CN110938419A - 一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田压裂技术领域，具体涉及一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂及其制备方法。本发明由质量百分比的液态粘弹性表面活性剂5％‑10％，长链烷基表面活性剂40％‑50％，醇20％‑30％，水溶性无机盐5％‑10％，水溶性有机盐10％‑20％，pH调节剂2％‑10％，其余为水组成。本发明在‑10℃至常温环境条件下保持可流动均匀液体状态，与1‑2℃冰水混合20‑40s可交联形成压裂液。本发明呈液态，具有低冻点、可直接混配、返排液可回收再利用等优势，解决液态清洁压裂液稠化剂冬季凝固问题，保障秋冬季寒冷季节压裂施工。

Description

一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油气田压裂技术领域，具体涉及一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂及其制备方法。

背景技术

自各油田不断加大油气勘探开发水平以来，油田根据生产实际，全面开展钻井压裂冬季施工，不断提升致密油气层改造技术水平。地处北方的油田，秋冬季节天气寒冷，气温普遍在0℃以下，甚至低至-20℃。液态可回收清洁压裂液稠化剂易出现：①液态可回收清洁压裂液稠化剂低温(＜10℃)下分层、沉淀、凝固现象，泵送困难；②在低温(1-2℃)冰水中，液态可回收清洁压裂液稠化剂交联延迟时间＞3min，不能满足现场压裂施工的技术要求；③低温(1-2℃)冰水中，液态可回收清洁压裂液粘度低，携砂能力差。目前主要解决技术途径有：①配备保温罐，②蒸汽加热方式，但是均存在施工效率低、效果差、成本高等难题。因此，要解决北方油田秋冬季节天气寒冷时节压裂施工难题，只有大幅度降低液态可回收清洁压裂液稠化剂凝固点，提高液态可回收清洁压裂液稠化剂低温交联性能，才能从根源上解决这一难题，保障秋冬季节压裂施工。

发明内容

本发明提供了一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂及其制备方法，目的之一在于提供一种在＜10℃的低温环境下，能够流动均匀液体状态，不分层、无沉淀且不凝固，从而满足现场混砂车比例泵泵送要求的压裂液稠化剂及其制备方法；目的之二在于提供一种施工结束后现场无残留液体且无污水排放的压裂液稠化剂及其制备方法；目的之三在于提供一种能够直接混配连续施工，降低劳动强度且简化压裂工序、提高施工效率的压裂液稠化剂及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，包括如下各组分的质量百分比为：液态粘弹性表面活性剂5％-10％，长链烷基表面活性剂40％-50％，醇20％-30％，水溶性无机盐5％-10％，水溶性有机盐10％-20％，pH调节剂2％-10％，其余为水。

所述的液态粘弹性表面活性剂是C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺、C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱中的一种、两种或多种混合而成。

所述的C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺和C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱是月桂酸、硬脂酸、椰油酸、油酸、花生油酸、芥酸、棕榈酸一种、两种或多种的衍生物混合而成。

所述的长链烷基表面活性剂是C12-C16长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的一种、两种或多种混合而成。

所述的醇是由甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种、两种或多种混合而成。

所述的水溶性无机盐可以是水溶性氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙中的一种、两种或多种混合而成。

所述的水溶性有机盐可以是水溶性甲酸钠、草酸钠、苯磺酸钠、水杨酸钠、中的一种、两种或多种混合而成。

所述的pH调节剂是柠檬酸、草酸、乳酸、醋酸中的一种、两种或多种混合而成。

一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法，包括如下步骤

步骤一：按配比称取组分并混合

按照液态粘弹性表面活性剂5％-10％、长链烷基表面活性剂40％-50％、醇20％-30％、水溶性无机盐5％-10％、水溶性有机盐10％-20％、pH调节剂2％-10％、其余为水称取各组分，并将称取的各配比组分进行混合；

步骤二：配置压裂液稠化剂

将步骤一配置好的混合物，按照1％-5％的低冻点清洁压裂液稠化剂与95％-99％冰水混合搅拌20-40s，即交联形成压裂液。

所述步骤二中的冰水水温为1～2℃。

有益效果：

1、本发明提供的低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，在＜10℃的低温环境下能够流动均匀液体状态，不分层、无沉淀且不凝固，可以用比例泵泵送，满足现场压裂施工技术需求，解决了常规传统的表面活性剂压裂液低温条件下凝固、析出、沉淀，现场冬季施工比例泵无法泵送的难题。

2、本发明提供的低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，在水温为1～2℃的冰水中20-40s即可迅速交联形成压裂液，满足现场压裂施工技术需求，解决了常规传统的表面活性剂压裂液在水温为1～2℃的冰水中不溶解、不增粘或交联时间长(＞10min)的难题，保障冬季施工过程中压裂液迅速增粘携砂。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明压裂液流变性能测试结果示意图；

图2是本发明在常温条件下的状态图；

图3是本发明在-5℃条件下的状态图；

图4是本发明在冰水中的交联状态图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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做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。

实施例一：

一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，包括如下各组分的质量百分比为：液态粘弹性表面活性剂5％-10％，长链烷基表面活性剂40％-50％，醇20％-30％，水溶性无机盐5％-10％，水溶性有机盐10％-20％，pH调节剂2％-10％，其余为水。

优选的是所述的液态粘弹性表面活性剂是C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺、C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱中的一种、两种或多种混合而成。

优选的是所述的C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺和C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱是月桂酸、硬脂酸、椰油酸、油酸、花生油酸、芥酸、棕榈酸一种、两种或多种的衍生物混合而成。

优选的是所述的长链烷基表面活性剂是C12-C16长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的一种、两种或多种混合而成。

优选的是所述的醇是由甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种、两种或多种混合而成。

优选的是所述的水溶性无机盐可以是水溶性氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙中的一种、两种或多种混合而成。

优选的是所述的水溶性有机盐可以是水溶性甲酸钠、草酸钠、苯磺酸钠、水杨酸钠、中的一种、两种或多种混合而成。

优选的是所述的pH调节剂是柠檬酸、草酸、乳酸、醋酸中的一种、两种或多种混合而成。

在实际使用时，本发明在-10℃至常温环境条件下静置，保持可流动均匀液体状态，不分层、沉淀、凝固，满足现场混砂车比例泵泵送要求。当本发明与水温为1-2℃冰水混合，搅拌20-40s，粘度即可达到10-30mPa·s，交联形成的压裂液满足压裂携砂的技术需求。本发明不需要提前配液、不需要连续混配车，实现直接混配连续施工，施工结束后现场无残留液体；降低劳动强度，简化压裂工序，提高施工效率。本发明能够利用现场压裂返排液重复配制，现场无污水排放，解决现场返排液难处理难题。

本发明减少稠化剂中水的质量百分比，降低冰点；提高水中盐离子质量百分比，进一步降低稠化剂中水的冰点；加入油水互溶剂，提高粘弹性表面活性剂的溶解性能，阻止表面活性剂组分在低温条件下析出，从而研发出一种低冻点液态清洁压裂液稠化剂；该稠化剂配制的压裂液破胶后，破胶液中的残留表面活性剂组分不影响再次加入的稠化剂后的压裂液的交联性能，其中残留的少量破胶剂对压裂液再次交联液不影响，因此得到了一种一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂。

实施例二：

一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法，包括如下步骤

步骤一：按配比称取组分并混合

按照液态粘弹性表面活性剂5％、长链烷基表面活性剂40％、醇20％、水溶性无机盐5％、水溶性有机盐20％、pH调节剂2％、其余为水称取各组分，并将称取的各配比组分进行混合；

步骤二：配置压裂液稠化剂

将步骤一配置好的混合物，按照1％的低冻点清洁压裂液稠化剂与99％冰水混合搅拌40s，即交联形成压裂液。

优选的是所述步骤二中的冰水水温为2℃。

在实际使用时，本发明与水温为2℃冰水混合，搅拌20s，粘度即达到了10-30mPa·s，交联形成的压裂液满足压裂携砂的技术需求。本发明不需要提前配液、不需要连续混配车，实现直接混配连续施工，施工结束后现场无残留液体；本发明降低了劳动强度，简化了压裂工序，提高了施工效率。本发明能够利用现场压裂返排液重复配制，现场无污水排放，解决现场返排液难处理难题。

实施例三：

一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法

1、低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂

由5％液态粘弹性表面活性剂，40％长链烷基表面活性剂，20％醇，10％水溶性无机盐，10％水溶性有机盐，2％pH调节剂，13％水组成。

所述的液态粘弹性表面活性剂是C20不饱和碳链烷基氧化胺、C20不饱和碳链烷基甜菜碱中的一种、两种或多种。

所述的表长链烷基面活性剂是C12长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的一种、两种或多种。

所述的醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种、两种或多种。

所述的盐是水溶性氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙中的一种、两种或多种。

所述的水溶性有机盐是水溶性甲酸钠、草酸钠、苯磺酸钠、水杨酸钠、乙二胺四乙酸钠中的一种、两种或多种。

所述的pH调节剂是柠檬酸、草酸、乳酸、醋酸中的一种、两种或多种。

2、利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液

以制备形成的压裂液总溶液质量计，其中：低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂占1％，余量为清水；

按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将稠化剂加入冰水混合液体即冰水温度＝2℃中，搅拌30s，即形成了低冻点液态可回收清洁压裂液，该压裂液能够作为低粘度滑溜水压裂液进行施工。

实施例四：

一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法

1、低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂

由6％液态粘弹性表面活性剂，45％长链烷基表面活性剂，20％醇，5％水溶性无机盐，12％水溶性有机盐，4％pH调节剂，8％水组成。

所述的液态粘弹性表面活性剂是C16不饱和碳链烷基氧化胺、C16不饱和碳链烷基甜菜碱混合而成。

所述的长链烷基面活性剂是C12长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的两种混合而成。

所述的醇是由甲醇、乙醇和乙二醇混合而成。

所述的盐是水溶性氯化钠、氯化钾、氯化铵和氯化钙中混合而成。

所述的水溶性有机盐可以是水溶性甲酸钠、草酸钠、苯磺酸钠和水杨酸钠混合而成。

所述的pH调节剂可以是柠檬酸。

2、利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液

以制备形成的压裂液总溶液质量计，其中：低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂占5％，余量为清水；

按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将稠化剂加入冰水混合液体即冰水温度＝1℃中，搅拌20s，即可形成低冻点液态可回收清洁压裂液，该压裂液可以作为中高粘度压裂液携砂液施工。

实施例五：

一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法

1、低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂

由8％液态粘弹性表面活性剂，40％长链烷基表面活性剂，25％醇，5％水溶性无机盐，10％水溶性有机盐，3％pH调节剂，9％水组成。

所述的液态粘弹性表面活性剂是C20不饱和碳链烷基氧化胺、C20不饱和碳链烷基甜菜碱中的五种混和而成。

所述的表长链烷基面活性剂是C12-C16长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的一种、两种或多种。

所述的醇是甲醇合丙三醇两种混合而成。

所述的盐是水溶性氯化铵和氯化钙两种混合而成。

所述的水溶性有机盐是水溶性水杨酸钠和乙二胺四乙酸钠两种混合而成。

所述的pH调节剂是柠檬酸和醋酸两种混合而成。

2、利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液

以制备形成的压裂液总溶液质量计，其中：低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂占1％，余量为清水；

按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将稠化剂加入冰水混合液体即冰水温度＝2℃中，搅拌25s，即形成了低冻点液态可回收清洁压裂液，该压裂液能够作为低粘度滑溜水压裂液进行施工。

实施例六：

一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法

1、低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂

由5％液态粘弹性表面活性剂，50％长链烷基表面活性剂，20％醇，5％水溶性无机盐，10％水溶性有机盐，2％pH调节剂，8％水组成。

所述的液态粘弹性表面活性剂是C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺、C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱中的一种、两种或多种。

所述的表长链烷基面活性剂是C12-C16长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的一种、两种或多种。

所述的醇是乙醇、乙二醇和丙三醇中的三种混合而成。

所述的盐是水溶性氯化钠、氯化铵和氯化钙中的三种混合而成。

所述的水溶性有机盐是水溶性甲酸钠和乙二胺四乙酸钠混合而成。

所述的pH调节剂是草酸、乳酸和醋酸混合而成。

2、利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液

以制备形成的压裂液总溶液质量计，其中：低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂占1％，余量为清水；

按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将稠化剂加入冰水混合液体即冰水温度＝2℃中，搅拌25s，即形成了低冻点液态可回收清洁压裂液，该压裂液能够作为低粘度滑溜水压裂液进行施工。

实施例七：

采用冰点测试仪器，测试稠化剂温度降低过程中出现的现象的具体验证。

(1)低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备

将180g清水置于搅拌器中，按照顺序分别加入350g甲醇，100g甲酸钠，100g水杨酸钠，30g柠檬酸，200g十二烷基三甲基氯化铵，50g油酸酰胺丙基甜菜碱，搅拌至固体完全溶解，得到黄色透明的低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂。

采用冰点测试仪器，测试低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂在温度降低过程中的现象如图2和图3所示，具体数据如下表所示：

(2)低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂压裂液制备

以制备形成的压裂液总溶液质量计，其中：低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂占1％，余量为清水；

按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将稠化剂加入冰水混合液体(温度＝1℃)中，搅拌40s，即可形成低冻点液态可回收清洁压裂液，该压裂液能够作为低粘度滑溜水压裂液施工。

实施例六：

低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂粘度与耐温耐剪切性能测试

(1)低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备

将130g清水置于搅拌器中，按照顺序分别加入180g丙二醇，90g氯化铵，160g水杨酸钠，40g醋酸，320g十六烷基苄基三甲基氯化铵，80g芥酸酰胺丙基甜菜碱，搅拌至固体完全溶解，得到黄色透明的低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂。

(2)低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂压裂液

①冰水中增粘性能

按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将3g稠化剂加入97g冰水混合液体(温度＝2℃)中，搅拌30s，即可形成低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂压裂液，该压裂液可以作为中高粘度压裂液携砂液施工。

低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂在冰水中的交联性能如图4所示。

低冻点液态可回收清洁压裂液粘度与时间的关系，如下表所示

②耐温耐剪切性能

低冻点液态可回收清洁压裂液具有很好的耐温耐剪切性能，在50℃、170s-1下，连续剪切90min粘度保持在50mPa·s以上，其流变曲线如图1所示。

综上所述，本发明具有增稠悬浮特点，提高酸液对裂缝地层的溶蚀和沟通能力。本发明具有暂堵分流转向能力，有效动用低渗层，提高酸化作业的有效性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：包括如下各组分的质量百分比为：液态粘弹性表面活性剂5％-10％，长链烷基表面活性剂40％-50％，醇20％-30％，水溶性无机盐5％-10％，水溶性有机盐10％-20％，pH调节剂2％-10％，其余为水。

2.如权利要求1所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的液态粘弹性表面活性剂是C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺、C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱中的一种、两种或多种混合而成。

3.如权利要求2所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的C16-C22不饱和碳链烷基氧化胺和C16-C22不饱和碳链烷基甜菜碱是月桂酸、硬脂酸、椰油酸、油酸、花生油酸、芥酸、棕榈酸一种、两种或多种的衍生物混合而成。

4.如权利要求1所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的长链烷基表面活性剂是C12-C16长链烷基甜菜碱、季铵盐表面活性剂中的一种、两种或多种混合而成。

5.如权利要求1所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的醇是由甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种、两种或多种混合而成。

6.如权利要求1所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的水溶性无机盐可以是水溶性氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙中的一种、两种或多种混合而成。

7.如权利要求1所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的水溶性有机盐可以是水溶性甲酸钠、草酸钠、苯磺酸钠、水杨酸钠、中的一种、两种或多种混合而成。

8.如权利要求1所述的一种低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂，其特征在于：所述的pH调节剂是柠檬酸、草酸、乳酸、醋酸中的一种、两种或多种混合而成。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法，其特征在于，包括如下步骤

步骤一：按配比称取组分并混合

按照液态粘弹性表面活性剂5％-10％、长链烷基表面活性剂40％-50％、醇20％-30％、水溶性无机盐5％-10％、水溶性有机盐10％-20％、pH调节剂2％-10％、其余为水称取各组分，并将称取的各配比组分进行混合；

步骤二：配置压裂液稠化剂

将步骤一配置好的混合物，按照1％-5％的低冻点清洁压裂液稠化剂与95％-99％冰水混合搅拌20-40s，即交联形成压裂液。

10.如权利要求9所述的一种利用低冻点液态可回收清洁压裂液稠化剂制备压裂液的方法，其特征在于：所述步骤二中的冰水水温为1～2℃。

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