CN110343516A - 一种页岩气专用防膨助排剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种页岩气专用防膨助排剂及其制备方法，其原料按质量百分比如下：氯化钾10‑15%，氯化铵7‑10%，氟碳表面活性剂20‑30%，烷基羧基甜菜碱1‑2%，烷基磺基甜菜碱1‑2%，羟丙基瓜胶3‑5%，氯化胆碱7‑9%，全氟烷基氧化胺7‑9%，阴离子表面活性剂3‑5%，消泡剂3‑5%，氧化剂3‑5%，蒸馏水10‑40%。本发明采用氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水作为制备的原料，可将岩石表面润湿性由55%的水湿接触角调节到83%的中性润湿接触角，具有更加优异的界面性能和防膨胀助排效果，同时采用的防膨胀助排剂原料容易生物降解，降低为环境的污染和水体平衡的破坏。

Description

一种页岩气专用防膨助排剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及页岩气技术领域，具体为一种页岩气专用防膨助排剂，同时本发明还涉及一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法。
背景技术
页岩气是在页岩孔隙和天然裂缝中以游离方式存在、在干酪根和黏土颗粒表面上以吸附状态存在在的天然气。页岩气储层的渗透率非常低，特别是深层产气页岩的基质渗透率通常是以纳达西来计量,，页岩气藏的渗透率级别为0.000001md，纳达西Nano-darcy，而高品质页岩气藏仅为300-500纳达西，由此可见，页岩气藏对入井液体极为挑剔，入井液体的防膨效果不好，对页岩气藏来说是灾难性的，对压裂后效果也是致命的。
现有的页岩气专用防膨助排剂在使用时，其界面性能和防膨胀助排效果一般，同时防膨助排剂也会对环境和水体造成一定的污染和破坏，为此我们提出一种页岩气专用防膨助排剂及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种页岩气专用防膨助排剂及其制备方法，可将岩石表面润湿性由55%的水湿接触角调节到83%的中性润湿接触角，具有更加优异的界面性能和防膨胀助排效果，同时采用的防膨胀助排剂原料容易生物降解，降低为环境的污染和水体平衡的破坏，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种页岩气专用防膨助排剂，其原料按质量百分比如下：氯化钾10-15%，氯化铵7-10%，氟碳表面活性剂20-30%，烷基羧基甜菜碱1-2%，烷基磺基甜菜碱1-2%，羟丙基瓜胶3-5%，氯化胆碱7-9%，全氟烷基氧化胺7-9%，阴离子表面活性剂3-5%，消泡剂3-5%，氧化剂3-5%，蒸馏水10-40%。
优选的，所述氟碳表面活性剂为阳离子类氟碳表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐和硫酸酯盐的混合物，混合比例为1：1。
优选的，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
优选的，所述氧化剂为过硫酸铵，为无色单斜晶体，相对密度为1.982。
本发明还提供一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：取料，将氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水按质量百分比称取，备用；
S2：溶解，将蒸馏水加入到搅拌罐中，在搅拌罐中依次加入氯化钾和氯化铵进行搅拌溶解，搅拌时间10-20min，溶解完全后，获得混合溶液A，备用；
S3：混合，将步骤S2中获得的混合溶液A加入到反应釜中，再依次加入氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺和阴离子表面活性剂，充分混合反应，反应温度在40-60℃，反应时间30-40min；
S4：加料，当步骤S3中的物料充分混合反应完全后，再加入消泡剂和氧化剂，混合搅拌均匀，搅拌时间15-20min，搅拌完全后收集溶液，即制得该页岩气专用防膨助排剂；
S5：包装，将步骤S4中制备的页岩气专用防膨助排剂进行定量灌装，并入库封存。
优选的，所述步骤S2中溶解搅拌的速度为300-500r/min，溶解温度为30-40℃。
优选的，所述步骤S2中反应釜选用的为不锈钢反应釜。
优选的，所述步骤S5中采用的灌装机为全自动液体灌装机，灌装生产能力：2400-3000瓶/时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明严格控制该页岩气专用防膨助排剂及其制备方法，通过严格控制页岩气专用防膨助排剂的各组份的占比以及制备工艺参数，采用氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水作为制备的原料，可将岩石表面润湿性由55%的水湿接触角调节到83%的中性润湿接触角，具有更加优异的界面性能和防膨胀助排效果，同时采用的防膨胀助排剂原料容易生物降解，降低为环境的污染和水体平衡的破坏，适合广泛推广。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种页岩气专用防膨助排剂，其基料质量百分比和具体实施例数据如下表：
实施例1
一种页岩气专用防膨助排剂，其原料按质量百分比如下：氯化钾10%，氯化铵7%，氟碳表面活性剂20%，烷基羧基甜菜碱1%，烷基磺基甜菜碱1%，羟丙基瓜胶3%，氯化胆碱7%，全氟烷基氧化胺7%，阴离子表面活性剂3%，消泡剂3%，氧化剂3%，蒸馏水35%，所述氟碳表面活性剂为阳离子类氟碳表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐和硫酸酯盐的混合物，混合比例为1：1，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种，所述氧化剂为过硫酸铵，为无色单斜晶体，相对密度为1.982。
本发明还提供一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：取料，将氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水按质量百分比称取，备用；
S2：溶解，将蒸馏水加入到搅拌罐中，在搅拌罐中依次加入氯化钾和氯化铵进行搅拌溶解，搅拌时间10min，溶解完全后，获得混合溶液A，备用；
S3：混合，将步骤S2中获得的混合溶液A加入到反应釜中，再依次加入氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺和阴离子表面活性剂，充分混合反应，反应温度在40℃，反应时间30min；
S4：加料，当步骤S3中的物料充分混合反应完全后，再加入消泡剂和氧化剂，混合搅拌均匀，搅拌时间15min，搅拌完全后收集溶液，即制得该页岩气专用防膨助排剂；
S5：包装，将步骤S4中制备的页岩气专用防膨助排剂进行定量灌装，并入库封存。
所述步骤S2中溶解搅拌的速度为300r/min，溶解温度为30℃，所述步骤S2中反应釜选用的为不锈钢反应釜，所述步骤S5中采用的灌装机为全自动液体灌装机，灌装生产能力：2400瓶/时。
实施例2
一种页岩气专用防膨助排剂，其原料按质量百分比如下：氯化钾12%，氯化铵8%，氟碳表面活性剂25%，烷基羧基甜菜碱1%，烷基磺基甜菜碱1%，羟丙基瓜胶3%，氯化胆碱8%，全氟烷基氧化胺8%，阴离子表面活性剂4%，消泡剂4%，氧化剂4%，蒸馏水22%，所述氟碳表面活性剂为阳离子类氟碳表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐和硫酸酯盐的混合物，混合比例为1：1，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种，所述氧化剂为过硫酸铵，为无色单斜晶体，相对密度为1.982。
本发明还提供一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：取料，将氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水按质量百分比称取，备用；
S2：溶解，将蒸馏水加入到搅拌罐中，在搅拌罐中依次加入氯化钾和氯化铵进行搅拌溶解，搅拌时间15min，溶解完全后，获得混合溶液A，备用；
S3：混合，将步骤S2中获得的混合溶液A加入到反应釜中，再依次加入氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺和阴离子表面活性剂，充分混合反应，反应温度在50℃，反应时间35min；
S4：加料，当步骤S3中的物料充分混合反应完全后，再加入消泡剂和氧化剂，混合搅拌均匀，搅拌时间17.5min，搅拌完全后收集溶液，即制得该页岩气专用防膨助排剂；
S5：包装，将步骤S4中制备的页岩气专用防膨助排剂进行定量灌装，并入库封存。
所述步骤S2中溶解搅拌的速度为400r/min，溶解温度为35℃，所述步骤S2中反应釜选用的为不锈钢反应釜，所述步骤S5中采用的灌装机为全自动液体灌装机，灌装生产能力：2700瓶/时。
实施例3
一种页岩气专用防膨助排剂，其原料按质量百分比如下：氯化钾15%，氯化铵10%，氟碳表面活性剂20%，烷基羧基甜菜碱2%，烷基磺基甜菜碱2%，羟丙基瓜胶5%，氯化胆碱9%，全氟烷基氧化胺9%，阴离子表面活性剂5%，消泡剂3%，氧化剂5%，蒸馏水15%，所述氟碳表面活性剂为阳离子类氟碳表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐和硫酸酯盐的混合物，混合比例为1：1，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种，所述氧化剂为过硫酸铵，为无色单斜晶体，相对密度为1.982。
本发明还提供一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：取料，将氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水按质量百分比称取，备用；
S2：溶解，将蒸馏水加入到搅拌罐中，在搅拌罐中依次加入氯化钾和氯化铵进行搅拌溶解，搅拌时间20min，溶解完全后，获得混合溶液A，备用；
S3：混合，将步骤S2中获得的混合溶液A加入到反应釜中，再依次加入氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺和阴离子表面活性剂，充分混合反应，反应温度在60℃，反应时间40min；
S4：加料，当步骤S3中的物料充分混合反应完全后，再加入消泡剂和氧化剂，混合搅拌均匀，搅拌时间20min，搅拌完全后收集溶液，即制得该页岩气专用防膨助排剂；
S5：包装，将步骤S4中制备的页岩气专用防膨助排剂进行定量灌装，并入库封存。
所述步骤S2中溶解搅拌的速度为500r/min，溶解温度为40℃，所述步骤S2中反应釜选用的为不锈钢反应釜，所述步骤S5中采用的灌装机为全自动液体灌装机，灌装生产能力：3000瓶/时。
综上所述：本发明严格控制该页岩气专用防膨助排剂及其制备方法，通过严格控制页岩气专用防膨助排剂的各组份的占比以及制备工艺参数，采用氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水作为制备的原料，可将岩石表面润湿性由55%的水湿接触角调节到83%的中性润湿接触角，具有更加优异的界面性能和防膨胀助排效果，同时采用的防膨胀助排剂原料容易生物降解，降低为环境的污染和水体平衡的破坏，适合广泛推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种页岩气专用防膨助排剂，其特征在于：其原料按质量百分比如下：氯化钾10-15%，氯化铵7-10%，氟碳表面活性剂20-30%，烷基羧基甜菜碱1-2%，烷基磺基甜菜碱1-2%，羟丙基瓜胶3-5%，氯化胆碱7-9%，全氟烷基氧化胺7-9%，阴离子表面活性剂3-5%，消泡剂3-5%，氧化剂3-5%，蒸馏水10-40%。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气专用防膨助排剂，其特征在于：所述氟碳表面活性剂为阳离子类氟碳表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐和硫酸酯盐的混合物，混合比例为1：1。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气专用防膨助排剂，其特征在于：所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种页岩气专用防膨助排剂，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸铵，为无色单斜晶体，相对密度为1.982。
5.一种根据权利要求1所述的页岩气专用防膨助排剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：取料，将氯化钾、氯化铵、氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺、阴离子表面活性剂、消泡剂、氧化剂和蒸馏水按质量百分比称取，备用；
S2：溶解，将蒸馏水加入到搅拌罐中，在搅拌罐中依次加入氯化钾和氯化铵进行搅拌溶解，搅拌时间10-20min，溶解完全后，获得混合溶液A，备用；
S3：混合，将步骤S2中获得的混合溶液A加入到反应釜中，再依次加入氟碳表面活性剂、烷基羧基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、羟丙基瓜胶、氯化胆碱、全氟烷基氧化胺和阴离子表面活性剂，充分混合反应，反应温度在40-60℃，反应时间30-40min；
S4：加料，当步骤S3中的物料充分混合反应完全后，再加入消泡剂和氧化剂，混合搅拌均匀，搅拌时间15-20min，搅拌完全后收集溶液，即制得该页岩气专用防膨助排剂；
S5：包装，将步骤S4中制备的页岩气专用防膨助排剂进行定量灌装，并入库封存。
6.根据权利要求5所述的一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中溶解搅拌的速度为300-500r/min，溶解温度为30-40℃。
7.根据权利要求5所述的一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中反应釜选用的为不锈钢反应釜。
8.根据权利要求5所述的一种页岩气专用防膨助排剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中采用的灌装机为全自动液体灌装机，灌装生产能力：2400-3000瓶/时。
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