CN108048068A - 一种化学增能高效助排剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学增能高效助排剂及其制备方法和使用方法，属于石油开采领域。包括阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂及产能化学剂；阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂及产能化学剂的质量比为(6‑8):(1‑1.6):1；产能化学剂为化合物A与化合物B的混合物，化合物A为草酸氢铵、草酸铵、氯酸铵、双氧水或氯化铵，化合物B为亚硝酸钾；该助排剂通过产生的大量气体提高压裂破胶液返排能量，促进压裂液破胶液高效返排，降低压裂液粘滞伤害，适合于致密油储层油井压裂增产工艺中促进压裂液破胶液返排的应用。制备方法为取阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂和产能化学剂，混合后充分搅拌均匀制得化学增能高效助排剂；该方法简单，所用物料易得。
Description
技术领域
本发明属于石油开采领域，涉及一种适合致密油储层油井压裂增产工艺所使用的化学增能高效助排剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
水力压裂作为油气增产技术措施己越来越显示出重要性。压裂液的破胶不彻底造成破胶液粘度增加，导致返排率的大幅下降，滞留在地层的破胶液会对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞，造成地层损害。因此需要尽量提高压裂液的返排率，降低压裂液粘滞对油气导流能力的伤害。
常用助排剂是通过阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂及非离子表面活性剂，降低表界面张力，促进压裂返排液返排。面对越来越致密的储层，尤其是低压储层，压裂返排率只能达到10％左右，滞留在地层的大量压裂破胶液伤害了储层导流能力，使原本微小的空隙更加堵塞，原油产量低下。
中国专利公开号：CN102533243B，提供了一种含氟碳链Gemini表面活性剂的压裂酸化助排剂，将非离子表面活性剂加/或不加烷基苄基二甲基氯化铵或烷基三甲基氯化铵，溶于水和小分子醇的混合溶剂中，搅拌充分溶解，再加入含氟碳链表面活性剂，继续搅拌，冷却至室温后制得。也是通过降低油水表界面张力提高返排率，面对低压储层，其能力略显不足。中国专利公开号：CN102295919B，提供了一种高效无氟酸化用助排剂，由主剂、增强剂、助溶剂以及水构成，所述主剂为烷基三甲基溴化铵或烷基溴化吡啶，其中烷基是十二、十六或十八烷基，所述主剂在助排剂中所占重量百分比为20-50％，所述增强剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、双羟乙基十二烷基酰胺或椰油酰胺丙基二甲基甜菜碱，所占重量百分比为1-10％，所述助溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇其中一种或两种以上的混合物，所占重量百分比为5-25％，其余为水。在地层中能降低毛细管力，但其同样面对致密低压储层返排效果不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学增能高效助排剂及其制备方法和使用方法，该化学增能高效助排剂能促进压裂液破胶液高效返排，降低压裂液粘滞伤害，其制备方法和使用方法都很简单，所用物料易得。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种化学增能高效助排剂，其特征在于，包括：阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂及产能化学剂；
其中，阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂及产能化学剂的质量比为(6～8):(1～1.6):1；
产能化学剂为化合物A与化合物B按质量比为1:(1～1.5)形成的混合物；
化合物A为草酸氢铵、草酸铵、氯酸铵、双氧水或氯化铵；化合物B为亚硝酸钾。
优选地，阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、二甲基十六烷胺、十二烷基二甲基苄基或氯化铵。
进一步优选地，阳离子表面活性剂的分子量为2～10万，阳离子度为5％～10％。
优选地，氟碳类表面活性剂为十二氟庚基磷酸单酯、全氟辛基两性磷酸酯或N-烷基全氟辛基磺酰胺。
优选地，取阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂和产能化学剂，混合后充分搅拌均匀，制得化学增能高效助排剂。
优选地，搅拌的转速为4000～6000r/min，时间为8～12min。
优选地，在压裂施工顶替阶段加入与产能化学剂对应所需的催化剂，发生产气产能反应。
优选地，当产能化学剂为氯化铵和亚硝酸钾的混合物时，对应的催化剂为乙酸，氯化铵：亚硝酸钠：乙酸＝1:(1～1.5):(0.01～0.03)。
优选地，当产能化学剂为双氧水时，对应的催化剂为10％碘化钾溶液，用量为体积比双氧水：碘化钾溶液＝1:(0.5～0.7)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的化学增能高效助排剂，包括复配而成的阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂和产能化学剂，通过三种原料共同产生作用，配而成的阳离子表面活性剂和氟碳类表面活性剂具有较常规助排剂更好的表界面张力等助排性能，产能化学剂的产气化学反应，产生的大量气体可以提高破胶剂返排能量，促进破胶液返排从地层返排至井口，减轻对低渗透油层导流能力的伤害，从而适合致密油储层油井压裂增产工艺中使用化学增能高效助排剂。且产生的气体无毒无害，使用环保安全可靠，对地层无二次伤害，没有增加复杂流程，只是对原来的施工方法进行改进。
本发明公开的化学增能高效助排剂的制备方法，制备过程中使用的化工原料易得，制备过程简单。
本发明公开的化学增能高效助排剂的使用方法，操作简单，在压裂施工顶替阶段加入产能化学剂所需催化剂，控制反应速度，即可完成。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开的化学增能高效助排剂，包括以下质量比的组分：阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂和产能化学剂的质量比为(6～8):(1～1.6):1；其中，产能化学剂包括但不限于：氯化铵和亚硝酸钾、草酸氢铵、草酸铵、氯酸铵或双氧水。其组分中包括产能化学剂，通过产能化学剂的产气化学反应，原理如下：
1.本发明的良好的产气化学反应，产生的大量气体可以提高破胶剂返排能量，促进破胶液返排从地层返排至井口，减轻对低渗透油层导流能力的伤害。
2.本发明产生的气体无毒无害，使用环保安全可靠，对地层无二次伤害，没有增加复杂流程，只是对原来的施工方法进行改进。
3.本发明使用的化工料易得，制备过程简单。
实施例1
向烧杯中，分别加入质量比为：7:1.3:1的十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二氟庚基磷酸单酯和氯酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例2：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.5:1.1:1的十六烷基三甲基溴化铵、N-烷基全氟辛基磺酰胺和草酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例3：
向烧杯中，分别加入质量比为：6:1:1的十六烷基三甲基溴化铵、N-烷基全氟辛基磺酰胺和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例4：
向烧杯中，分别加入质量比为：6:1.6:1的十六烷基三甲基溴化铵、N-烷基全氟辛基磺酰胺和双氧水，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例5：
向烧杯中，分别加入质量比为：7:1:1的十六烷基三甲基溴化铵、N-烷基全氟辛基磺酰胺和双氧水，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例6：
向烧杯中，分别加入质量比为：7:1.6:1的十六烷基三甲基溴化铵、N-烷基全氟辛基磺酰胺、氯化铵和亚硝酸钾，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例7：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.2:1.6:1的十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二氟庚基磷酸单酯和草酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例8：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.3:1:1的十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二氟庚基磷酸单酯、氯化铵和亚硝酸钾，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例9：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.3:1.2:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例10：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.3:1.4:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和氯酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例11：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.3:1.5:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和双氧水，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例12：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.3:1.6:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和草酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例13：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.4:1:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯、氯化铵和亚硝酸钾，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例14：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.5:1.1:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯、氯化铵和亚硝酸钾，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例15：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.5:1.2:1的十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基两性磷酸酯和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例16：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.5:1.4:1的十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基两性磷酸酯和氯酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例17：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.5:1.6:1的十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基两性磷酸酯和双氧水，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例18：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.6:1:1的十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基两性磷酸酯和草酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例19：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.6:1.2:1的十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基两性磷酸酯、氯化铵和亚硝酸钾，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例20：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.6:1.4:1的十二烷基三甲基氯化铵、全氟辛基两性磷酸酯、氯化铵和亚硝酸钾，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例21：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.6:1.5:1的二甲基十六烷胺、全氟辛基两性磷酸酯和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例22：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.6:1.6:1的二甲基十六烷胺、全氟辛基两性磷酸酯和氯酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例23：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.7:1:1的二甲基十六烷胺、全氟辛基两性磷酸酯和氯酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例24：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.7:1.2:1的二甲基十六烷胺、全氟辛基两性磷酸酯和双氧水，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例25：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.7:1.4:1的二甲基十六烷胺、全氟辛基两性磷酸酯和氯化铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例26：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.7:1.6:1的二甲基十六烷胺、全氟辛基两性磷酸酯和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例27：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.8:1:1的十二烷基三甲基氯化铵、N-烷基全氟辛基磺酰胺和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例28：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.8:1.3:1的十二烷基三甲基氯化铵、十二氟庚基磷酸单酯和氯酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例29：
向烧杯中，分别加入质量比为：6:1:1的十二烷基三甲基氯化铵、十二氟庚基磷酸单酯和双氧水，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例30：
向烧杯中，分别加入质量比为：7.9:1:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和草酸铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例31：
向烧杯中，分别加入质量比为：8:1:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和氯化铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
实施例32：
向烧杯中，分别加入质量比为：8:1.6:1的十六烷基三甲基溴化铵、十二氟庚基磷酸单酯和草酸氢铵，以5000r/min转速搅拌10min，得到复配混合液体即为化学增能高效助排剂。
为了进一步说明本发明的效果，进行技术现场应用试验，现将某区块实施技术验证应用情况作以下介绍：
某区块长8层，位于该区块同井场三口(某112-8、某112-10、某112-11)井进行压裂施工。该井场从2016年5月6日-2016年5月11日，分别对这三口新井进行光套管体积压裂改造。三口井均使用聚丙烯酰胺类滑溜水压裂液体系，改造规模参数均一致，泵注程序一致。在某112-10井使用实施例29所得的化学增能高效助排剂进行现场试验在施工结束顶替液里加入25kg碘化钾。同时使用氟碳阳离子助排剂TF-1做了对比试验，试验结果如表1所示。
表1技术现场对比应用情况
由表1可以看出，在相同施工参数条件下，与阳离子助排剂相比，本发明制得的化学增能高效助排剂大幅提高了破胶液返排率，其返排率为45.3％，降低了储层伤害，其试排产油量是邻井某112-11的3倍多。
本发明在致密油储层油井压裂增产工艺中使用化学增能高效助排剂，利用水力压裂泵注工序，在压裂施工顶替阶段加入产能化学剂所需催化剂，控制反应速度。其中，当化学增能高效助排剂中的组分产能化学剂为双氧水时，在压裂施工顶替阶段加入催化剂为碘化钾，当产能化学剂为氯化铵和亚硝酸钾时，在压裂施工顶替阶段加入催化剂酸。
Claims (9)
1.一种化学增能高效助排剂，其特征在于，包括：阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂及产能化学剂；
其中，阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂及产能化学剂的质量比为(6～8):(1～1.6):1；产能化学剂为化合物A与化合物B按质量比为1:(1～1.5)形成的混合物；
化合物A为草酸氢铵、草酸铵、氯酸铵、双氧水或氯化铵；化合物B为亚硝酸钾。
2.根据权利要求1所述的化学增能高效助排剂，其特征在于，阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、二甲基十六烷胺、十二烷基二甲基苄基或氯化铵。
3.根据权利要求1或2所述的化学增能高效助排剂，其特征在于，阳离子表面活性剂的分子量为2～10万，阳离子度为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的化学增能高效助排剂，其特征在于，氟碳类表面活性剂为十二氟庚基磷酸单酯、全氟辛基两性磷酸酯或N-烷基全氟辛基磺酰胺。
5.权利要求1～4中任意一项所述的化学增能高效助排剂的制备方法，其特征在于，取阳离子表面活性剂、氟碳类表面活性剂和产能化学剂，混合后充分搅拌均匀，制得化学增能高效助排剂。
6.根据权利要求5所述的化学增能高效助排剂的制备方法，其特征在于，搅拌的转速为4000～6000r/min，时间为8～12min。
7.权利要求1～4中任意一项所述的化学增能高效助排剂的使用方法，其特征在于，在压裂施工顶替阶段加入与产能化学剂对应所需的催化剂，发生产气产能反应。
8.权利要求7所述的使用方法，其特征在于，当产能化学剂为氯化铵和亚硝酸钾的混合物时，对应的催化剂为乙酸，氯化铵：亚硝酸钠：乙酸＝1:(1～1.5):(0.01～0.03)。
9.权利要求7所述的使用方法，其特征在于，当产能化学剂为双氧水时，对应的催化剂为10％碘化钾溶液，用量为体积比双氧水:碘化钾溶液＝1:(0.5～0.7)。
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