顯著提高體系粘數(shù)的清潔壓裂液制備工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種顯著提高體系粘數(shù)的清潔壓裂液制備工藝，包括步驟：(a)首先，在濃度為3.0％～5.0％的鹽水溶液中，加入濃度為1.8％～2.2％的表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；(b)然后，在攪拌情況下，加入濃度為0.4％～0.6％的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?c)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。本發(fā)明專利技術(shù)通過控制鹽水、表面活性劑和水楊酸鈉的加量，從而能大大增加整個(gè)體系的粘數(shù)，進(jìn)而提高制備出的清潔壓裂液的產(chǎn)品質(zhì)量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種清潔壓裂液制備工藝，具體是指一種顯著提高體系粘數(shù)的清潔壓裂液制備工藝。
技術(shù)介紹
油氣井的水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)是改造油氣層的有效方法，是油氣井、水井增產(chǎn)、增注的有效措施。此技術(shù)已積累了 50多年的經(jīng)驗(yàn)，被廣泛應(yīng)用于油氣田勘探和開發(fā)中。與此同時(shí)，每年會(huì)消耗掉6 X IO4噸以上的化學(xué)劑。所謂油層水力壓裂，就是對(duì)于埋藏在幾百到幾千米的油層，利用水力的作用，使油層形成裂縫。油層水力壓裂的過程，一般指在地面采用高壓大排量的泵，利用液體的傳壓性能，將具有一定粘度的液體(壓裂液)，以大大超過油層所能吸收的能力向井中注入，井筒 內(nèi)的壓力逐漸增高，當(dāng)壓力增高到超過井壁附近的地應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)，油層就會(huì)形成有一定幾何尺寸的裂縫。由于裂縫的出現(xiàn)，滲透面積增加，加之井底壓力與油層壓力之間存在壓差，此時(shí)泵入的液體，其中一部分滿足了地層的吸收，剩余的則使裂縫向前延伸和擴(kuò)張。隨著流體的不斷注入，裂縫也會(huì)不斷延伸與擴(kuò)展，直到流體所注入的速度與油層所能吸入的速度相等時(shí)，裂縫才會(huì)停止延伸與擴(kuò)展。此時(shí)如果地面高壓泵停止泵入液體，油層由于外來壓力的消失，又會(huì)使裂縫重新閉合。為了保持裂縫處于張開伏態(tài)，隨著壓裂液的不斷注入，須在壓裂液中混入較大直徑的支撐劑(如石英砂、核桃殼、陶粒等)，使之沉淀于裂縫中，支撐已形成的裂縫。由于地層中有了這樣被支撐的裂縫，從而提高了近井地帶巖層的滲透率，改善了井筒附近油層的流體流動(dòng)通道，增大了排流面積，降低了流體的流動(dòng)阻力，使油井達(dá)到了增產(chǎn)的效果。清潔壓裂液作為造縫和攜砂的介質(zhì)，其性能的改進(jìn)一直是人們研究的課題。自50年代大規(guī)模進(jìn)行水力壓裂以來，壓裂液無論從單項(xiàng)添加劑、整體壓裂液配方體系的形成、室內(nèi)研究儀器設(shè)備和方法到現(xiàn)場應(yīng)用工藝技術(shù)等均發(fā)生了重大變化，特別是90年代以來，壓裂液體系研究趨于完善，在壓裂液化學(xué)和現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。清潔壓裂液，國外是在上個(gè)世紀(jì)90年代發(fā)展起來的，自從1997年Schlumberger公司推出第一個(gè)產(chǎn)品J508投入市場以來，就迅速得到了推廣，目前用量最大的三個(gè)國家和地區(qū)分別是加拿大、墨西哥灣和美國東部。同時(shí)國外的學(xué)者通過長期致力于粘彈性研究，極大地豐富了粘彈性理論，為VES的理論研究奠定了基礎(chǔ)，得到的粘彈性評(píng)價(jià)方法為VES壓裂液性能評(píng)價(jià)指明了方向。國內(nèi)對(duì)清潔壓裂液研究較晚，目前主要應(yīng)用的VES為CTAB和Schlumberger的J508型表面活性劑，存在的問題是CTAB的粘彈效應(yīng)較為弱，特別是在溫度高于60°C時(shí)，粘性會(huì)隨之大大降低，失去對(duì)支撐劑的有效懸浮作用。Schlumberger的J508型表面活性劑有很好的粘彈性，適用的溫度較高，由于其配方中添加了某些高溫穩(wěn)定劑，從而將該體系應(yīng)用在溫度高于100°C的油氣井增產(chǎn)作業(yè)，但是該配方的成本較CTAB高，使得該體系在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用受到限制。近年來國內(nèi)也有報(bào)道不同配方的VES，使用的溫度也有了較大的提高，但是關(guān)于他們的應(yīng)用報(bào)道還很少。從某種角度說原因是由于分子設(shè)計(jì)中沒有很好的考慮到產(chǎn)品的工業(yè)化問題，導(dǎo)致成本太高而制約其應(yīng)用，另一個(gè)重要的原因是由于國內(nèi)目前對(duì)VES流體的評(píng)價(jià)方法還不完善，致使對(duì)VES有一個(gè)誤區(qū)，那就是應(yīng)該達(dá)到多大的粘彈性才能保證壓裂的正常施工。目前，廣泛使用的清潔壓裂液體系可分為水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液。從50年代初到60年代初是以油基壓裂液為主。油基壓裂液通常由烴類(原油、柴油)、稠化劑(有機(jī)磷酸鹽)、交聯(lián)劑(偏鋁酸鹽)和破膠劑(強(qiáng)堿弱酸鹽)組成，通過兩步交聯(lián)法，提高了其現(xiàn)場可操作性和耐溫能力(達(dá)130°C)。它具有與油藏配伍性好，易返排、低傷害，適合于強(qiáng)水敏、低壓儲(chǔ)層 等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，也存在安全性差、成本高、耐溫能力較弱和濾失量大等缺點(diǎn)。在60年代初，胍爾膠稠化劑的問世，標(biāo)志著現(xiàn)代壓裂液化學(xué)的誕生。70年代，由于胍爾膠化學(xué)改性(如羥丙基胍爾膠HPG、羥基羧甲基胍爾膠CMHPG)的成功，以及交聯(lián)體系的完善(由硼、銻發(fā)展到有機(jī)鈦、有機(jī)鋯)，水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂液類型中占主導(dǎo)作用。水基壓裂液由聚合物稠化劑(植物膠，如胍爾膠、香豆膠等)、交聯(lián)齊[J、破膠劑、pH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑和助排劑等組成。具有低廉、安全、可操作性強(qiáng)、綜合性能好、運(yùn)用范圍廣等特點(diǎn)，但潛在的問題是損害水敏性儲(chǔ)層，以及由于殘?jiān)⑽雌颇z的濃縮膠和濾餅造成的導(dǎo)流能力損害。隨著致密氣藏的開采和部分低壓油井壓裂后返排困難等因素，在80年代泡沫壓裂液技術(shù)又大規(guī)模在現(xiàn)場應(yīng)用，取代了部分水基壓裂液。泡沫壓裂液一般由氣相和液相組成，氣相(一般為70% 75%的C02或N2)以氣泡的形式分散在整個(gè)連續(xù)相中，液相通常含有表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，加入植物膠稠化劑，可以改善泡沫壓裂液的穩(wěn)定性。它具有易返排、傷害小和攜砂能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適合于低壓、水敏性儲(chǔ)層，尤其是氣藏。乳化壓裂液是介于水基與油基之間的壓裂液流體，目前常用的是聚合物水包油乳化壓裂液，它是由60% 70%的液態(tài)烴(原油或柴油為內(nèi)相)和30% 40%聚合物稠化水(植物膠水溶液為外相)組成，具有低濾失、低殘?jiān)⒄扯雀吆蛡^小等特點(diǎn)。目前，壓裂液體系仍是以水基壓裂液為主(占65%)，泡沫壓裂液(占30%)，油基、乳化壓裂液(占5% )共存的局面。其中，在水基壓裂液中，硼交聯(lián)壓裂液占40%，鈦、鋯交聯(lián)壓裂液占10%，未交聯(lián)壓裂液占15%。20世紀(jì)90年代，國外研制出了無聚合物水基壓裂液體系一種基于粘彈性表面活性劑的壓裂液，該體系不需化學(xué)破膠，排液能力強(qiáng)，壓裂液殘?jiān)繋缀鯙榱悖静桓淖冇蛯拥臐櫇裥圆⑶夷軌蛴行У姆€(wěn)定粘土，使壓裂過程中的表皮效應(yīng)和油層污染更小，甚至接近零污染，能更有效的提高油井產(chǎn)能，充分達(dá)到油氣藏壓裂的目的。該體系被稱之為粘彈性表面活性劑壓裂液，又稱之為清潔壓裂液。清潔壓裂液自1997年在國外投入使用后，就迅速得到推廣。目前加拿大用量第一，墨西哥灣第二，美國東部第三。我國由于在界面化學(xué)和表面活性劑合成領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家相差較大，清潔壓裂液在我國發(fā)展還比較緩慢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種顯著提高體系粘數(shù)的清潔壓裂液制備工藝，該制備工藝通過控制鹽水、表面活性劑和水楊酸鈉的加量，從而能大大增加整個(gè)體系的粘數(shù)，進(jìn)而提高制備出的清潔壓裂液的產(chǎn)品質(zhì)量。本專利技術(shù)的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)顯著提高體系粘數(shù)的清潔壓裂液制備工藝，包括以下步驟(a)首先，在濃度為3. 0% 5. 0%的鹽水溶液中，加入濃度為1. 8% 2. 2%的表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；(b)然后，在攪拌情況下，加入濃度為0. 4% 0. 6%的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?C)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。所述鹽水溶液為氯化鈉溶液。 所述表面活性劑的為十六烷基三甲基氯化銨。所述鹽水溶液的濃度為4. 0 %。所述表面活性劑的濃度為2. 0%。所述水楊酸鈉的濃度為0.5%。綜上所述，本專利技術(shù)的有益效果是本制備工藝通過控制鹽水、表面活性劑和水楊酸鈉的加量，從而能大大增加整個(gè)體系的粘數(shù)，進(jìn)而提高制備出的清潔壓裂液的產(chǎn)品質(zhì)量。附圖說明圖1是KCL加量對(duì)體系粘數(shù)的影響示意圖；圖2是水楊酸鈉加量對(duì)體系粘數(shù)的影響示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
顯著提高體系粘數(shù)的清潔壓裂液制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：(a)首先，在濃度為3.0％～5.0％的鹽水溶液中，加入濃度為1.8％～2.2％的表面活性劑，攪拌一段時(shí)間；(b)然后，在攪拌情況下，加入濃度為0.4％～0.6％的水楊酸鈉，充分?jǐn)嚢璧玫饺芤海?c)最后，在恒溫水浴中保存一段時(shí)間以便充分消泡，即得清潔壓裂液。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉高昌，
申請(專利權(quán))人：劉高昌，
類型：發(fā)明
國別省市：