清洁稠化剂及其制备方法、深层煤层气一体化酸液压裂液与流程

本发明属于深层煤层气开发技术领域，具体涉及一种清洁稠化剂及其制备方法、深层煤层气一体化酸液压裂液。

背景技术：

通常超过1500m的煤层称为深层煤层。深层煤层气井筒摩阻较大、地层压力较大，不利于采用大排量压裂工艺；并且煤层割理系统发育，滤失严重，难以形成长缝；煤层容易吸附和伤害，储层保护难度大。

国内在深层煤层气领域开发较晚，技术起步晚，特别是一体化酸液压裂液体系几乎为空白。

专利公开号为cn109735319a的发明专利公开了一种高密度水基清洁(ves)压裂液及其稠化剂的制备，但是该稠化剂不适用于酸化压裂，稠化剂用量大3.5～4.5％，成本高；专利公开号为cn109810687a的发明专利公开了一种适用于低渗煤层气储层增产的环保型酸化工作液，但是该工作液不具有粘度，无悬砂性，施工加砂困难，摩阻高，含有高危险物质氢氟酸，不利于现场施工；专利公开号为cn101805600a的发明专利公开了一种适用于煤层气储层的冻胶压裂液，该专利所述稠化剂为高分子聚合物，破胶困难，破胶后残渣含量高，对煤层的渗透率伤害特别大，同时不具备酸性条件下使用。而传统的一些酸化压裂液在进入地层时，酸化速率快，主要在进井地带发生溶蚀，不利于形成长裂缝，无法满足深层煤层气开发的要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述一个或多个技术问题，本发明提供了一种清洁稠化剂及其制备方法、深层煤层气一体化酸液压裂液，旨在当压裂液携带酸液进入煤层后，利用表面活性剂的两个亲水头基的电性特点，吸附在岩石壁面，形成阻隔层，阻止h+与岩石壁面直接接触，最终延缓酸岩反应，降低对煤层的渗透率的伤害。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种清洁稠化剂，按重量份包括以下组分：

5～10份仲胺；5～10份无水乙醇；25～30份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；30～35份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；10～15份异丙醇；5～10份1，3-丙烷磺内酯；5～10份溴丁烷。

进一步的，该清洁稠化剂按重量份包括以下组分：

5～7份仲胺；7～10份无水乙醇；27～30份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；30～33份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；10～12份异丙醇；7～10份1，3-丙烷磺内酯；5～8份溴丁烷。

进一步的，该清洁稠化剂按重量份包括以下组分：

5份仲胺；10份无水乙醇；30份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；30份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；10份异丙醇；10份1，3-丙烷磺内酯；5份溴丁烷。

进一步的，该清洁稠化剂按重量份包括以下组分：

6份仲胺；8份无水乙醇；28份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；32份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；11份异丙醇；8份1，3-丙烷磺内酯；7份溴丁烷。

另一方面，本发明提供了一种制备上述清洁稠化剂的方法，所述方法包括：

将仲胺加入到装有无水乙醇为溶剂的单口烧瓶中，升温至60-65℃，搅拌加入十八烷基二甲基苯乙基溴化铵，在60-65℃、搅拌条件下反应5h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粘稠液体a；

将脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺加入到装有异丙醇的单口瓶中充分溶解，待完全溶解后加入1，3-丙烷磺内酯，升温至75-80℃，充分反应10h，得到中间体b；

将所述黄色粘稠液体a和所述中间体b混合，搅拌均匀，搅拌均匀后加入溴丁烷，搅拌升温至65-70℃，搅拌反应7.5-8h，即得到清洁稠化剂。

另一方面，本发明还提供了一种深层煤层气一体化酸液压裂液，按重量份包括以下组分：

6～8份上述清洁稠化剂；5～7份交联剂；5～10份缓蚀剂；3～5份铁离子稳定剂；3～5份助排剂。

进一步的，该深层煤层气一体化酸液压裂液按重量份包括以下组分：

7份上述清洁稠化剂；6份交联剂；8份缓蚀剂；4份铁离子稳定剂；4份助排剂。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果或优点：

本发明所提供的清洁稠化剂为小分子表面活性剂，相比传统的高分子化合物，其与水的互溶性较好，现场配液更加简便；而且，小分子表面活性剂遇地层水、气破胶彻底，减少了对煤层的伤害。

本发明所提供的深层煤层气一体化酸液压裂液提高了酸液粘度，有利于煤层裂缝形成，并且降低酸液与煤层可溶物的反应速率，有利于形成长的刻蚀裂缝；且可用于携砂支撑，形成更长且多支的酸蚀-支撑复合裂缝，提高煤层渗透率。

本发明所提供的深层煤层气一体化酸液压裂液在常温下粘度小于20mpa·s，容易泵送，降低了对压裂设备要求，降低施工成本。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中深层煤层气一体化酸液压裂液流变测试效果图；

图2为本发明实施例深层煤层气一体化酸液压裂液降阻率测试效果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本发明实施例提供了一种清洁稠化剂，按重量份包括以下组分：

5份仲胺；10份无水乙醇；30份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；30份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；10份异丙醇；10份1，3-丙烷磺内酯；5份溴丁烷。

该清洁稠化剂的制备方法如下：

1)将5份仲胺加入到装有10份无水乙醇为溶剂的单口烧瓶中，升温至60-65℃，搅拌加入30份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵，在60-65℃、搅拌条件下反应5h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粘稠液体a；

2)将30份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺加入到装有10份异丙醇的单口瓶中充分溶解，待完全溶解后加入10份1，3-丙烷磺内酯，升温至75-80℃，充分反应10h，得到中间体b；

3)将所述黄色粘稠液体a和所述中间体b混合，搅拌均匀，搅拌均匀后加入5份溴丁烷，搅拌升温至65-70℃，搅拌反应7.5-8h，即得到清洁稠化剂。

实施例2

本发明实施例提供了一种清洁稠化剂，按重量份包括以下组分：

6份仲胺；8份无水乙醇；28份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；32份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；11份异丙醇；8份1，3-丙烷磺内酯；7份溴丁烷。

该清洁稠化剂的制备方法如下：

1)将6份仲胺加入到装有8份无水乙醇为溶剂的单口烧瓶中，升温至60-65℃，搅拌加入28份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵，在60-65℃、搅拌条件下反应5h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粘稠液体a；

2)将32份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺加入到装有11份异丙醇的单口瓶中充分溶解，待完全溶解后加入8份1，3-丙烷磺内酯，升温至75-80℃，充分反应10h，得到中间体b；

3)将所述黄色粘稠液体a和所述中间体b混合，搅拌均匀，搅拌均匀后加入7份溴丁烷，搅拌升温至65-70℃，搅拌反应7.5-8h，即得到清洁稠化剂。

实施例3

本发明实施例提供了一种清洁稠化剂，按重量份包括以下组分：

7份仲胺；7份无水乙醇；27份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；33份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；12份异丙醇；7份1，3-丙烷磺内酯；8份溴丁烷。

该清洁稠化剂的制备方法如下：

1)将7份仲胺加入到装有7份无水乙醇为溶剂的单口烧瓶中，升温至60-65℃，搅拌加入27份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵，在60-65℃、搅拌条件下反应5h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粘稠液体a；

2)将33份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺加入到装有12份异丙醇的单口瓶中充分溶解，待完全溶解后加入7份1，3-丙烷磺内酯，升温至75-80℃，充分反应10h，得到中间体b；

3)将所述黄色粘稠液体a和所述中间体b混合，搅拌均匀，搅拌均匀后加入8份溴丁烷，搅拌升温至65-70℃，搅拌反应7.5-8h，即得到清洁稠化剂。

实施例4

本发明实施例提供了一种清洁稠化剂，按重量份包括以下组分：

8份仲胺；6份无水乙醇；26份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；34份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；13份异丙醇；6份1，3-丙烷磺内酯；9份溴丁烷。

该清洁稠化剂的制备方法如下：

1)将8份仲胺加入到装有6份无水乙醇为溶剂的单口烧瓶中，升温至60-65℃，搅拌加入26份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵，在60-65℃、搅拌条件下反应5h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粘稠液体a；

2)将34份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺加入到装有13份异丙醇的单口瓶中充分溶解，待完全溶解后加入6份1，3-丙烷磺内酯，升温至75-80℃，充分反应10h，得到中间体b；

3)将所述黄色粘稠液体a和所述中间体b混合，搅拌均匀，搅拌均匀后加入9份溴丁烷，搅拌升温至65-70℃，搅拌反应7.5-8h，即得到清洁稠化剂。

实施例5

本发明实施例提供了一种清洁稠化剂，按重量份包括以下组分：

10份仲胺；5份无水乙醇；25份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵；35份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺；15份异丙醇；5份1，3-丙烷磺内酯；10份溴丁烷。

该清洁稠化剂的制备方法如下：

1)将10份仲胺加入到装有5份无水乙醇为溶剂的单口烧瓶中，升温至60-65℃，搅拌加入25份十八烷基二甲基苯乙基溴化铵，在60-65℃、搅拌条件下反应5h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粘稠液体a；

2)将35份脂肪酸酰胺丙基二甲基叔胺加入到装有12份异丙醇的单口瓶中充分溶解，待完全溶解后加入5份1，3-丙烷磺内酯，升温至75-80℃，充分反应10h，得到中间体b；

3)将所述黄色粘稠液体a和所述中间体b混合，搅拌均匀，搅拌均匀后加入10份溴丁烷，搅拌升温至65-70℃，搅拌反应7.5-8h，即得到清洁稠化剂。

本发明上述实施例所提供的清洁稠化剂为小分子表面活性剂，相比传统的高分子化合物，其与水的互溶性较好，现场配液更加简便；而且，小分子表面活性剂，遇地层水、气破胶彻底，减少了对煤层的伤害。

实施例6

本发明实施例提供了一种深层煤层气一体化酸液压裂液，按重量份包括以下组分：

6份上述清洁稠化剂；5份交联剂；5份缓蚀剂；3份铁离子稳定剂；3份助排剂。

该深层煤层气一体化酸液压裂液的制备方法如下：

在1000ml水中搅拌条件下加入6g上述稠化剂，5g缓蚀剂，3g铁离子稳定剂，3g助排剂,搅拌均匀，搅拌均匀后在加入5g交联剂，即得到一体化酸液压裂液。

实施例7

本发明实施例提供了一种深层煤层气一体化酸液压裂液，按重量份包括以下组分：

7份上述清洁稠化剂；6份交联剂；8份缓蚀剂；4份铁离子稳定剂；4份助排剂。

该深层煤层气酸液压裂液的制备方法如下：

在1000ml水中搅拌条件下加入7g上述稠化剂，8g缓蚀剂，4g铁离子稳定剂，4g助排剂,搅拌均匀，搅拌均匀后在加入6g交联剂，即得到一体化酸液压裂液。

实施例8

本发明实施例提供了一种深层煤层气一体化酸液压裂液，按重量份包括以下组分：

8份上述清洁稠化剂；7份交联剂；10份缓蚀剂；5份铁离子稳定剂；5份助排剂。

该深层煤层气酸液压裂液的制备方法如下：

在1000ml水中搅拌条件下加入8g上述稠化剂，10ml缓蚀剂，5ml铁离子稳定剂，5ml助排剂,搅拌均匀，搅拌均匀后在加入7ml交联剂，即得到一体化酸液压裂液。

测试实验：

1)本发明对实施例8中的深层煤层气一体化酸液压裂液进行了流变测试，将其置于60℃、170s-1条件下，恒速剪切60min后，其粘度在25mpa·s，如图1所示，满足粘弹性表面活性剂压裂液通用技术标准(不小于20mpa·s)。

2)本发明对实施例8中的深层煤层气一体化酸液压裂液进行了降阻率测试，如图2所示，该深层煤层气一体化酸液压裂液的降阻率达到66％(通用技术标准的降阻率为大于60％)，表明该体系具有很好的降阻效果。

本发明上述实施例6～8中提供的深层煤层气一体化酸液压裂液的使用方法如下：

根据施工设计要求和现场实际施工情况，利用上述深层煤层气一体化酸液压裂液添加不同浓度酸(10-30％盐酸或氨基磺酸或其他多氢酸)、支撑剂，达到施工效果；以及为了提高裂缝改造能力，根据具体实际施工情况投入一定量的暂堵转向剂，从而使裂缝改造能力得到较大提升。

需要说明的是，本发明上述实施例6～8中的交联剂采用的是0.2-3.0mm组合粒径的可溶性树脂；缓蚀剂采用的是季铵盐类sar-2；铁离子稳定剂采用的是有机酸saf-1；助排剂采用的是氟碳表面活性剂szp-1。当然，也可以根据实际需求，采取其他的交联剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂或助排剂，在此不做限定。

本发明实施例所提供的深层煤层气一体化酸液压裂液提高了酸液粘度，有利于煤层裂缝形成，并且降低酸液与煤层可溶物的反应速率，有利于形成长的刻蚀裂缝；且可用于携砂支撑，形成更长且多支的酸蚀-支撑复合裂缝，提高煤层渗透率。

本发明实施例所提供的深层煤层气一体化酸液压裂液在常温下粘度小于20mpa·s，容易泵送，降低了对压裂设备要求，降低施工成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。