適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1％～4％，KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的0.5％～2％；所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成：烷基二羥乙基甲基氯化銨50％～70％，膠束促進(jìn)劑3％～5％，有機(jī)溶劑10％～20％，絡(luò)合劑0.1％～5％，pH調(diào)節(jié)劑0.1％～4％，膠束穩(wěn)定劑1％～8％，余量為水。本發(fā)明還公開了該壓裂液的制備方法。本發(fā)明的壓裂液成本低、傷害小、性能優(yōu)異，屬于小分子粘彈性表面活性劑體系，適合低溫尤其在冬季1℃～15℃溫度環(huán)境下壓裂施工，壓裂液在使用過程中不需要再加破膠劑。
【專利說明】適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂是油氣田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的一項主要措施之一，壓裂液是壓裂過程中造縫和攜砂的工作液，其性能影響著壓裂施工效率。目前，壓裂工作液分為水基、油基、乳化和泡沫壓裂液。由于溫度原因，一般壓裂作業(yè)在冬季基本停止，但是在特殊情況下，有一部分生產(chǎn)井仍然需要進(jìn)行壓裂改造。近幾年，清潔壓裂液以其無殘渣、低傷害，低溫破膠快和配液方便等優(yōu)點(diǎn)深受現(xiàn)場歡迎，已經(jīng)成為現(xiàn)場重要的一種壓裂工作液。但是，在低溫環(huán)境(l°c~15°C )下，尤其是深秋或冬季，由于配液水溫較低無法配液，嚴(yán)重影響壓裂液的質(zhì)量，導(dǎo)致壓裂作業(yè)無法正常進(jìn)行，影響油田正常生產(chǎn)。目前現(xiàn)場使用的VES清潔壓裂液屬粘彈性陽離子表面活性劑型，其分子中烷基碳鏈在16-22之間。在低溫使用時，超過表面活性劑濁點(diǎn)，溶液易出現(xiàn)乳白或絮狀沉淀，使壓裂液粘度顯著下降甚至出現(xiàn)不成膠現(xiàn)象，嚴(yán)重影響壓裂施工效果和安全。以往解決方法是采用通熱蒸汽方法先把配液用水加熱到20°C左右后再進(jìn)行配液，然后盡快實(shí)施壓裂作業(yè)，否則隨著壓裂液溫度下降其粘度很快下降。這種工藝雖然解決因配液水溫過低影響壓裂液粘度問題，但增加了壓裂施工費(fèi)用，同時也加大了施工的風(fēng)險性，顯然不能滿足冬季對大面積生產(chǎn)井進(jìn)行壓裂改造需求，國內(nèi)在這方面沒有研究報道。開發(fā)一種適合特低溫環(huán)境下使用的壓裂液體系，對解決壓裂液在低溫下使用問題，保障油田正常生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液。該壓裂液成本低、傷害小、性能優(yōu)異，屬于小分子粘彈性表面活性劑體系，適合低溫尤其在冬季rc~15°C溫度環(huán)境下壓裂施工；該壓裂液使用溫度范圍廣、低溫配液、無殘渣，壓裂液在使用過程中不需要再加破膠劑，遇油即可破膠；在油層無烴類物質(zhì)的情況下或烴類物質(zhì)少的情況下，通過添加外向破膠劑即可實(shí)現(xiàn)破膠，實(shí)現(xiàn)壓裂施工效果最大化。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，其特征在于，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的0.5%~2% ;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨50%~70%，膠束促進(jìn)劑3%~5%，有機(jī)溶劑 10%~20%，絡(luò)合劑0.1%~5%，pH調(diào)節(jié)劑0.1%~4%，膠束穩(wěn)定劑I %~8 %，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為Cltl-C16烷基二羥乙基甲基氯化銨中的一種或幾種，所述絡(luò)合劑為EDTA或三乙醇胺，所述膠束促進(jìn)劑為鄰羥基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸鹽、磺酸基苯甲酸或磺酸基苯甲酸鹽，所述有機(jī)溶劑為乙二醇和/或丙二醇，所述pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿或月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
[0005]上述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨55^-65%,膠束促進(jìn)劑有機(jī)溶劑13%~18%，絡(luò)合劑1%~5%，pH調(diào)節(jié)劑0.3%~4%，膠束穩(wěn)定劑3%~6%，余量為水。
[0006]上述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨60%，膠束促進(jìn)劑3%，有機(jī)溶劑15%，絡(luò)合劑5%，pH調(diào)節(jié)劑0.5%，膠束穩(wěn)定劑5 %，余量為水。
[0007]上述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，所述鄰羥基苯甲酸鹽為鄰羥基苯甲酸鈉。
[0008]上述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，所述磺酸基苯甲酸鹽為磺酸基苯甲酸鈉。
[0009]另外，本發(fā)明還提供了一種制備上述清潔壓裂液的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0010]步驟一、將烷基二羥乙基甲基氯化銨、絡(luò)合劑、膠束促進(jìn)劑、有機(jī)溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、膠束穩(wěn)定劑和水混合后加熱至50°C~70°C，恒溫攪拌40min~120min，得到壓裂液主劑；
[0011]步驟二、將步驟一中所述壓裂液主劑、KCl和水混合后，攪拌Imin~5min，得到清
潔壓裂液。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本發(fā)明的壓裂液成本低、傷害小、性能優(yōu)異，屬于小分子粘彈性表面活性劑體系，適合低溫尤其在冬季rc~15°C溫度環(huán)境下壓裂施工。
[0014]2、本發(fā)明的壓裂液使用溫度范圍廣，低溫配液，無殘渣，壓裂液在使用過程中不需要再加破膠劑，遇油即可破膠；在油層無烴類物質(zhì)的情況下或烴類物質(zhì)少的情況下，通過添加外向破膠劑即可實(shí)現(xiàn)破膠，實(shí)現(xiàn)壓裂施工效果最大化。
[0015]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017]本實(shí)施例的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1.5%, KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的0.5%;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨50 %，膠束促進(jìn)劑3 %，有機(jī)溶劑20 %，絡(luò)合劑0.5 %，pH調(diào)節(jié)劑I %，膠束穩(wěn)定劑I %，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨，所述絡(luò)合劑為EDTA，所述膠束促進(jìn)劑為鄰羥基苯甲酸，所述有機(jī)溶劑為乙二醇，所述PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
[0018]本實(shí)施例的清潔壓裂液的制備方法為:
[0019]步驟一、將500g Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨、30g鄰羥基苯甲酸、200g乙二醇、5gEDTA(乙二胺四乙酸)、10g碳酸鈉、IOg椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿和245g水混合后加熱至60°C，恒溫攪拌60min，得到壓裂液主劑；[0020]步驟二、將960g步驟一中所述壓裂液主劑、320gKCl和62.72kg水混合后，攪拌3min，得到清潔壓裂液。
[0021]實(shí)施例2
[0022]本實(shí)施例的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1%，KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的0.5% ;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨70 %，膠束促進(jìn)劑5 %，有機(jī)溶劑10 %，絡(luò)合劑0.1 %，pH調(diào)節(jié)劑0.1%，膠束穩(wěn)定劑8 %，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為C12烷基二羥乙基甲基氯化銨，所述絡(luò)合劑為三乙醇胺，所述膠束促進(jìn)劑為鄰羥基苯甲酸鈉，所述有機(jī)溶劑為丙二醇，所述PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
[0023]本實(shí)施例的清潔壓裂液的制備方法為:
[0024]步驟一、將700g C12烷基二羥乙基甲基氯化銨、50g鄰羥基苯甲酸鈉、100g丙二醇、Ig三乙醇胺、Ig碳酸鈉、80g月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿和68g水混合后加熱至70°C，恒溫攪拌40min，得到壓裂液主劑；
[0025]步驟二、將1000g步驟一中所述壓裂液主劑、500gKCl和98.5kg水混合后，攪拌5min，得到清潔壓裂液。
[0026]實(shí)施例3
[0027]本實(shí)施例的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的4%，KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的2% ;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨60 %，膠束促進(jìn)劑3.5%，有機(jī)溶劑15 %，絡(luò)合劑5 %，pH調(diào)節(jié)劑4 %，膠束穩(wěn)定劑6 %，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為C16烷基二羥乙基甲基氯化銨，所述絡(luò)合劑為EDTA，所述膠束促進(jìn)劑為磺酸基苯甲酸，所述有機(jī)溶劑為乙二醇和丙二醇(質(zhì)量比2:1)，所述pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
[0028]本實(shí)施例的清潔壓裂液的制備方法為:
[0029]步驟一、將600g C16烷基二羥乙基甲基氯化銨、35g磺酸基苯甲酸、100g乙二醇、50g丙二醇、50g EDTA、40g碳酸鈉、60g椰油酰胺丙基輕磺基甜菜堿和65g水混合后加熱至50°C，恒溫攪拌120min，得到壓裂液主劑；
[0030]步驟二、將1000g步驟一中所述壓裂液主劑、500g KCl和23.5kg水混合后，攪拌lmin，得到清潔壓裂液。
[0031]實(shí)施例4
[0032]本實(shí)施例的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的3%，KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1.5% ;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨60 %，膠束促進(jìn)劑3 %，有機(jī)溶劑15 %，絡(luò)合劑5 %，pH調(diào)節(jié)劑0.5%，膠束穩(wěn)定劑5 %，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨、C12烷基二羥乙基甲基氯化銨和C14烷基二羥乙基甲基氯化銨(質(zhì)量比為2:2:1)，所述絡(luò)合劑為三乙醇胺，所述膠束促進(jìn)劑為磺酸基苯甲酸鈉(也可用磺酸基苯甲酸鉀)，所述有機(jī)溶劑為乙二醇，所述PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿。[0033]本實(shí)施例的清潔壓裂液的制備方法為:
[0034]步驟一、將240g Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨、240g C12烷基二羥乙基甲基氯化銨、120g C14烷基二羥乙基甲基氯化銨、30g磺酸基苯甲酸鈉、150g乙二醇、50g三乙醇胺、5g碳酸鈉、50g月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿和115g水混合后加熱至60°C，恒溫攪拌SOmin，得到壓裂液主劑；
[0035]步驟二、將900g步驟一中所述壓裂液主劑、450g KCl和28.65kg水混合后，攪拌2min，得到清潔壓裂液。
[0036]實(shí)施例5
[0037]本實(shí)施例的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的2%，KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1% ;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨55 %，膠束促進(jìn)劑4%，有機(jī)溶劑18%，絡(luò)合劑1%，pH調(diào)節(jié)劑0.3%，膠束穩(wěn)定劑4%，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨和C14烷基二羥乙基甲基氯化銨(質(zhì)量比為4:1)，所述絡(luò)合劑為EDTA，所述膠束促進(jìn)劑為鄰羥基苯甲酸，所述有機(jī)溶劑為乙二醇和丙二醇(質(zhì)量比為5:1)，所述pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
[0038]本實(shí)施例的清潔壓裂液的制備方法為:
[0039]步驟一、將4 40g Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨、I IOg C14烷基二羥乙基甲基氯化銨、40g鄰羥基苯甲酸、150g乙二醇、30g丙二醇、IOg EDTA、3g碳酸鈉、40g月桂酰胺丙基輕磺基甜菜堿和177g水混合后加熱至65°C，恒溫攪拌IOOmin，得到壓裂液主劑；
[0040]步驟二、將1000g步驟一中所述壓裂液主劑、500gKCl和48.5kg水混合后，攪拌4min，得到清潔壓裂液。
[0041]實(shí)施例6
[0042]本實(shí)施例的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的2.5%, KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1.5%;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨65 %，膠束促進(jìn)劑4%，有機(jī)溶劑^^，絡(luò)合劑彳1^，pH調(diào)節(jié)劑2%，膠束穩(wěn)定劑3%，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨、C12烷基二羥乙基甲基氯化銨、C14烷基二羥乙基甲基氯化銨和C16烷基二羥乙基甲基氯化銨(質(zhì)量比為1:1.5:1:1)，所述絡(luò)合劑為三乙醇胺，所述膠束促進(jìn)劑為鄰羥基苯甲酸鉀，所述有機(jī)溶劑為乙二醇，所述PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
[0043]本實(shí)施例的清潔壓裂液的制備方法為:
[0044]步驟一、將144g Cltl烷基二羥乙基甲基氯化銨、218g C12烷基二羥乙基甲基氯化銨、144g C14烷基二羥乙基甲基氯化銨、144g C16烷基二羥乙基甲基氯化銨、40g鄰羥基苯甲酸、130g乙二醇、40g三乙醇胺、20g碳酸鈉、30g椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿和90g水混合后加熱至70°C，恒溫攪拌60min，得到壓裂液主劑；
[0045]步驟二、將1000g步驟一中所述壓裂液主劑、600gKCl和38.4kg水混合后，攪拌3min，得到清潔壓裂液。
[0046]本發(fā)明的清潔壓裂液為無色粘彈性膠體并且攜砂性能良好，在1°C，170s—1下連續(xù)剪切60min后粘度為86mPa.S。不但滿足低溫配液要求，而且達(dá)到壓裂液評價質(zhì)量指標(biāo)。
[0047]對本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例6的壓裂液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別檢測了 1°C、3°C、5°C、8°C、10°C、12°C和15°C配液水溫對壓裂液性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0048]表1不同水溫下壓裂液的粘度(mPa.s)
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，其特征在于，由壓裂液主劑、KCl和水混合后攪拌均勻制成，其中壓裂液主劑的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的1%~4%，KCl的質(zhì)量占清潔壓裂液質(zhì)量的0.5%~2% ;所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨50 %~70 %，膠束促進(jìn)劑3 %~5 %，有機(jī)溶劑10 %~20 %，絡(luò)合劑0.1 %~5%，pH調(diào)節(jié)劑0.1 %~4%，膠束穩(wěn)定劑I %~8%，余量為水；所述烷基二羥乙基甲基氯化銨為Cltl-C16烷基二羥乙基甲基氯化銨中的一種或幾種，所述絡(luò)合劑為EDTA或三乙醇胺，所述膠束促進(jìn)劑為鄰羥基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸鹽、磺酸基苯甲酸或磺酸基苯甲酸鹽，所述有機(jī)溶劑為乙二醇和/或丙二醇，所述PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉，所述膠束穩(wěn)定劑為椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿或月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，其特征在于，所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨55%~65%，膠束促進(jìn)劑3%~4%，有機(jī)溶劑13%~18%，絡(luò)合劑1%~5%，pH調(diào)節(jié)劑0.3%~4%，膠束穩(wěn)定劑3%~6%，余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，其特征在于，所述壓裂液主劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成:烷基二羥乙基甲基氯化銨60%，膠束促進(jìn)劑3%，有機(jī)溶劑15 %，絡(luò)合劑5 %，pH調(diào)節(jié)劑0.5%，膠束穩(wěn)定劑5 %，余量為水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，其特征在于，所述鄰羥基苯甲酸鹽為鄰羥基苯甲酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的適合在低溫環(huán)境下施工的清潔壓裂液，其特征在于，所述磺酸基苯甲酸鹽為磺酸基苯甲酸鈉。
6.一種制備如權(quán)利要求1、2或3所述清潔壓裂液的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、將烷基二羥乙基甲基氯化銨、絡(luò)合劑、膠束促進(jìn)劑、有機(jī)溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、膠束穩(wěn)定劑和水混合后加熱至50°C~70°C,恒溫攪拌40min~120min,得到壓裂液主劑； 步驟二、將步驟一中所述壓裂液主劑、KCl和水混合后，攪拌Imin~5min，得到清潔壓裂液。
【文檔編號】C09K8/68GK103980876SQ201410220114
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王滿學(xué) 申請人:西安石油大學(xué)