油田采油中性压裂液组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油田压裂使用替代酸化的压裂液，特别是一种油田中性压裂液组合物，本发明还涉及油田中性压裂液组合物的制备方法。
【背景技术】
[0002]压裂酸化改造技术作为低渗透油气田开发的重要手段之一，为中国低渗透油气藏的开发做出了重要贡献。然而，随着中国低/特低渗透油气藏储量所占比重逐年增多，低/特低渗透砂岩油气藏、火山岩油气藏、酸性油气藏以及复杂结构井的开发比例越来越大。研宄适合不同复杂类型低渗透油气藏的大幅度提高单井产量技术，以及如何提高增产改造有效期，规避用酸进行压裂酸化而对地层造成的严重伤害和污染，压裂酸化时用中性压裂液替代酸化压裂液，成为石油田开采技术领域的重要依据方向。
[0003]随着工业的高速发展，全球的环境污染和生态破坏日益严重，保护人类生存环境已刻不容缓。随之，我国油田现使用的各种压裂酸化液和各类添加剂所涉及的生态、环境、资源与经济等方面的问题也被提到可持续发展的战略高度，要把目前使用盐酸、氢氟酸、有机酸等及添加剂压裂后所产生的废液处理要改变为从本源上杜绝不产生污染废液，即从污染后的治理改变为原始污染的预防。
[0004]为了提高压裂解堵除垢安全施工质量，以获得更好的增产增注效果，不仅要解决近井地带的污染问题，也要解决地层污染的问题，即提高压裂液的除垢深穿透性，但在常规压裂酸化施工中，由于酸与岩石的反应速率很快，难以保证酸的活性，接近井眼附近的地层被过度酸化，形成溶洞，严重时还会引起地层出砂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在油田地层受到污染时、需要进行压裂解堵过程中使用的中性压裂液组合物。该中性压裂液组合物解堵速度快、中性无腐蚀、不产生二次沉淀、压裂液残液无需返排地面处理，替代现有的酸化压裂液。本发明的第二个目的在于提供油田中性压裂液的制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下:一种油田中性压裂液组合物，由下述重量份数的原料制成:聚环氧琥珀酸胺30?35份、葡萄糖酸钠30?35份、聚硅氧烷季铵盐15?20份、单宁18?24份、磺化苯乙烯马来酸酐共聚钠盐15?21份、全氟癸基磺酸钠7?12份、十二醇聚氧乙烯醚-η 5?8份、双乙二醇月桂酸脂0.1?0.3份、二亚乙基三胺3?5份、壬基苄基胺乙基醚唑啉氯化季铵盐3?5份、异丙醇10?15份、水杨酸钠6?8份、烷基苯磺酸钠15?20份和水150?175份。
[0007]将上述重量份数的原料制备成油田中性压裂液组合物的制备方法包括下述步骤:
1、将聚环氧琥珀酸胺30?35份、葡萄糖酸钠30?35份、聚硅氧烷季铵盐15?20份、单宁18?24份、磺化苯乙烯马来酸酐共聚钠盐15?21份、全氟癸基磺酸钠7?12份、十二醇聚氧乙烯醚-η 5?8份、双乙二醇月桂酸脂0.1?0.3份和水150?175份加入反应釜中，用反应釜混合搅拌机搅拌30分钟至均匀，制得第一液体；第一液体作为中性压裂液的络合清洗除垢主要成分；
2、将二亚乙基三胺3?5份、壬基苄基胺乙基醚唑啉氯化季铵盐3?5份和异丙醇10?15份加入反应釜中，用反应釜混合搅拌机搅拌30分钟至均匀，作为第二液体；第二液体作为中性压裂液的缓蚀主要成分；
3、将水杨酸钠6?8份和烷基苯磺酸钠15?20份加入锥形混合搅拌机中，用锥形混合搅拌机搅拌30分钟至均匀，而后过20目筛，制得粉末；粉末作为中性压裂液的黏弹胶束主要成分；
4、将制得的第一液体和第二液体分次加入反应釜中进行混合搅拌，混合搅拌30分钟后，再加入粉末，继续混合搅拌40分钟至匀质，制成油田中性压裂液。
[0008]本发明油田中性压裂液组合物，其外观为无色或浅淡黄色液体，密度为1.06?1.16g/cm3;中性压裂液的pH为6?7 ;腐蚀率小于0.1g/ Cm2.h);使用时，根据油田采油地层压裂污染堵塞程度用水配制成质量百分比浓度2%?4%的水溶液进行压裂解堵。
[0009]本发明用于油田地层的中性压裂解堵液，替代常规的压裂解堵时的酸化液，能有效的解决油田地层的污染结垢造成的堵塞问题，并能控制压裂解堵过程中压裂液除垢组分与砂岩的反应速度，除垢组分能渗透到地层喉管的深部，反应物不产生沉淀，防止油田地层二次被垢堵塞，实现彻底性压裂解堵的效果。
[0010]本发明运用绿色化学原理及技术，选用无毒害的原料开发绿色合成工艺和环境友好型的生产过程，本发明产品在油田地层压裂解堵时对地层无伤害，对操作工人和油田环境无毒无害。
[0011]本发明压裂解堵速度性、中性无腐蚀、能快速溶解三元复合驱体系产生的物料垢、沥青沉积物垢、碳酸盐垢、硅酸盐垢和硫酸盐垢，压裂解堵的废液具有可自降解性，无需返排地面进行压裂液的残液污水处理。压裂解堵时间不超过24小时，达到安全无腐蚀中性压裂解堵，比传统的压裂酸化解堵更环保，也更安全。
[0012]本发明各组分的主要作用和应用机理如下:
1、聚环氧琥珀酸胺:由五至六环的化合物组成，中性压裂解堵后不会造成环境积累、不污染水体，生物降解性好，它是我们通过大量溶垢试验后选择的金属离子络合剂。经过中性压裂解堵研宄评价结果证明:聚环氧琥珀酸胺与金属离子生成络合物时，通常形成多个络合环，一个络合物分子中的数目愈多，络合物的稳定性愈高，配位体与金属离子络合时形成的络合环愈多，配位体与金属离子络合形成的络合物就愈稳定。由于聚环氧琥珀酸胺具有多个络合环，且可以同时与许多金属离子如Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ba2+和Sr2+等离子产生络合效应，生成稳定的具有较高溶解度的络合物，阻止这些粒子与相应的酸根结合，防止产生沉淀，从而有效地阻止了中性压裂液溶垢后的二次沉淀物堵塞油田地层的毛细管和喉管。同时，聚环氧琥珀酸胺还具有良好的缓蚀作用，其分子极性基团中的氧原子，具有未共用电子对，可以成为吸附中心吸附金属与金属形成五元环状化合物，并吸附于金属表面上，沿金属表面形成一层致密的保护膜，从而起到缓蚀保护采油设备的作用。
[0013]2、葡萄糖酸钠:是一种多羟基羧酸型除垢剂，在络合型压裂液中，对铁、镁、钡和锶等离子具有极好的配位能力，并对这些离子的相应碳酸盐类、硅酸盐类和硫酸盐类有很好的络合清洗能力，同时也具有很好的缓蚀效果，而呈现协同效应，在羧酸盐中性络合型压裂液配方中，可增强络合效果。
[0014]3、聚硅氧烷季铵盐:属于阳离子型含硅表面活性剂，分子结构与一般碳氢活性剂相似，它的亲水基团中的碳氢链被含硅烷烃、硅亚甲基和硅氧烷链取代，成为活性剂的疏水基，而亲水基与碳氢活性剂一样。压裂液中采用聚硅氧烷季铵盐含硅表面活性剂，疏水性强，较短的硅氧烷链状能使本中性压裂液具有显著的活性，这是因为聚硅氧烷季铵盐含硅表面活性剂的分子结构中，既有硅元素，又含有机基团，因而，这种表面活性剂除具有二氧化硅的耐高温、耐老化、无毒和无腐蚀等特点外，又具有较高的表面活性及润湿、乳化、消泡和除垢等性能。
[0015]4、单宁:属于多元酚类化合物，含有大量的羟基和羧基，使它具有与Ca2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+有很强的络合能力，特别是与Ca2+和Mg2+能络合成溶解度很大的络合物，阻止压裂液溶解的微粒垢末的沉淀。单宁还具有缓蚀能力，能在采油泵和采油管金属表面形成致密的保护膜，保护膜是由单宁分子和三价铁构成的网状结构，含有a -Fe2O3的结构。
[0016]5、磺化苯乙烯马来酸酐共聚钠盐:属于高分子表面活性剂，其相对分子量高达几千、几万甚至几百万，具有很好的表面活性，乳化力好，分散力优良，并且具有较好的增黏性、絮凝、分散和乳化性能，属于低毒性的环保材料。
[0017]6、全氟癸基磺酸钠:全氟癸基磺酸钠具有很好的溶解性能，其最优异的特点热稳定性高，抗氧化、耐强酸、强碱、高温；分子间相互吸引力小，既疏水又疏油，表面活性高。
[0018]7、十二醇聚氧乙烯醚-η:属于非离子型表面活性剂，被称为“绿色”表面活性剂，它在水基稳定性高，不易受电解质的影响，也不受酸碱的影响，并且与本发明中添加的其它组分相溶性好，在中性压裂液中有很好的溶解性，并且有亲水基(羟基-ΟΗ、醚链-O-、聚氧乙稀链等)和亲油基(径链R、聚氧乙稀链等)的两亲结构。
[0019]8、双乙二醇月桂酸酯:用作消泡剂，由于压裂解堵时，添加的多种表面活性剂会产生泡沫，造成雾沫夹带，而影响中性压裂解堵效果，因此加入本品可以在中性压裂解堵时，有效消除由于表面活性剂弓I起的泡沫。
[0020]9、二亚乙基三胺、壬基苄基胺乙基醚唑啉氯化季铵盐:两者组合复配为缓蚀剂，与中性压裂液中的无机离子和阴离子表面活性剂具有协同作用，复配使用缓蚀效果最佳，增加量小，在相同的缓蚀效果下复合缓蚀剂有效地降低了主剂的使用量，降低了成本。两种缓蚀剂均能抑制腐蚀反应阴阳极反应，具有良好的缓蚀效果。研宄表明，添加单一的缓蚀剂，体系的自腐蚀电位没有发生较大偏移，属于混合控制型缓蚀剂；添加复合缓蚀剂后，体系的自腐蚀电位略显负移，阴阳极电流浓度均略显减小，属于混合偏阴极型缓蚀剂。
[0021]10、异丙醇:异丙醇是一种很好的无毒溶剂，具有渗透性、分散性、消泡性。
[0022]11、水杨酸钠、烷基苯磺酸钠:水杨酸钠和烷基苯磺酸钠混合液作为黏弹胶束压裂液的组分。当水杨酸钠:烷基苯磺酸钠的质量份数为1:2.5时，聚合物分子量的共价键连接起来的链状结构，才能形成良好的弯曲链状胶束，这种链状胶束表面活性剂时小分子借助分子间作用连接起来的超分子结构，它能赋予中性压裂液体系具有很好的黏弹性质。
[0023]随着工业的高速发展，全球性的环境污染和生态破坏日益严重，保护人类生存环境已刻不容缓。随之，我国油田使用的各类添加剂所涉及的生态、环境、资源、经济、等方面的问题已被提到发展战略的高度，把由添加剂所产生的压裂液的废液处理已改为从本源上杜绝或不产生污染废液，即原始污染的预防而非污染后的治理。研制本发明的主要技术要求与本发明综合机理如下:
1、本发明油田中性压裂液的技术要求
本发明提供的油田中性压裂液是由多种络合剂、渗透剂、润湿剂和表面活性剂复配而成，我们在研宄该压裂液的配方时，所选用的每一组分物是中性或偏碱性物质，而每一组分都不会对金属材料产生腐蚀，并且所用的多种组分其配伍性、互溶性、防腐性、润湿性和稳定性都很好，压裂液中不含H+、Cl' S2_、S042_等易产生腐蚀介质的离子。所使用的原料都是无毒、无味、无腐蚀或偏碱性物质，并且很容易在地层中降解，不污染环境。本中性压裂解堵液对碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐的钙、镁离子有很好的络合、分散、渗透和溶解作用，化学除垢速度快。对于在采油过程使用三元复合驱采油中产生的二价石油磺酸盐