CN103059829B

CN103059829B - 一种致密气藏气井用纳米乳液型控水压裂液及其制备方法

Info

Publication number: CN103059829B
Application number: CN201310030473.1A
Authority: CN
Inventors: 罗明良; 孙厚台; 温庆志; 刘飞; 刘卓; 高遵美; 郭烨; 杨国威
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: CN103059829A

Abstract

本发明涉及一种致密气藏气井用纳米乳液型控水压裂液及其制备方法。所述纳米乳液型控水压裂液是由0.3～0.5重量份氨基硅油纳米乳液和100重量份的水配制而成；向氨基硅油中加入乳化剂和低分子醇，混合均匀，加入有机酸和部分水，继续搅拌，然后加入电解质和剩余的水，搅拌至均相，得到氨基硅油纳米乳液。本发明制备过程简单，过程易控制，所得的纳米乳液型控水压裂液具有疏水性，控水效果明显，粘度低，粒径小，表面张力低，性能稳定，适用于近水或高含水致密气藏气井控水压裂改造。

Description

一种致密气藏气井用纳米乳液型控水压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于高含水低渗致密气藏气井控水压裂改造，尤其涉及一种致密气藏纳米乳液型控水压裂液及其制备方法。

背景技术

低渗致密气藏在未进行压裂等增产改造前难以获得工业气流，高含水低渗致密气井压裂形成的人造裂缝易导致气井含水上升快，能否同时解决致密气藏气井压裂后含水上升快与气井增产问题，这是国内外气田工作者普遍想要解决的问题。随着致密气藏储量在天然气能源中的比重与日剧增，致密砂岩气的开发已成为热点问题之一，为此国内外气田工作者也加大了对致密气藏开发的研究力度。对于致密气井，如果能选用一种具有控水功能的压裂液，可以在对气井进行压裂的同时，控制因压裂裂缝带来的产出水，不仅可以提高气井产量，增加经济效益，而且还能避免后续的因大量产出水引起的环境问题和带来的技术难题。

选择高效的控水压裂液是致密气井实施控水压裂措施的关键问题之一，国内外相关机构一直致力于致密气藏控水压裂技术的研究与应用。目前，主要包括：改进的聚合物交联控水压裂液体系、以遇水降粘的冻胶体系为压裂液以及以蜡覆砂为部分支撑剂的控水压裂工艺技术等，例如CN101476452A（CN200910020940.6）公开一种油气井控水压裂增产方法,是在压裂施工时，采用化学降解包覆堵塞的方式，在地下形成封堵层，化学反应重量配比为：水1000份,石蜡或微晶蜡20～40份,英砂180～360份,稠化剂3～4份,交联剂7～9份,添加剂0.29～6.6份。CN102120929A（CN201010609172.0）公开一种气井控水剂的制备方法，包括：a、将阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚合物和XY型一价金属盐共溶剂水溶液混合均匀，搅拌至完全溶解，形成聚合物复合溶液；所述的阴离子聚丙烯酰胺分子量为600万~2000万；所述的阳离子聚合物的分子量300万~900万；b、将有机酸酯、碳酸盐与步骤a所形成的聚合物复合溶液按照（0.05~0.5）：（0.5~1）：100质量比复配,得到气井控水剂。

现有的控水压裂液主剂大多为大分子量聚合物，致密气藏储层物性差、孔隙尺度为微纳米级，而聚合物交联体系或者冻胶体系粒径大、粘度大，因而不适合用做致密气藏控水压裂液，否则不但会在压裂过程中造成注入压力过高，而且容易堵塞气流通道造成储层伤害。

发明内容

针对已有技术存在的缺点，本发明提供一种纳米乳液型控水压裂液及其制备方法。用于高含水低渗致密气藏气井控水压裂改造。

本发明技术方案如下：

一种纳米乳液型控水压裂液，按重量份，是由0.3~0.5份氨基硅油纳米乳液和100份的水配制而成；

其中，氨基硅油纳米乳液的原料重量份组分如下：

氨基硅油50~100份，乳化剂10~50份，助乳化剂低分子醇5~25份，助乳化剂低分子有机酸0.2-1.5份，电解质2~12份，水100~400份；

所述的氨基硅油粘度为800~5000mPa·s，氨值为0.3~0.6；氨基硅油选自单端型氨基硅油、双端型氨基硅油、侧基型氨基硅油或混合型氨基硅油；

所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠（SDS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、辛基苯酚聚氧乙烯醚（OP-10）、或司盘80与吐温80的复配乳化剂；

所述的助乳化剂低分子醇为碳原子数低于5的醇，所述的助乳化剂低分子有机酸是碳原子数低于4的低分子有机酸；

所述的电解质为碱金属盐，选自氯化钠、氯化钾或硫酸钠等；

将乳化剂和低分子醇加入氨基硅油中，搅拌均匀，加入低分子有机酸和总量1/3-1/2的水，继续搅拌，再加入电解质和剩余量的水，搅拌至均相，得氨基硅油纳米乳液。

根据本发明优选的，所述的氨基硅油选自甲基氨基硅油、甲氧基氨基硅油、羟基氨基硅油、N-β氨乙基-γ-氨丙基改性硅油、端氨丙基改性硅油或侧链含氨丙基改性硅油。

根据本发明优选的，所述低分子醇是丙醇、丁醇、戊醇或乙二醇，进一步优选正丁醇；所述的低分子有机酸是乙酸或乙二酸。

根据本发明优选的，所述电解质是氯化钠。

根据本发明优选的，所述的氨基硅油纳米乳液制备的适宜温度为5~60℃，优选在常温下配制。

根据本发明优选的，所述复配乳化剂中司盘80与吐温80复配重量比为1~10：1~10。

根据本发明，优选的，氨基硅油纳米乳液的原料重量份组分为：氨基硅油100份，乳化剂25~40份，助乳化剂低分子醇15~24份，助乳化剂低分子有机酸0.7-1份，电解质4~10份，水150~250份。

根据本发明，一种纳米乳液型控水压裂液的制备方法，步骤如下：

a、氨基硅油纳米乳液的制备

按配比，将乳化剂和低分子醇加入氨基硅油中，搅拌20~30min，使之混合均匀，然后加入低分子有机酸和总量1/3-1/2的水，继续搅拌20~30min，然后加入电解质和剩余量的水，搅拌至均相，即得到氨基硅油纳米乳液。

b、取0.3~0.5重量份氨基硅油纳米乳液加入至100重量份水中，即得纳米乳液型控水压裂液。

根据本发明优选的，所述的搅拌，搅拌速度为100~500r/min。采用强剪切的搅拌桨。

所述的氨基硅油纳米乳液制备方法为逆向乳化法。

本发明制备出的纳米乳液型控水压裂液粒径小于100nm，粒径分布均匀，性能稳定。

本发明所制备的纳米乳液型控水压裂液的应用，适用于近水或高含水致密气藏气井控水压裂改造。

与已有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明制备的纳米乳液型控水压裂液具有疏水性，进入地层后吸附在岩石表面，能大幅度降低水相渗透率，降低幅度达到50%以上；对气相渗透率影响很小，具有选择性改变相渗的特性，控水效果明显；粘度小，易注入，尤其适用于致密气藏；表面张力低，可显著降低压裂过程中水锁伤害；与储层流体配伍性好，剪切稳定性、热稳定性和盐稳定性良好。

2、本发明制备的纳米乳液稀释后粒径小，分布范围窄（粒径均匀），并且制备过程简单，过程易控制。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的纳米乳液型控水压裂液电镜照片。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。

实施例中所有原料均为市购产品，其中，氨基硅油，氨值0.3~0.6，安徽金诺特有机硅有限公司产；司盘80、吐温80、十二烷基硫酸钠（SDS）、辛基苯酚聚氧乙烯醚（OP-10）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9），化学纯。实施例中用量“份”均为重量份。

实施例1：

a、在室温下，将20g十二烷基硫酸钠（SDS）与11g正丁醇加入到50g氨基硅油（氨值0.6）中，放入250mL烧杯内混合，250r/min搅拌20min，然后加入0.5g乙酸和50mL去离子水，继续搅拌30min，加入6gNaCl和50mL去离子水，继续搅拌约10min至均相，即获得氨基硅油纳米乳液。

b、取0.3~0.5份氨基硅油纳米乳液加入至100份水中，混合均匀，得到均相透明泛蓝光的液体，即为纳米乳液型控水压裂液。

图1是本实施例1制备的纳米乳液型控水压裂液电镜照片，图中显示产物粒径较均匀，粒径约在20nm-30nm之间。

实施例2：

a、在室温下，将15g脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）与12g正丁醇加入到50g氨基硅油（氨值0.3）中，放入250mL烧杯内混合，200r/min搅拌20min，然后加入0.35g乙酸和50mL去离子水，继续搅拌30min，加入5gNaCl和50mL去离子水，继续搅拌约10min至均相，得氨基硅油纳米乳液。

实施例3：

a、在室温下，将15g辛基苯酚聚氧乙烯醚（OP-10）与12g正丁醇加入到50g氨基硅油（氨值0.3）中，放入250mL烧杯内混合，150r/min搅拌25min，然后加入0.4g乙酸和50mL去离子水，继续搅拌30min，加入5gNaCl和50mL去离子水，继续搅拌约10min至均相，得到含较多白色气泡的粘稠液体，静置待气泡消失后，得氨基硅油纳米乳液。

b、取0.3~0.5份氨基硅油纳米乳液加入100份水中，混合均匀，得到均相透明泛蓝光的液体，即为纳米乳液型控水压裂液。

实施例4：

a、在室温下，将12.5g司盘80与吐温80复配的乳化剂与9g正丁醇加入到50g氨基硅油（氨值0.3）中，所述司盘80与吐温80复配重量比为1:9，放入250mL烧杯内混合300r/min搅拌20min，然后加入0.5g乙酸和50mL去离子水，继续搅拌30min，加入5gNaCl和50mL去离子水，搅拌约10min至均相，可得到含较多白色气泡的粘稠液体，静置待气泡消失后，得淡蓝色半透明乳液，即为氨基硅油纳米乳液。

实施例5:

如实施例1所述，所不同的是将正丁醇替换为正丙醇和正戊醇重量比为2:1的混合物。得纳米乳液型控水压裂液。

实施例6:

如实施例1所述，所不同的是将氯化钠替换为氯化钾。得纳米乳液型控水压裂液。

实施例7:

如实施例4所述，所不同的是司盘80与吐温80的复配重量比为8:2，其他条件不变。得纳米乳液型控水压裂液。

一、产品的粘度、粒径及其他相关性能考察，如下表1。

表1、实施例1-7产品的粘度、粒径及其他相关性能

二、气井控水实验

实施例1-7所得产物纳米乳液型控水压裂液用于气井控水的效果，可按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5358-94砂岩地层岩心静态流动实验程序，测试注入气井控水剂前后储层岩石孔隙中气水渗透率变化获得，有关数据如表2：

表2

由表2可以看出，纳米乳液型控水压裂液进入地层后吸附在岩石表面后，能较大幅度降低水相渗透率，降低幅度达到55%以上；而对气相渗透率影响较小，下降幅度控制在5.0%以内，具有良好的控水效果。

Claims

1. 一种纳米乳液型控水压裂液，按重量份，是由0.3~0.5份氨基硅油纳米乳液和100份的水配制而成；

其中，氨基硅油纳米乳液的原料重量份组分如下：

氨基硅油 50~100份，乳化剂10~50份，助乳化剂低分子醇 5~25份，助乳化剂低分子有机酸0.2-1.5份，电解质2~7份，水100~500份；

所述的氨基硅油粘度为800~5000mPa·s，氨值为0.3~0.6；

所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基苯酚聚氧乙烯醚或司盘80与吐温80的复配乳化剂；所述复配乳化剂中司盘80与吐温80复配重量比为1~10：1~10；

所述的电解质为碱金属盐，选自氯化钠、氯化钾或硫酸钠；

2.根据权利要求1所述的纳米乳液型控水压裂液，其特征在于，所述的氨基硅油选自甲基氨基硅油、甲氧基氨基硅油、羟基氨基硅油、N-β氨乙基-γ-氨丙基改性硅油、端氨丙基改性硅油或侧链含氨丙基改性硅油。

3. 根据权利要求1所述的纳米乳液型控水压裂液，其特征在于，所述低分子醇是丙醇、丁醇或乙二醇。

4. 根据权利要求1所述的纳米乳液型控水压裂液，其特征在于，所述的低分子有机酸是乙酸或乙二酸。

5. 根据权利要求1所述的纳米乳液型控水压裂液，其特征在于，氨基硅油纳米乳液的原料重量份组分如下：氨基硅油 100份，乳化剂25~40份，助乳化剂低分子醇 15~24份，助乳化剂低分子有机酸0.7-1份，电解质4~10份，水150~250份。

6. 权利要求1-5任一项所述的纳米乳液型控水压裂液的制备方法，步骤如下：

a、按配比，将乳化剂和低分子醇加入氨基硅油中，搅拌20~30min，使之混合均匀，然后加入低分子有机酸和总量1/3-1/2的水，继续搅拌20~30min，然后加入电解质和剩余量的水，搅拌至均相，得氨基硅油纳米乳液；

b、取0.3~0.5重量份氨基硅油纳米乳液加入100重量份水中,得纳米乳液型控水压裂液。

7. 根据权利要求6所述的纳米乳液型控水压裂液的制备方法，其特征在于，所述的搅拌，搅拌速度为100~500r/min。

8. 权利要求1-5任一项所述的纳米乳液型控水压裂液的应用，用于近水或高含水致密气藏气井控水压裂改造。