專利名稱：一種酸性粘彈性流體及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酸性粘彈性流體及其制備方法和用途，該酸性粘彈性流體可用于油田壓裂和酸化增產(chǎn)。
背景技術(shù)：
水力壓裂是指促使從地下巖層生產(chǎn)流體(如油和天然氣)的方法。在水力壓裂過程中，以至少足夠克服上覆巖層壓力并在地層中觸發(fā)裂縫和/或使裂縫延伸到地層中的壓力和流速，通過井眼并對抗地層面而注入壓裂液。壓裂液中通常承載有懸浮在該壓裂液中并且將被輸送到裂縫中的支撐劑，如20-40目的砂子、礬土、玻璃珠等。支撐劑用于在壓力解除時防止地層自身的閉合。由支撐劑填充的裂縫形成滲透通道，地層流體可通過該滲透通道流向井眼，然后被抽出。目前我國低滲透油藏的采油速度和采出程度均較低，穩(wěn)產(chǎn)難度很大，壓裂工藝是增產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)。國內(nèi)外最常使用的壓裂液為水基聚合物壓裂液，天然或合成聚合物在交聯(lián)劑的作用下形成高粘度的壓裂液。這些壓裂液體系的不足之處在于殘留物，殘留物主要來自兩方面①植物膠本身存在的水不溶物；②破膠不徹底殘留的微凝膠。殘留物對壓裂裂縫支撐帶滲透率和地層滲透率造成難以恢復(fù)的傷害，嚴重影響壓裂增產(chǎn)效果。近年來又出現(xiàn)了清潔壓裂液，適用于低溫、低壓、低滲或特低滲油藏改造，最大優(yōu)點是不傷害地層，基本的組成成分是長碳鏈烷基季銨鹽、反離子鹽水楊酸鈉，低碳醇及水， 具有攜砂作用。由于粘彈性表面活性劑(VES)流體具有優(yōu)于常規(guī)聚合物體系的優(yōu)點，所以 VES流體在油田行業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用。但是，目前使用的絕大部分壓裂液體系都是在堿性條件下成膠，PH值一般在10 13時粘彈性能最好。而強堿性的液體在地層中容易與巖層反應(yīng)，生成不溶的沉淀物，對儲層滲透率造成嚴重的傷害，并在施工設(shè)備表面形成污垢，難以清除。酸液可用于提高基質(zhì)的滲透率而增產(chǎn)。將酸與交聯(lián)聚合物結(jié)合可形成交聯(lián)酸壓裂液。交聯(lián)聚合物型的酸性壓裂液能夠耐受較高的溫度以便可以用于深井增產(chǎn)，并且可以降低酸巖反應(yīng)速度而提高性能。這類壓裂液通常用有機金屬化合物作為交聯(lián)劑。例如，鋯和鈦交聯(lián)的體系可用氟化物、磷酸鹽和過硫酸鹽等破膠從而降低體系的粘度有利于返排。但是，這些聚合物在破膠后仍然會產(chǎn)生大量的殘渣而傷害地層。另外，交聯(lián)聚合物溶解不徹底會形成“魚眼”，這些“魚眼”會降低地層的滲透率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種粘彈性流體。本發(fā)明提供一種可在酸性條件下成膠的粘彈性流體。本發(fā)明提供一種可用于油田壓裂的粘彈性流體。本發(fā)明提供一種在高剪切操作之后表現(xiàn)出良好的剪切恢復(fù)性能的可用于油田壓裂的可在酸性條件下成膠的粘彈性流體。
本發(fā)明提供一種粘彈性流體的制備方法。本發(fā)明提供一種含有酸性粘彈性流體的壓裂液。本發(fā)明提供一種酸性粘彈性流體。它是可用于油田壓裂的可攜砂的清潔壓裂液體系。它具有優(yōu)良的攜砂性能和破膠性能、無殘留、易排放等特點。具有深穿透性，有效溝通天然裂縫并可解除近井地帶污染、有效期長等特點。施工工藝簡單易行，對設(shè)備無腐蝕。本發(fā)明提供一種可在酸性條件下成膠的粘彈性流體。其主要由粘彈性表面活性劑組成，在PH值為1 6范圍內(nèi)均可成膠，具有攜砂作用，無殘渣，對地層滲透率有改善作用。酸可用于提高基質(zhì)的滲透率而增產(chǎn)。將酸與粘彈性流體結(jié)合可形成酸性粘彈性壓裂液。這種壓裂液的優(yōu)點有一是酸在地層中可以起到溶蝕作用，溝通天然裂縫，解除近井地帶污染；二是粘彈性酸溶液可以減緩酸與巖層的反應(yīng)速度，這樣可以避免酸在很短的時間內(nèi)反應(yīng)消耗殆盡，延長酸作用的時間，有利于形成高導(dǎo)流能力的裂縫；三是體系無水不溶物，破膠徹底、無殘渣，對地層滲透率無傷害。本發(fā)明提供一種酸性粘彈性流體。該流體含有選自一定的季鹽、一定的胺、及其組合中的一種或多種陽離子表面活性劑；一種或多種酸；一種或多種低碳醇；一種或多種反離子鹽；和水。本發(fā)明酸性粘彈性流體可用于油田壓裂。本發(fā)明的壓裂液中壓裂支撐劑分散均勻、破膠徹底。陽離子表面活性劑選自季銨鹽、叔胺或氧化胺。其中季銨鹽包括烷基季銨鹽、烷基芳基烷基季銨鹽、烷氧基烷基季銨鹽、烷基氨基烷基季銨鹽或烷基酰胺基季銨鹽，其中烷基為具有1到30個碳原子、并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；季銨鹽還包括平衡陰離子，如Cl_、Br—和(CH3)2S04_等。代表性的鹽包括十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、二十烷基三甲基氯化銨、十六烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十八烷基二羥乙基甲基氯化銨、牛脂基三甲基氯化銨、氫化牛脂基三甲基氯化銨、大豆油烷基三甲基氯化銨、氫化大豆油烷基三甲基氯化銨、菜子油基三甲基氯化銨、氫化菜子油基三甲基氯化銨、牛脂基二羥乙基甲基氯化銨、氫化牛脂基二羥乙基甲基氯化銨、 大豆油烷基二羥乙基甲基氯化銨、氫化大豆油烷基二羥乙基甲基氯化銨、菜子油基二羥乙基甲基氯化銨、氫化菜子油基二羥乙基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨等。其中叔胺包括烷基叔胺、烷基芳基烷基叔胺、烷氧基烷基叔胺、烷基氨基烷基叔胺或烷基酰胺基叔胺，其中烷基為具有1到30個碳原子、并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；代表性的胺包括聚氧化亞乙基椰油烷基胺、聚氧化亞乙基牛油烷基胺和聚氧化亞乙基油胺。其中氧化胺包括烷基氧化胺、烷基芳基烷基氧化胺、烷氧基烷基氧化胺、烷基氨基烷基氧化胺或烷基酰胺基氧化胺，其中烷基為具有1到30個碳原子、并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；其中所述的陽離子表面活性劑的含量占流體重量的0. 30%，優(yōu)選占流體重量的 10%。酸選自鹽酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、苯甲酸、氯苯甲酸、對苯二羧酸、間苯二羧酸、鄰苯二羧酸、水楊酸、磺酸、亞磺酸、硫羧酸、磷酸、亞磷酸、膦酸、咖啡酸、酒石酸或其混合物。其中的無機酸具有溶蝕能力強、反應(yīng)速度快的特點；而有機酸在溶液中存在電離平衡，隨著H+的消耗逐步電離。體系中加入無機強酸能夠保證反應(yīng)能力，加入有機酸可以延緩酸的反應(yīng)速度、延長酸的作用距離。所述的酸的含量占流體重量的0. 30%，優(yōu)選占流體重量的0.5% 25%。其中所述的低碳醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、1- 丁醇、2- 丁醇、異丁醇、乙二醇、 丙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇或其混合物。其中低碳醇的含量占流體重量的0. 30%，優(yōu)選占流體重量的 10%。其中所述的反離子鹽選自次氯酸鉀、水楊酸鈉、水楊酸鉀、水楊酸銨、水楊酸三乙醇胺鹽、水楊酸二乙醇胺鹽、水楊酸一乙醇胺鹽、水楊酸一甲胺鹽、水楊酸二甲胺鹽、水楊酸三甲胺鹽、硫代硫酸鈉、氯化鉀、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、溴化鈉、對甲苯磺酸鈉、對甲苯磺酸鉀或其混合物。反離子鹽含量占流體重量的0. 1 % 10 %，優(yōu)選占流體重量的1 % 6 %。其中還可以包含緩蝕劑，選自曼尼希類、季銨鹽類、吡啶類或脂肪胺衍生物類或其混合物。加入緩蝕劑是在有酸存在下對金屬設(shè)備的有效防護措施。緩蝕劑含量占流體含量的0. 1 % 5%，優(yōu)選占流體含量的0.5% 2%。本發(fā)明的粘彈性流體中含水。水的用量占流體重量的30% 80%，優(yōu)選占流體重量的至少50重量％，最優(yōu)選占流體重量的至少70重量％。水可以得自任何來源，只要該來源不含與粘彈性流體的其他組分不相容(例如引起不希望的沉淀)的污染物即可。因此， 本發(fā)明所需的水不必是可飲用的，并且其中可以含有鹽、或者是含有在油田中或油田附近發(fā)現(xiàn)的水源中通常所含有的其他物質(zhì)。本發(fā)明的酸性粘彈性壓裂液具有以下優(yōu)良效果(1)本發(fā)明的酸性粘彈性壓裂液具有以下優(yōu)點攜砂性能好，常溫下粘度 120-200mPa · s，優(yōu)選為 140_180mPa · s，更優(yōu)選為 150_170mPa · s，最優(yōu)選為 160mPa · s，粘
彈性能好。(2)本發(fā)明的酸性粘彈性壓裂液與地層水、油、氣接觸后可自動破膠，破膠液粘度小于 IOmPa · S。(3)本發(fā)明的酸性粘彈性壓裂液，支撐劑分散均勻，不抱團。(4)本發(fā)明酸性粘彈性壓裂液破膠液表、界面張力低，易于返排。(5)本發(fā)明的酸性粘彈性壓裂液現(xiàn)場施工簡單，易操作，安全性高。(6)本發(fā)明的酸性粘彈性壓裂液既可解除近井地帶污染和滲流阻力，又可以形成與水力壓裂相同的高導(dǎo)流能力的裂縫，同時壓裂液中的酸，將可解除近裂縫壁面濾失帶中壓裂液對地層的傷害。本發(fā)明的酸性粘彈性流體的制備方法，包括如下步驟(1)配制 A 齊[J將陽離子表面活性劑60-80重量份，低碳醇15-30重量份，有機酸1_20重量份分別加入容器，充分攪拌溶解配制成溶液，記為A劑；(2)配制 B 齊[J將陽離子表面活性劑20-30重量份，低碳醇10-20重量份，有機酸30_40重量份， 用于形成反離子鹽的堿1-20重量份在攪拌條件下依次加入一定量水中，充分攪拌溶解配制成溶液，記為B劑；(3)配制粘彈性流體將無機酸0-15重量份，無機鹽1-10重量份溶解于一定量水中，待充分溶解后，在攪拌狀態(tài)下加入3-8重量份A劑，接著加入0. 5-2重量份B劑，得到粘彈性流體，室溫下粘度為 120-200mPa · s，優(yōu)選為 140_180mPa · s,更優(yōu)選為 150_170mPa · s，最優(yōu)選為 160mPa · s，。 其中流體的流變性能測量采用HAAKE RS6000耐酸旋轉(zhuǎn)流變儀。


圖1實施例1中的酸性粘彈性流體流變曲線圖2實施例1與實施例6中的粘彈性流體流變曲線
實施例實施例1(1)配制 A 齊[J取二十烷基三甲基氯化銨70g，甲醇25g，乙酸5g。將以上物質(zhì)充分攪拌溶解，配制成澄清透明的溶液，制得粘度為IOmPa · s的A劑。(2)配制 B 齊[J取十六烷基三甲基溴化銨Mg，甲醇15g，水楊酸36g，氫氧化鈉10g。將以上物質(zhì)在攪拌條件下依次加入15ml水中，充分攪拌溶解，形成紅褐色澄清液體，制得粘度為SmPa · s 的B劑。(3)配制粘彈性流體取2細1分析純鹽酸，3gKCL溶解于IOOml水中，待充分溶解后，加入一定量的緩蝕劑，在攪拌狀態(tài)下加入6mlA劑，接著加入ImlB劑。形成的粘彈性流體粘度達到160mPa · s， 具有很好的粘彈性和攜砂性能，可以滿足油氣田現(xiàn)場壓裂要求。實施例2(1)配制 A 齊[J取十八烷基三甲基氯化銨70g，甲醇17g，異丙醇8g，乙酸5g。將以上物質(zhì)充分攪拌溶解，配制成澄清透明的溶液，粘度為SmPa · s的A劑。(2)配制 B 齊[J取十六烷基三甲基氯化銨Mg，甲醇15g，水楊酸36g，氫氧化鈉10g。將以上物質(zhì)在攪拌條件下依次加入15ml水中，充分攪拌溶解，形成紅褐色澄清液體，粘度為SmPa ·s的 B劑。(3)配制粘彈性流體取2細1分析純鹽酸，3gKCL溶解于IOOml水中，待充分溶解后，加入一定量的緩蝕劑，在攪拌狀態(tài)下加入6mlA劑，接著加入ImlB劑。形成的粘彈性流體粘度達到165mPa · s， 具有很好的粘彈性和攜砂性能，可以滿足油氣田現(xiàn)場壓裂要求。實施例3(1)配制 A 齊[J取菜子油基三甲基氯化銨70g，甲醇17g，異丙醇Sg。將以上物質(zhì)充分攪拌溶解，配制成澄清透明的溶液，粘度為12mPa · s的A劑。(2)配制 B 齊[J取十四烷基三甲基氯化銨Mg，甲醇15g，水楊酸36g，氫氧化鈉10g。將以上物質(zhì)在攪拌條件下依次加入15ml水中，充分攪拌溶解，形成紅褐色澄清液體，粘度為SmPa ·s的 B劑。(3)配制粘彈性流體取2細1分析純鹽酸，3gKCL溶解于IOOml水中，待充分溶解后，加入一定量的緩蝕齊U，在攪拌狀態(tài)下加入6mlA劑，接著加入ImlB劑。形成的粘彈性流體粘度達到170mPa *s， 具有很好的粘彈性和攜砂性能，可以滿足油氣田現(xiàn)場壓裂要求。實施例4(1)配制 A 齊[J取十四烷基三甲基氯化銨70g，甲醇17g，異丙醇8g，乙酸5g。將以上物質(zhì)充分攪拌溶解，配制成澄清透明的溶液，粘度為SmPa · s的A劑。(2)配制 B 齊[J取十八烷基三甲基氯化銨Mg，甲醇15g，水楊酸36g，氫氧化鈉5g，乙酸lg。將以上物質(zhì)在攪拌條件下依次加入15ml水中，充分攪拌溶解，形成紅褐色液體，粘度為12mPa .s 的B劑。(3)配制粘彈性流體取2細1分析純鹽酸，3gKCL溶解于IOOml水中，待充分溶解后，加入一定量的緩蝕齊U，在攪拌狀態(tài)下加入6mlA劑，接著加入ImlB劑。形成的粘彈性流體粘度達到158mPa *s， 具有很好的粘彈性和攜砂性能，可以滿足油氣田現(xiàn)場壓裂要求。實施例5(1)配制 A 齊[J取二十二烷基三甲基氯化銨70g，甲醇17g，異丙醇8g，乙酸5g。將以上物質(zhì)充分攪拌溶解，配制成澄清透明的溶液，粘度為SmPa · s的A劑。(2)配制 B 齊[J取十八烷基三甲基溴化銨Mg，甲醇15g，水楊酸36g，氫氧化鈉lg。將以上物質(zhì)在攪拌條件下依次加入15ml水中，充分攪拌，形成乳白色懸濁液，粘度為20mPa · s的B劑。(3)配制粘彈性流體取2細1分析純鹽酸，3gKCL溶解于IOOml水中，待充分溶解后，加入一定量的緩蝕齊U，在攪拌狀態(tài)下加入6mlA劑，接著加入ImlB劑。形成的粘彈性流體粘度達到175mPa *s， 具有很好的粘彈性和攜砂性能，可以滿足油氣田現(xiàn)場壓裂要求。實施例6(1)配制 A 齊[J取十二烷基三甲基氯化銨70g，甲醇17g，異丙醇8g，乙酸5g。將以上物質(zhì)充分攪拌溶解，配制成澄清透明的溶液，粘度為SmPa · s的A劑。(2)配制 B 齊[J取二十烷基三甲基氯化銨Mg，甲醇15g，水楊酸36g，氫氧化鈉10g。將以上物質(zhì)在攪拌條件下依次加入15ml水中，充分攪拌溶解，形成紅褐色澄清液體，粘度為SmPa ·s的
8B劑。(3)配制粘彈性流體取3gKCL溶解于IOOml水中，待充分溶解后，在攪拌狀態(tài)下加入6mlA劑，接著加入 ImlB劑。形成的粘彈性流體粘度達到250mPa*s，具有很好的粘彈性和攜砂性能，可以滿足油氣田現(xiàn)場壓裂要求。
權(quán)利要求
1.一種粘彈性流體，其特征在于，包含一種或多種陽離子表面活性劑、一種或多種酸、一種或多種低碳醇、一種或多種反離子鹽、和水；其中所述的一種或多種陽離子表面活性劑選自季銨鹽、叔胺或氧化胺；1)其中季銨鹽包括烷基季銨鹽、烷基芳基烷基季銨鹽、烷氧基烷基季銨鹽、烷基氨基烷基季銨鹽、烷基酰胺基季銨鹽及其組合，其中烷基具有1到30個碳原子，并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；季銨鹽包括平衡陰離子；2)其中叔胺包括烷基叔胺、烷基芳基烷基叔胺、烷氧基烷基叔胺、烷基氨基烷基叔胺、 烷基酰胺基叔胺及其組合，其中烷基具有1到30個碳原子、并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；3)其中氧化胺包括烷基氧化胺、烷基芳基烷基氧化胺、烷氧基烷基氧化胺、烷基氨基烷基氧化胺或烷基酰胺基氧化胺，其中烷基為具有1到30個碳原子、并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中陽離子表面活性劑是一種季銨鹽或多種季銨鹽的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體，其中季銨鹽為十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、二十烷基三甲基氯化銨、十六烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十八烷基二羥乙基甲基氯化銨、牛脂基三甲基氯化銨、 氫化牛脂基三甲基氯化銨、大豆油烷基三甲基氯化銨、氫化大豆油烷基三甲基氯化銨、菜子油基三甲基氯化銨、氫化菜子油基三甲基氯化銨、牛脂基二羥乙基甲基氯化銨、氫化牛脂基二羥乙基甲基氯化銨、大豆油烷基二羥乙基甲基氯化銨、氫化大豆油烷基二羥乙基甲基氯化銨、菜子油基二羥乙基甲基氯化銨、氫化菜子油基二羥乙基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的流體，其中陽離子表面活性劑的含量占流體重量的 0. 30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中酸選自鹽酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、苯甲酸、氯苯甲酸、對苯二羧酸、間苯二羧酸、鄰苯二羧酸、水楊酸、磺酸、亞磺酸、硫羧酸、磷酸、亞磷酸、膦酸、咖啡酸、酒石酸或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的流體，其中酸的含量占流體重量的0. 30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中低碳醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的流體，其中低碳醇的含量占流體重量的0. 30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中反離子鹽選自次氯酸鉀、水楊酸鈉、水楊酸鉀、水楊酸銨、水楊酸三乙醇胺鹽、水楊酸二乙醇胺鹽、水楊酸一乙醇胺鹽、水楊酸一甲胺鹽、水楊酸二甲胺鹽、水楊酸三甲胺鹽、硫代硫酸鈉、氯化鉀、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、溴化鈉、對甲苯磺酸鈉、對甲苯磺酸鉀或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的流體，其中反離子鹽的含量占流體重量的0. 10%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中包含緩蝕劑，該緩蝕劑為曼尼希類、季銨鹽類、批啶類或脂肪胺衍生物類或其混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的流體，其中緩蝕劑的含量占流體重量的0. 5%。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中水占流體重量的30% 80%。
14.權(quán)利要求1-13任一項所述的流體的制備方法，包括如下步驟(1)配制A劑將陽離子表面活性劑60-80重量份，低碳醇15-30重量份，有機酸1-20重量份分別加入容器，充分攪拌溶解配制成溶液，記為A劑；(2)配制B劑將陽離子表面活性劑20-30重量份，低碳醇10-20重量份，有機酸30-40重量份，用于形成反離子鹽的堿1-20重量份在攪拌條件下依次加入一定量水中，充分攪拌溶解配制成溶液，記為B劑；(3)配制粘彈性流體將無機酸0-15重量份，無機鹽1-10重量份溶解于一定量水中，待充分溶解后，在攪拌狀態(tài)下加入3-8重量份A劑，接著加入0. 5-2重量份B劑，得到粘彈性流體，室溫下粘度為 120-200mPa. s。
15.一種壓裂液，其特征在于，包含權(quán)利要求1-13任一項所述的流體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酸性粘彈性流體及其制備方法和用途。該流體含有選自一定的季鹽、一定的胺、及其組合中的一種或多種的陽離子表面活性劑；一種或多種酸；一種或多種低碳醇；一種或多種反離子鹽；一種或多種緩蝕劑；和水。本發(fā)明酸性粘彈性流體可用于油田壓裂，在應(yīng)用現(xiàn)場將各組分混合后配成一定質(zhì)量百分比的水溶液，攪拌均勻，然后與壓裂支撐劑一起打入井下。本發(fā)明的壓裂液中壓裂支撐劑分散均勻、破膠徹底。
文檔編號C09K8/74GK102453481SQ20111002389
公開日2012年5月16日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者莊照鋒, 張勁, 張士誠, 張艷, 李雙明 申請人:中國石油大學(xué)(北京)