CN104946229B - 用于纤维压裂液的复合增效剂及其制备方法与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于纤维压裂液的复合增效剂及其制备方法与使用方法。该复合增效剂包括：阳离子表面活性剂10‑20％(重量百分比)、非离子表面活性剂5‑10％、长链烷基铵盐10‑30％、氯盐20‑40％、低分子量的醇20‑40％以及水余量。该复合增效剂的制备方法为：将阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂加入到水和低分子量的醇混合而成的溶剂中，再加入长链烷基铵盐和氯盐，充分搅拌溶解并冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。本发明的复合增效剂添加在纤维压裂液中，能够提高纤维在压裂液中的分散和排出，进而提高纤维压裂液的携砂能力、减少压裂液滤液对地层的膨胀伤害、加快破胶液的返排。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于纤维压裂液的复合增效剂及其制备方法与使用方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
纤维压裂液技术是近年出现的新型压裂液，其利用物理悬浮作用改善压裂液对支撑剂的悬浮能力，并改变压裂支撑剂在裂缝中的沉降原理，达到降低稠化剂用量、降低储层伤害、提高支撑剂铺置效率的目的。但在生产实践中发现，由于纤维在压裂液中分散需要一定时间，且分散性不佳，导致施工效果不如实验室理想。现有技术中有使用阴离子表面活性剂作为纤维分散剂的报道，但是，阴离子表面活性剂易在储层吸附，使储层润湿性反转，其强亲水性不利于工作液的返排。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于纤维压裂液的复合增效剂及其制备方法。该复合增效剂能够有效提高纤维在压裂液中的分散和排出。
本发明的目的还在于提供一种上述用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于纤维压裂液的复合增效剂，以重量百分比计，其原料组成包括：阳离子表面活性剂10-20％、非离子表面活性剂5-10％、长链烷基铵盐10-30％、氯盐20-40％、低分子量的醇20-40％以及水余量。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂中，优选地，所述阳离子表面活性剂包括氯化十六烷基吡啶和/或氯化十八烷基吡啶等。若所述阳离子表面活性剂包括所述物质中的两种，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂中，优选地，所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚等中的一种或几种的组合。若所述非离子表面活性剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂中，优选地，所述长链烷基铵盐包括十二～十八烷基三甲基溴化铵、十二～十八烷基苄基二甲基氯化铵以及十二～十八烷基苄基三甲基氯化铵等中的一种或几种的组合。若所述长链烷基铵盐包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂中，优选地，所述氯盐包括氯化铵、氯化钠和氯化钾等中的一种或几种的组合。若所述氯盐包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂中，优选地，所述低分子量的醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和丙二醇等中的一种或几种的组合。若所述低分子量的醇包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在本发明中，上述的所有物质均为市售产品。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的用于纤维压裂液的复合增效剂是通过以下方法制备得到的：
(1)将水和低分子量的醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入长链烷基铵盐，并充分搅拌溶解；
(4)再加入氯盐，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
另一方面，本发明还提供一种上述的用于纤维压裂液的复合增效剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将水和低分子量的醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入长链烷基铵盐，并充分搅拌溶解；
(4)再加入氯盐，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
本发明还提供了一种上述用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法，其包括以下步骤：在压裂液施工过程中的泵注压裂液步骤中，将所述用于纤维压裂液的复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到纤维压裂液体系中，混合均匀后，泵注入到地层。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法中，优选地，以加入所述用于纤维压裂液的复合增效剂后的纤维压裂液体系的总重量为基准，所述用于纤维压裂液的复合增效剂的添加量为0.5-2.0％。
在上述的用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法中，所述的纤维压裂液体系可以为本领域常规的纤维压裂液体系，比如，常规的水溶性纤维与水混合而成的压裂液体系，该压裂液体系也可以进一步包含一些常规使用的添加剂。这些添加剂的种类及用量可以由本领域技术人员进行常规的选择和调整，在本文中不再赘述。
本发明研究了现有的纤维压裂液的不足，结合纤维压裂液的现场需要提供了一种用于纤维压裂液的复合增效剂，该复合增效剂可以由阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、长链烷基铵盐、氯盐等有效成分组成。本发明提供的用于纤维压裂液的复合增效剂能够有效提高纤维在压裂液中的分散和排出，进而提高纤维压裂液的携砂能力、减少压裂液滤液对地层的膨胀伤害、加快破胶液的返排。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于纤维压裂液的复合增效剂，其是通过以下方法制备的：
(1)以制备用于纤维压裂液的复合增效剂的总重量为100％计，将5％的水和30％的乙醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将10％的氯化十六烷基吡啶和10％的脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入20％的十二烷基苄基三甲基氯化铵和5％的十八烷基三甲基溴化铵，并充分搅拌溶解；
(4)再加入20％的氯化钾，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
实施例2
本实施例提供了一种用于纤维压裂液的复合增效剂，其是通过以下方法制备的：
(1)以制备用于纤维压裂液的复合增效剂的总重量为100％计，将5％的水和10％的甲醇、10％的乙二醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将15％的氯化十八烷基吡啶和5％的脂肪醇聚氧乙烯醚、5％的壬基酚聚氧乙烯醚依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入15％的十六烷基苄基三甲基氯化铵和15％的十六烷基三甲基溴化铵，并充分搅拌溶解；
(4)再加入20％的氯化铵，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
实施例3
本实施例提供了一种用于纤维压裂液的复合增效剂，其是通过以下方法制备的：
(1)以制备用于纤维压裂液的复合增效剂的总重量为100％计，将10％的水和20％的异丙醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将20％的氯化十八烷基吡啶和5％的烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、5％的烷基酚聚氧乙烯醚依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入15％的十六烷基三甲基溴化铵和5％的十二烷基苄基三甲基氯化铵，并充分搅拌溶解；
(4)再加入20％的氯化钾，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
实验例4
将上述实施例3提供的复合增效剂按重量百分比加入水中，配制成复合增效剂溶液，复合增效剂加入量见表1，再加入重量百分比为0.2％、0.3％、0.5％纤维。纤维分别长3mm、4mm、5mm，为廊坊市万科石油天然气技术工程有限公司生产的ylxw-1。表1中的复合增效剂和纤维的重量百分比浓度均是以复合增效剂、纤维以及水的混合液的总重量为基准计算的。测试不同重量百分比浓度的复合增效剂、不同重量百分比浓度的纤维、不同长度的纤维情况下纤维的分散率。分散率测定方法如下：在100mL具塞量筒中加入一定重量百分比的复合增效剂溶液和一定长度、重量百分比的纤维，并搅拌，将塞量筒置于超声波中震荡10min，将混合后的纤维悬浮液中仍呈束装的纤维取出，剩下的纤维过滤称量。计算过滤纸上纤维占加入混合液中纤维的重量百分比即为分散率。实验证明，复合增效剂能提高10％左右的纤维分散率。实验结果如表1所示。
表1纤维分散率对比
| 复合增效剂，wt％ | 0 | 0.5 | 1.0 | 2.0 |
| 3mm纤维，0.2wt％ | 81.5 | 95.6 | 98.6 | 99.8 |
| 3mm纤维，0.3wt％ | 80.1 | 94.2 | 98.1 | 99.1 |
| 3mm纤维，0.5wt％ | 78.3 | 90.5 | 97.2 | 98.6 |
| 4mm纤维，0.2wt％ | 80.5 | 95.1 | 98.3 | 99.5 |
| 4mm纤维，0.3wt％ | 79.4 | 93.5 | 97.8 | 98.6 |
| 4mm纤维，0.5wt％ | 78.1 | 92.4 | 96.4 | 97.7 |
| 5mm纤维，0.2wt％ | 79.3 | 94.6 | 98.1 | 98.8 |
| 5mm纤维，0.3wt％ | 78.7 | 92.8 | 97.5 | 97.6 |
| 5mm纤维，0.5wt％ | 78.2 | 91.7 | 95.5 | 96.3 |
实验例5
将上述实施例1～3提供的复合增效剂分别按重量百分比加入水中，配制成复合增效剂溶液，复合增效剂加入量见表2，按照SY/T5755-1995标准测试这些复合增效剂溶液的表面张力。表2中的复合增效剂的重量百分比浓度是以复合增效剂溶液的总重量为基准计算的。实验结果如表2所示。
表2复合增效剂表面张力
| 复合增效剂，wt％ | 0.5 | 1.0 | 2.0 |
| 实施例1的复合增效剂表面张力，mN/m | 23.2 | 19.1 | 18.9 |
| 实施例2的复合增效剂表面张力，mN/m | 22.6 | 18.2 | 17.5 |
| 实施例3的复合增效剂表面张力，mN/m | 22.8 | 18.6 | 18.3 |
由表2中的数据可以看出，实施例1～3提供的用于纤维压裂液的复合增效剂能够有效降低压裂液的表面张力、提高其返排能力。
实施例6
本实施例提供了一种上述用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法，其包括以下步骤：在压裂液施工过程中的泵注压裂液步骤中，将所述用于纤维压裂液的复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到纤维压裂液体系中，以加入所述用于纤维压裂液的复合增效剂后的纤维压裂液体系的总重量为基准，所述用于纤维压裂液的复合增效剂的添加量为0.5-2.0％，混合均匀后，泵注入到地层。其中，所述的纤维压裂液体系可以为本领域常规的纤维压裂液体系，比如，常规的水溶性纤维与水混合而成的压裂液体系，该压裂液体系也可以进一步包含一些常规使用的添加剂。这些添加剂的种类及用量可以由本领域技术人员进行常规的选择和调整，在本文中不再赘述。
Claims (7)
1.一种用于纤维压裂液的复合增效剂，以重量百分比计，其原料组成为：阳离子表面活性剂10-20％、非离子表面活性剂5-10％、长链烷基铵盐10-30％、氯盐20-40％、低分子量的醇20-40％以及水余量；
所述阳离子表面活性剂为氯化十六烷基吡啶和/或氯化十八烷基吡啶；
所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合；
所述长链烷基铵盐为十二～十八烷基苄基二甲基氯化铵以及十二～十八烷基苄基三甲基氯化铵中的一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的用于纤维压裂液的复合增效剂，其中，所述氯盐包括氯化铵、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的用于纤维压裂液的复合增效剂，其中，所述低分子量的醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和丙二醇中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的用于纤维压裂液的复合增效剂，其是通过以下方法制备得到的：
(1)将水和低分子量的醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入长链烷基铵盐，并充分搅拌溶解；
(4)再加入氯盐，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
5.一种权利要求1-4任一项所述的用于纤维压裂液的复合增效剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将水和低分子量的醇混合，得到一混合溶剂；
(2)将阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂依次加入到所述混合溶剂中，并充分搅拌溶解；
(3)再加入长链烷基铵盐，并充分搅拌溶解；
(4)再加入氯盐，并充分搅拌溶解，冷却后，得到所述的用于纤维压裂液的复合增效剂。
6.一种权利要求1-4任一项所述的用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法，其包括以下步骤：在压裂液施工过程中的泵注压裂液步骤中，将所述用于纤维压裂液的复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到纤维压裂液体系中，混合均匀后，泵注入到地层。
7.根据权利要求6所述的用于纤维压裂液的复合增效剂的使用方法，其中，以加入所述用于纤维压裂液的复合增效剂后的纤维压裂液体系的总重量为基准，所述用于纤维压裂液的复合增效剂的添加量为0.5-2.0％。
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