CN109111910A

CN109111910A - 一种清洁型空气泡沫压裂液

Info

Publication number: CN109111910A
Application number: CN201811149025.2A
Authority: CN
Inventors: 魏振强; 马广华
Original assignee: Hebei Dayongdi Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Hebei Dayongdi Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-09-29
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明提供了一种清洁型空气泡沫压裂液，包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.4％‑1.5％的两性离子表面活性剂，0.3％‑2.0％的复合阴离子表面活性剂，0.0％‑0.5％的泡沫稳定剂，0.5％‑3.0％的粘土稳定剂，0.6％‑2.0％的低分子醇，余量为水。本发明所公开的清洁型空气泡沫压裂液，不含阳离子表面活性剂，配制简单，经室内评价，泡沫质量可以达到55％‑80％，泡沫质量高，粘度高，携砂能力优秀；通过表面活性剂胶束的相互缠绕成胶形成，无需交联剂，且破胶速度快，破胶后由于不含阳离子型表面活性剂，不与地层发生吸附，可以更好的保护储层渗透率；在较低的表面活性剂加量下，即可获得较好的耐温性能，而且成本低廉，制备工艺简单。

Description

一种清洁型空气泡沫压裂液

技术领域

本发明涉及油气资源开发技术领域，具体涉及一种清洁型空气泡沫压裂液。

背景技术

水利压裂技术作为目前油田增产的重要的手段，已经得到广泛的应用，特别是在备受关注的页岩气、煤层气等非常规油气开采领域，掀起了一场技术革命，压裂液在水力压裂施工中，具有传递压力和携带支撑剂的重要作用，是水力压裂施工的关键。

泡沫压裂液通常是在压裂液基础上混入一定浓度的空气、氮气或者二氧化碳，以气相为内相、液相为外相的低伤害压裂液，由于泡沫压裂液含有高浓度气体，液相比例低，在施工使用时一方面可以大大降低了压裂液的在地层中的滤失量，更有利于保护储层，另一方面进入地层气相部分具有分压作用，更利于地层中天然气的解吸，此外，泡沫压裂液在流动时存在气泡与气泡之间的摩擦，具有更强的携砂能力，造缝长且宽。

目前泡沫压裂液主要有两大类：交联泡沫压裂液和非交联泡沫压裂液，交联泡沫压裂液多采用改性胍胶、聚丙烯酰胺等与不同种类的交联剂得到的冻胶作为泡沫稳定剂，这类泡沫压裂液类似于常规瓜胶压裂液，不仅需要添加起泡剂，而且还要加入破胶剂、杀菌剂等多种成分，工艺较繁琐，在使用后存在破胶残渣含量高、污染储层的问题；非交联泡沫压裂液的增粘剂种类较多，包括疏水聚合物、季铵盐等，这类泡沫压裂液的增粘剂不含大分子聚合物，不添加交联剂，由于其通过物理作用成胶，所以易破胶，且破胶后残渣少，利于保护储层；此类增粘剂制备的泡沫压裂液，携砂性能好，抗剪切能力好，造缝长且宽，返排效果好，特别适用于低压力、低渗透和水敏性储层的压裂改造。

陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院申请的“一种CO₂清洁泡沫压裂液体系”，公开号：CN 102031103，该发明提供了一种CO₂清洁泡沫压裂液体系，由下述质量百分数的组分组成：水溶性疏水缔合聚合物为0.3-0.8％、流变助剂为0.25-0.55％、粘土稳定剂为0.5-3.0％、起泡剂为0.1-0.5％、破胶剂为0.01-0.2％、液态CO₂为30.0-80.0％、余量为水，该发明涉及的CO₂清洁泡沫压裂液体系无需交联剂，起泡性好、稳泡能力高、携砂能力强，破胶后无残渣，对地层伤害小，可用于低渗、低压、水敏性储层的压裂改造。但是本发明专利中主剂为水溶性疏水聚合物，需要单独合成，非常用市售聚合物；作为清洁型泡沫压裂液，该发明在使用过程中却需要加入破胶剂促进其破胶。

西南石油大学申请的“一种清洁泡沫压裂液及其制备方法”，公开号：CN106281292，该发明提出了一种清洁泡沫压裂液的制备方法，将含有磁性纳米颗粒的分散液以及表面活性剂、起泡剂溶液混合搅拌后得到该压裂液。该发明的泡沫压裂液适用于水敏非常规储层的压裂液，起泡性好，稳定性强，伤害性低；同时该压裂液带有磁性，可通过电磁成像原理，对裂缝进行监测，是一种清洁环保型的压裂液。本发明压裂液不足之处：配方中未见加入粘土稳定剂，也未说明粘土稳定剂与本发明配方的配伍性；配方中表面活性剂的浓度高，会导致成本较高。

发明内容

本发明提供一种清洁型空气泡沫压裂液，该泡沫压裂液配制方便，表面活性剂用量低，无需加入破胶剂，流变性能好，泡沫稳定，可以作为煤层气等常规、非常规油气井开发。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种清洁型空气泡沫压裂液，包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.4％-1.5％的两性离子表面活性剂，0.3％-2.0％的复合阴离子表面活性剂，0.0％-0.5％的泡沫稳定剂，0.5％-3.0％的粘土稳定剂，0.6％-2.0％的低分子醇，余量为水；

其中，所述的两性离子表面活性剂为油酸酰胺丙基甜菜碱；所述复合阴离子表面活性剂为α-烯基磺酸盐与十二烷基苯磺酸钠一种或两种的混合物；所述的泡沫稳定剂为烷基糖苷；所述的粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵、氯化钙、氯化镁的一种或多种混合物；所述的低分子醇为异丙醇、乙醇的一种或多种混合物。

配制方法：首先将粘土稳定剂、水将按预设百分比混合，搅拌至完全溶解，配制为盐溶液；然后向盐溶液中加入预设百分比的阴离子表面活性剂及泡沫稳定剂，在搅拌机中充分搅拌至完全溶解；最后，加入两性离子表面活性剂和低分子醇的混合液，继续高速搅拌充分，制得清洁型泡沫压裂液。

上述技术方案中，所述油酸酰胺丙基甜菜碱为0.4％-1.5％，α-烯基磺酸盐为0.3％-1.2％，粘土稳定剂根据需要加入，加入量大于0.5％。

上述技术方案中，所述十二烷基苯磺酸钠为0.0％-0.5％。

上述技术方案中，所述烷基糖苷为0.0％-0.5％。

本发明的有益效果：本发明所公开的清洁型空气泡沫压裂液，不含阳离子表面活性剂，配制简单，经室内评价，泡沫质量可以达到55％-80％，泡沫质量高，粘度高，携砂能力优秀；通过表面活性剂胶束的相互缠绕成胶形成，无需交联剂，且破胶速度快，破胶后不含阳离子型表面活性剂，不与地层发生吸附，可以更好的保护储层渗透率；在较低的表面活性剂加量下，即可获得较好的耐温性能，而且成本低廉，制备工艺简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1在70℃时的稳定性能测试曲线。

图2为本发明实施例2在70℃时的稳定性能测试曲线。

图3为本发明实施例3在90℃时的耐温性能测试曲线。

图4为本发明实施例4在90℃时的耐温性能测试曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术原理：

本发明配方包含两类主要的表面活性剂，阴离子表面活性剂及一种两性表面活性剂。在一定的条件下，两种表面活性剂可以通过自身胶束的相互缠绕产生一定的粘度，形成具有黏弹性的流体，这也是泡沫压裂液形成的基础，此压裂液从形成机理上便决定本身具有易破胶、残渣少、利于保护储层的特性。本发明使用的阴离子表面活性剂，本身具有很强的发泡性能，可以得到很好的泡沫含量，故无需在加入其它发泡剂提高泡沫压裂液的泡沫质量；同时，表面活性剂的复配使用可以提高表面活性剂使用效果，已经受到广泛的认可，而烷基糖苷(APG)作为一种绿色非离子表面活性剂,可以与阴离子表面活性剂复配使用，烷基糖苷(APG)分子中含有丰富的羟基，通过氢键的作用，可以提高泡沫的动态稳定性。

本发明选择两性离子表面活性油酸酰胺丙基甜菜碱，加量0.4％-1.5％，与加量为0.3％-1.2％的阴离子表面活性剂α-烯基磺酸盐，再加入0.5％-3.0％的粘土稳定剂，通过胶束的相互作用制得。其中油酸酰胺丙基甜菜碱最优量为0.6％-0.8％，α-烯基磺酸盐最佳加量为0.55％，粘土稳定剂的加入量根据需要加入，加入量原则上大于0.5％。

为了提高本发明泡沫压裂液的泡沫质量及性能，加入0.0％-0.5％的十二烷基苯磺酸钠，其中最佳加量为0.2％。

为了提高本发明泡沫稳定性，加入0.0％-0.5％的泡沫非离子表面活性剂烷基糖苷，其中最佳加量为0.2％。

本发明公开如下一种清洁型空气泡沫压裂液

实施例1：

配制250g清洁泡沫压裂液的具体步骤：首先将5g粘土稳定剂氯化钾加入至240g水中，在烧杯中搅拌至完全溶解，配制为盐溶液；然后向盐水中加入阴离子表面活性剂AOS1.4g，继续搅拌至阴离子表面活性剂均匀溶解，并将得到的混合液加入至高速搅拌器中；开启高速搅拌器，一边搅拌一边加入提前准备好的两性离子表面活性剂油酸酰胺丙基甜菜碱1.5g和低分子醇2.3g的混合液，继续高速剪切充分，制得清洁型泡沫压裂液。

根据图1所示，在70℃下，使用流变仪测试其黏温曲线。通过图1可以看出，本发明的泡沫压裂液在较低表面活性剂加量下，即加入0.55％阴离子表面活性剂AOS和0.6％的两性离子表面活性剂油酸酰胺丙基甜菜碱，便可以制备得到，且泡沫稳定性良好，在70℃时，粘度可以稳定在40mPa·s。

实施例2：

配制250g含有温度稳定剂的清洁型泡沫压裂液的具体步骤：首先将5g粘土稳定剂氯化钾加入至239g水中，在烧杯中搅拌至完全溶解，配制为盐溶液；然后向盐水中加入1.4g阴离子表面活性剂AOS，0.5g泡沫稳定剂APG810，继续搅拌至阴离子表面活性剂与泡沫稳定剂均匀溶解，并将得到的混合液加入至高速搅拌器中；开启高速搅拌器，一边搅拌一边加入提前准备好的两性离子表面活性剂油酸酰胺丙基甜菜碱1.5g和低分子醇2.3g的混合液，继续高速剪切充分，制得含有温度稳定剂的清洁型泡沫压裂液。

根据图2所示，在70℃下，使用流变仪测试其黏温曲线，通过与图1对比，添加泡沫稳定剂APG810后，在70℃时，粘度可以稳定在75mPa·s。粘度得到明显的提高。

实施例3：

配制250g含有温度稳定剂的清洁型泡沫压裂液的具体步骤：首先将5g粘土稳定剂氯化钾加入至238g水中，在烧杯中搅拌至完全溶解，配制为盐溶液；然后向盐水中加入1.4g阴离子表面活性剂AOS，0.5g泡沫稳定剂APG810，继续搅拌至阴离子表面活性剂与泡沫稳定剂均匀溶解，并将得到的混合液加入至高速搅拌器中；开启高速搅拌器，一边搅拌一边加入提前准备好的两性离子表面活性剂油酸酰胺丙基甜菜碱2.0g和低分子醇3.0g的混合液，继续高速剪切充分，制得含有温度稳定剂的清洁型泡沫压裂液。

根据图3所示，在90℃下，使用流变仪测试其黏温曲线，对比图2可以看出，提高两性离子表面活性剂油酸酰胺丙基甜菜碱至0.8％，在90℃时泡沫依然稳定。

实施例4

配制250g复合阴离子表面活性剂清洁泡沫压裂液的具体步骤：首先将5g粘土稳定剂氯化钾加入至238g水中，在烧杯中搅拌至完全溶解，配制为盐溶液；然后向盐水中加入1.4g阴离子表面活性剂AOS，0.5g阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，0.5g泡沫稳定剂APG810，继续搅拌至阴离子表面活性剂与泡沫稳定剂均匀溶解，并将得到的混合液加入至高速搅拌器中；开启高速搅拌器，一边搅拌一边加入提前准备好的两性离子表面活性剂油酸酰胺丙基甜菜碱2.0g和低分子醇3.0g的混合液，继续高速剪切充分，制得含有温度稳定剂的清洁型泡沫压裂液。

根据图4所示，在90℃下，使用流变仪测试其黏温曲线，根据图4所示，加入阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠后，泡沫压裂液在90℃，粘度可以稳定在100mPa·s。泡沫压裂液的粘度、耐温性能有了明显的提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种清洁型空气泡沫压裂液，其特征在于：包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.4％-1.5％的两性离子表面活性剂，0.3％-2.0％的复合阴离子表面活性剂，0.0％-0.5％的泡沫稳定剂，0.5％-3.0％的粘土稳定剂，0.6％-2.0％的低分子醇，余量为水；

其中，所述的两性离子表面活性剂为油酸酰胺丙基甜菜碱；所述复合阴离子表面活性剂为α-烯基磺酸盐与十二烷基苯磺酸钠一种或两种混合物；所述的泡沫稳定剂为烷基糖苷；所述的粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵、氯化钙、氯化镁的一种或多种混合物；所述的低分子醇为异丙醇、乙醇的一种或多种混合物。

2.根据权利要求1所述的一种清洁型空气泡沫压裂液，其特征在于：所述油酸酰胺丙基甜菜碱为0.4％-1.5％，α-烯基磺酸盐为0.3％-1.5％。

3.根据权利要求1所述的一种清洁型空气泡沫压裂液，其特征在于：所述十二烷基苯磺酸钠为0.0％-0.5％。

4.根据权利要求1所述的一种清洁型空气泡沫压裂液，其特征在于：所述烷基糖苷为0.0％-0.4％。