專利名稱：一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓裂液添加劑，特別涉及一種使壓裂液在高溫、高礦化度、一定量的凝析油的地層中返排時(shí)產(chǎn)生泡沫，降低井筒中返排液汽化水密度，使井筒中返排液靜液柱壓力降低，利于壓裂液的返排，以減少殘留的壓裂液對(duì)地層傷害的起泡劑。

背景技術(shù)：
隨著低滲透油氣藏的逐步開(kāi)發(fā)，為增大瀉油面積，壓裂做為最有效的增產(chǎn)技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用。性能優(yōu)良的壓裂液不僅要求具有良好的耐溫耐剪切和攜砂性能，更要具有良好的返排助排性能。
大多數(shù)低孔低滲氣藏一般都具有低壓特征，地層能量不足，同時(shí)存在嚴(yán)重的毛細(xì)管自吸作用，在自然條件下壓裂液破膠液難以徹底返排，為此大多數(shù)三低氣藏壓裂液中都加入起泡劑，伴注液氮，一方面降低靜液柱壓力，另一方面補(bǔ)充能量，能夠有效地提高返排率。經(jīng)過(guò)多年的研究應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了多種性能優(yōu)良的起泡劑，配套工藝技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)也取得了豐碩的增產(chǎn)成果。
但是，近年來(lái)隨著勘探開(kāi)發(fā)工作的深入，儲(chǔ)層和改造條件越來(lái)越苛刻，高溫、高礦化度，并伴有一定量的凝析油產(chǎn)出。起泡劑如果在高溫、高礦化度、和一定量的凝析油中有良好的起泡和穩(wěn)泡性能，依據(jù)地層能量使壓裂液返排，在射孔眼處高速剪成，產(chǎn)生泡沫，并穩(wěn)定生成的氣泡界面，液體被連續(xù)舉升，裂縫中壓裂液不斷向井筒流向補(bǔ)充，井筒中返排液汽化水密度降低，井筒中返排液靜液柱壓力降低，返排液就能順利從地層中排出。
但在凝析油的強(qiáng)烈消泡作用下，很多常規(guī)起泡劑完全失去作用，部分現(xiàn)有抗油起泡劑性能一般，無(wú)法達(dá)到較高技術(shù)指標(biāo)。


發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，本發(fā)明能在高溫、高礦化度、一定量的凝析油的地層中返排時(shí)產(chǎn)生泡沫，使井筒中返排液靜液柱壓力降低，利于壓裂液的返排，以減少殘留的壓裂液對(duì)地層傷害。
同時(shí)，本發(fā)明還提出了一種制備壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑的方法。
本發(fā)明是通過(guò)采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分配比而成 非離子表面活性劑25～50％； 兩性離子表面活性劑10～15％； 陰離子表面活性劑20～30％； 氟碳表面活性劑0.5～2％； 其余量為蒸餾水。
所述的非離子表面活性劑是十二烷基二甲基氧化胺和壬基酚聚氧乙烯醚，其中，十二烷基二甲基氧化胺占起泡劑組分總量中的重量百分比為20～40％，壬基酚聚氧乙烯醚占起泡劑組分總量中的重量百分比為5～10％。
所述的兩性離子表面活性劑是椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
所述的陰離子表面活性劑是α-烯基磺酸鹽和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉，其中α-烯基磺酸鹽占起泡劑組分總量中的重量百分比為10～15％，椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉占起泡劑組分總量中的重量百分比為10～15％。
所述的氟碳表面活性劑是陜西森瑞科技有限公司生產(chǎn)的SR18Y氟碳表面活性劑。
一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑的制備方法，其特征在于 備料，按占起泡劑中重量百分比計(jì)，各組分按如下重量備料十二烷基二甲基氧化胺20～40％；壬基酚聚氧乙烯醚5～10％；椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿10～15％；α-烯基磺酸鹽10～15％；椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉10～15％；氟碳表面活性劑0.5～2％；其余量為蒸餾水； 先在反應(yīng)釜中加入全部的蒸餾水，升溫至55～60℃；然后，加入全部的α-烯基磺酸鹽和全部的椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉，攪拌20～25min；然后，再加入全部的十二烷基二甲基氧化胺和全部的壬基酚聚氧乙烯醚，攪拌10～15min；然后，再加入全部的椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿，攪拌5～10min；最后，加入全部的氟碳表面活性劑，攪拌20～25min，生產(chǎn)出起泡劑成品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的技術(shù)效果如下 壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑主要針對(duì)壓裂后返排困難，導(dǎo)致大量壓裂液殘留于地層中產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害的問(wèn)題。加入本起泡劑后在高溫，高礦化度和一定量的凝析油的液體中攪拌下能中產(chǎn)生大量的泡沫，并能將泡沫維持一定的時(shí)間。這樣壓裂液在返排過(guò)程中，壓裂液通過(guò)射孔眼時(shí)高速剪切，產(chǎn)生大量的泡沫，降低井筒中返排液汽化水密度，使井筒中返排液靜液柱壓力降低，提高壓裂液的返排率，減少殘留壓裂液對(duì)地層的傷害。
本發(fā)明所提到的十二烷基二甲基氧化胺在高抗化度和凝析油中有很強(qiáng)的起泡能力；α-烯基磺酸鹽和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉在高溫下有很好的起泡能力；椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿和壬基酚聚氧乙烯醚有良好的穩(wěn)泡性能；氟碳表面活性劑能很大程度降低液體的表面張力，與十二烷基二甲基氧化胺和α-烯基磺酸鹽協(xié)同作用在凝析油中產(chǎn)生更多的泡沫。該起泡劑與目前常用壓裂液添加劑在常溫和地層溫度下配伍性良好，壓裂施工前按設(shè)計(jì)比例加入壓裂液中，施工后能提高壓裂液返排率，減少殘留壓裂液對(duì)地層的傷害，起到保護(hù)儲(chǔ)層的作用。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明有良好的耐高溫性能，起泡劑在140℃下加熱4小時(shí)仍有良好起泡劑的性能；有良好的耐高礦化度性能，起泡劑分別在10萬(wàn)ppm的KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2溶液中仍有良好的泡劑的性能；有良好的抗凝析油性能，起泡劑在40％凝析油仍有良好的泡劑的性能；在壓裂體系中加入本發(fā)明所說(shuō)的起泡劑后，24h平均返排率提高了22％，平均返排周期縮短了2天，平均返排率提高了23％，加入耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑后大大減少了地層中殘留的壓裂液，并且縮短了排液周期。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將在實(shí)施例中詳細(xì)列出。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合具體實(shí)施例和圖表對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1 本發(fā)明公開(kāi)了一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，包括如下重量百分比的組分配比而成非離子表面活性劑25～50％；兩性離子表面活性劑10～15％；陰離子表面活性劑20～30％；氟碳表面活性劑0.5～2％；其余量為蒸餾水。
采用本領(lǐng)域中的常規(guī)混合攪拌法制備起泡劑即可。
實(shí)施例2 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本發(fā)明更優(yōu)的實(shí)施方式是所述的非離子表面活性劑是十二烷基二甲基氧化胺和壬基酚聚氧乙烯醚，其中，十二烷基二甲基氧化胺占起泡劑組分總量中的重量百分比為20～40％，壬基酚聚氧乙烯醚占起泡劑組分總量中的重量百分比為5～10％。所述的兩性離子表面活性劑是椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿。所述的陰離子表面活性劑是α-烯基磺酸鹽和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉，其中α-烯基磺酸鹽占起泡劑組分總量中的重量百分比為10～15％，椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉占起泡劑組分總量中的重量百分比為10～15％。所述的氟碳表面活性劑是陜西森瑞科技有限公司生產(chǎn)的SR18Y氟碳表面活性劑。
實(shí)施例3 本發(fā)明公開(kāi)了一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑的制備方法， 備料，按占起泡劑中重量百分比計(jì)，各組分按如下重量備料十二烷基二甲基氧化胺20～40％；壬基酚聚氧乙烯醚5～10％；椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿10～15％；α-烯基磺酸鹽10～15％；椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉10～15％；氟碳表面活性劑0.5～2％；其余量為蒸餾水； 先在反應(yīng)釜中加入全部的蒸餾水，升溫至55～60℃；然后，加入全部的α-烯基磺酸鹽和全部的椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉，攪拌20～25min；然后，再加入全部的十二烷基二甲基氧化胺和全部的壬基酚聚氧乙烯醚，攪拌10～15min；然后，再加入全部的椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿，攪拌5～10min；最后，加入全部的氟碳表面活性劑，攪拌20～25min，生產(chǎn)出起泡劑成品。
實(shí)施例4 按照占起泡劑重量百分比，在反應(yīng)釜中加入蒸餾水24％，升溫至55℃；陰離子表面活性劑α-烯基磺酸鹽10％和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉10％攪拌25min；再加入非離子表面活性劑十二烷基二甲基氧化胺40％和壬基酚聚氧乙烯醚5％，攪拌15min；再加入兩性離子表面活性劑椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿10％，攪拌10min；最后加入陜西森瑞科技有限公司生產(chǎn)的氟碳表面活性劑1％，攪拌25min生產(chǎn)出壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑。
實(shí)施例5 按照占起泡劑重量百分比，在反應(yīng)釜中加入蒸餾水24.5％，升溫至58℃；陰離子表面活性劑α-烯基磺酸鹽12％和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉12％攪拌25min；再加入非離子表面活性劑十二烷基二甲基氧化胺30％和壬基酚聚氧乙烯醚8％，攪拌10min；再加入兩性離子表面活性劑椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿12％，攪拌10min；最后加入陜西森瑞科技有限公司生產(chǎn)的氟碳表面活性劑1.5％，攪拌25min生產(chǎn)出壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑。
實(shí)施例6 按照占起泡劑重量百分比，在反應(yīng)釜中加入蒸餾水23％，升溫至60℃；陰離子表面活性劑α-烯基磺酸鹽15％和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉15％攪拌25min；再加入非離子表面活性劑十二烷基二甲基氧化胺20％和壬基酚聚氧乙烯醚10％，攪拌10min；再加入兩性離子表面活性劑椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿15％，攪拌5min；最后加入陜西森瑞科技有限公司生產(chǎn)的氟碳表面活性劑2％，攪拌20min生產(chǎn)出壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑。
在同一個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊中，前期應(yīng)用一種水基壓裂液體系進(jìn)行壓裂改造后，24平均返排率40％，平均返排周期長(zhǎng)達(dá)7天，平均返排率63％；加入耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑后，24h返排率返排率62％，平均返排周期縮短到5天，平均返排率86％。
適用范圍該發(fā)明適合于溫度140℃以內(nèi)、礦化度10萬(wàn)ppm以內(nèi)、凝析油含量40％以內(nèi)的所有低滲透凝析氣藏儲(chǔ)層。
應(yīng)用前景隨著對(duì)高溫低滲透凝析氣藏的深入開(kāi)發(fā)，和對(duì)儲(chǔ)層改造目標(biāo)的提高，該發(fā)明所述的耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑必然會(huì)越來(lái)廣泛地用于此類儲(chǔ)層壓裂增產(chǎn)作業(yè)和井筒積液返排作業(yè)，應(yīng)用前景廣闊。
實(shí)施例7 實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皩?duì)起泡劑的性能評(píng)價(jià)尚無(wú)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。攪拌法是美國(guó)工業(yè)界評(píng)價(jià)發(fā)泡劑性能的一種常用方法，測(cè)定周期短，耗藥量少，操作簡(jiǎn)單，測(cè)定結(jié)果重復(fù)性好，可靠性高。本發(fā)明中主要采用此方法測(cè)定起泡劑的起泡能力和形成泡沫的穩(wěn)定性。具體方法是用量筒取100mL蒸餾水倒入攪拌杯中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，在8000±100r/min下攪拌1min，傾入500mL量筒中，記錄泡沫達(dá)到的最大體積V，啟動(dòng)秒表至析出50mL液體時(shí)的時(shí)間為半衰期t1/2(min)，泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fg＝(V-100)/V*100％。
1、表1是不同濃度起泡劑的起泡性能表。評(píng)價(jià)了不同濃度起泡劑的起泡和穩(wěn)泡性能，選取介質(zhì)為整體試驗(yàn)要求的一半，從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，體積百分比0.8％的起泡劑的泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)75.4％、半衰期6.62min，起泡劑的加量繼續(xù)增加泡沫質(zhì)量沒(méi)有明顯變化。
2、表2是起泡劑抗油性能表。從表中可以看出在標(biāo)準(zhǔn)鹽水中加入40％凝析油，用體積百分比0.8％起泡劑產(chǎn)生的泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)71.8％、半衰期5.83min；表3是起泡劑抗鹽性能表。從表中可以看出在KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2等鹽對(duì)體積百分比0.8％的起泡劑的起泡和穩(wěn)泡性能影響不大，在10萬(wàn)ppm的其鹽水中泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò) 79.4％、半衰期7.63min；表4是起泡劑抗溫性能表。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大于100℃的測(cè)量方法是將溶液加熱到該溫度保持4h，降溫到95℃再測(cè)量。從表中可以看出加入體積百分比0.8％的起泡劑在140℃、標(biāo)準(zhǔn)鹽水、40％凝析油下，泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.1％、半衰期為5.03min。
3、表5是現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)比表。從表中可以看出在壓裂體系中加入耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑后。24h平均返排率提高了22％，平均返排周期縮短了2天，平均返排率提高了23％。加入耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑后大大減少了地層中殘留的壓裂液，并且縮短了排液周期。
表1起泡劑在不同濃度的起泡性能
表2起泡劑抗油性能
表3起泡劑抗鹽性能
表4起泡劑抗溫性能

表5現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)比表

權(quán)利要求
1.一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分配比而成
非離子表面活性劑25～50％；
兩性離子表面活性劑10～15％；
陰離子表面活性劑20～30％；
氟碳表面活性劑0.5～2％；
其余量為蒸餾水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，其特征在于非離子表面活性劑是十二烷基二甲基氧化胺和壬基酚聚氧乙烯醚，其中，十二烷基二甲基氧化胺占起泡劑組分總量中的重量百分比為20～40％，壬基酚聚氧乙烯醚占起泡劑組分總量中的重量百分比為5～10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，其特征在于所述的兩性離子表面活性劑是椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，其特征在于所述的陰離子表面活性劑是α-烯基磺酸鹽和椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉，其中α-烯基磺酸鹽占起泡劑組分總量中的重量百分比為10～15％，椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉占起泡劑組分總量中的重量百分比為10～15％。
5.一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑的制備方法，其特征在于
備料，按占起泡劑中重量百分比計(jì)，各組分按如下重量備料十二烷基二甲基氧化胺20～40％；壬基酚聚氧乙烯醚5～10％；椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿10～15％；α-烯基磺酸鹽10～15％；椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉10～15％；氟碳表面活性劑0.5～2％；其余量為蒸餾水；
先在反應(yīng)釜中加入全部的蒸餾水，升溫至55～60℃；然后，加入全部的α-烯基磺酸鹽和全部的椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉，攪拌20～25min；然后，再加入全部的十二烷基二甲基氧化胺和全部的壬基酚聚氧乙烯醚，攪拌10～15min；然后，再加入全部的椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿，攪拌5～10min；最后，加入全部的氟碳表面活性劑，攪拌20～25min，生產(chǎn)出起泡劑成品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種壓裂用耐高溫高鹽抗凝析油起泡劑，包括如下重量百分比的組分配比而成非離子表面活性劑25～50％；兩性離子表面活性劑10～15％；陰離子表面活性劑20～30％；氟碳表面活性劑0.5～2％；其余量為蒸餾水。本發(fā)明能在高溫、高礦化度、一定量的凝析油的地層中返排時(shí)產(chǎn)生泡沫，使井筒中返排液靜液柱壓力降低，利于壓裂液的返排，以減少殘留的壓裂液對(duì)地層傷害。
文檔編號(hào)C09K8/68GK101831285SQ20101018179
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者蔣文學(xué), 李楷, 李勇, 趙倩云, 汪小宇, 周然, 荊建春, 陳迎花, 柴巧玲 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司