤油占质量的20.0%,

聚丙烯酰胺占质量的35.0%,为粉料,粘均分子量为600万,

斯盘80占总质量的5.0%,

溴化十六烷基三甲铵占质量的0.8%,

十二烷基苯磺酸钠占质量0.8%,

余量为水。

取出上述制备好的稠化剂送检:

在静置6个月后,目测,仍未出现明显的油液分离;

置于-30摄氏度环境中4小时,目测,流动性极差;

稠化剂与水制备成压裂液,其中稠化剂占总质量的0.15%,余量为水,测得减阻率为70%。

由实施例1、实施例2可知,本申请技术方案制得的稠化剂不易油液分离,在低温下(-30摄氏度)仍然具有良好流动性,可以使用。

由对比例1、对比例2与实施例1对比可知,在本申请中同时使用溴化十六烷基三甲铵、十二烷基苯磺酸钠使制得的稠化剂乳液相对稳定,不易油液分离。

由对比例3与实施例1对比可知,在本申请中使用乙二醇,可使制得的稠化剂耐低温。

在一个实施例中,

使用权利要求5的技术方案,所述步骤1)和2)之间还包括以下步骤a1-a2:

步骤a1、由计算机确定所述第一比重、第二比重、第三比重、第四比重、第五比重、第六比重的取值,确定方法如下:

首先,构建样本数据,实施为:分别利用不同占总质量的比重的航空煤油、聚丙烯酰胺、乳化剂、溴化十六烷基三甲铵、十二烷基苯磺酸钠、乙二醇和水制备稠化剂,并且所述各成分占总质量的比重满足航空煤油为18.0%-22.0%,聚丙烯酰胺为32.0%-38.0%,乳化剂为4.0%-6.0%,溴化十六烷基三甲铵为0.5%-1.0%,十二烷基苯磺酸钠为0.5%-1.0%,乙二醇为5.0%-8.0%,然后将所述不同比重的稠化剂进行相应的实验操作,记录所述稠化剂在多长时间内出现了油液分离,当所述时间超过半年还未出现油液分离则按半年统计,并且记录所述稠化剂所能承受的防冻温度,若超过-30℃还未被冻住,则防冻温度按-30℃统计,然后利用公式(1)计算出所对应的稠化剂性能指标:

其中,y为计算所得的稠化剂性能指标,y1为所述稠化剂的出现油液分离的时间,单位以月计算,y2为所述稠化剂的防冻温度,将所述稠化剂性能指标大于0.85的稠化剂所对应的各成分的比重进行记录。

利用公式(1)可以得出在实验组中,得到的表现较好的实验的各成分的比重。

则能形成n条记录,将所述n条记录形成相应的矩阵b(对于所述矩阵b有模拟数据,如果需要,数据见附件,其中n=100),所述矩阵b中有n行6列,所述每一行代表一条记录,所述第1列代表航空煤油的占比,所述第2列代表聚丙烯酰胺的占比,所述第3列代表乳化剂的占比,所述第4列代表溴化十六烷基三甲铵的占比,所述第5列代表十二烷基苯磺酸钠的占比,所述第6列代表乙二醇的占比;

其次,确定所述第一比重、第二比重、第三比重、第四比重、第五比重、第六比重的取值,实施为:对于所述矩阵b,首先利用公式(2)计算所述矩阵b中每列的离散度:

其中,hi为第i列的离散度,n为矩阵b的总的行数,bij表示矩阵b的第j行第i列的值,i=1、2、3、4、5、6;j=1、2、3、……n;求出每种物质的离散度后,利用公式(3)计算各比重:

利用公式(2)可以得到相应的各成分的数据的离散度,从而确定所述材料数据的权重;

其中,wi为第i列的所占比重,i=1、2、3、4、5、6;通过公式(3)求解的w1、w2、w3、w4、w5、w6则为所述第一比重、第二比重、第三比重、第四比重、第五比重、第六比重;

利用公式(3)可以得到相应的各材料的比重。利用附件数据所得到的各材料的比重也在附件内。

步骤a2、所述计算机把所述第一比重、第二比重、第三比重、第四比重、第五比重、第六比重各自的值发送到用户终端供用户查看,由用户根据所述各比重的值控制步骤(2)-(4)中添加的各材料所占质量的比重。

利用上述技术,可以利用实验的手段确定出所述个成分的所占质量的比重,并且所述实验结果是在充分的考虑了不发生油液分离以及能够防冻这两种情况下所得到的结论,且是通过大量的实验进行了结果的统计分析,排除了实验的偶然性,使得到的各材料所占质量的比重具有科学性,客观性,而并不是偶然结果所导致的。

以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式的具体细节,在本发明的技术构思范围之内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变形,这些简单变形均属于本发明的保护范围。

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