CN111592870A - 复合清洁压裂液、制备方法及其在油气田压裂中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属清洁压裂液领域，尤其涉及一种含有具嵌段型低分子量聚合物和粘弹性表面活性剂复合体系的复合清洁压裂液、制备方法及其在油气田压裂中的应用，以重量百分含量计，包括：粘弹性氧化胺型表面活性剂0.2～2%；嵌段型聚合物0.2～2%；盐0～4%；其余加水至100％。粘弹性氧化胺型表面活性剂为烷基氧化胺、烷基酰胺氧化胺、油酸酰胺丙基氧化胺或芥酸酰胺丙基氧化胺；所述烷基为碳链长度为18～24的直链烷基。本发明复合清洁压裂液具有较好的抗盐性，较高的增稠性和良好的粘弹性。
Description
技术领域
本发明属清洁压裂液领域，尤其涉及一种含有具嵌段型低分子量聚合物和粘弹性表面活性剂复合体系的复合清洁压裂液、制备方法及其在油气田压裂中的应用。
背景技术
世界油气田低渗透层储量丰富，但其自然产能低或根本无自然产能，不经过压裂增产改造提高单井产量，难以获得经济开发价值。应用压裂液技术开采这类油藏意义重大，压裂液的主要功能是含粘弹性液体携支掌剂带入压开地层，增加渗透率以使油气增产。
压裂液水化后的残渣多少直接影响压裂效果的高低。常用压裂液为高分子瓜胶聚糖类或其改性产品，此类压裂液含残渣量仍偏高。其残渣来源于天然聚合物本身的不溶物和与金属交联后未完全破胶产物。这些残留物均会对压裂裂缝支撑带渗透率和地层渗透率造成难以恢复的伤害，严重影响压裂增产效果。
清洁压裂液包括如粘弹性表面活性剂，粘弹性表面活性剂是分子缔合聚集的结果，其应用于油气田压裂液，遇油后，聚集状态改变，变成球状低粘度液体，自动破胶，且由于其为小分子无残渣，对地层伤害小；粘弹性表面活性剂压裂液现场施工简单，不需要过多的设备，无需交联剂，破胶剂和其他助剂，因此，有其独特的优点。美国专利5,551,516中公开了一种粘弹性表面活性剂基压裂液，在该压裂液中，与阳离子表面活性剂一起使用的还有如氯化钾或氯化铵的水溶性的无机盐和类似水杨酸钠的有机盐或醇作为稳定剂。美国专利5,964,295、6,435,277、6,412,561公开了使用粘弹性表面活性剂基压裂液的组成类型和使用方法。美国专利6,703,352公开了一种含碳链长12～24的单链两性表面活性剂与无机盐、有机盐的复配成分。CN1285700C公开了一种清洁压裂液的配方，由十八个碳原子的不饱和脂肪酸盐和盐水混合或十八个碳原子的脂肪酸、无机碱和盐水混合。CN1752173A公开了一种清洁压裂液添加剂，其组成为长碳链烷基季铵盐、长碳链烷基二甲基氧化胺、水杨酸盐、乙二醇醚、低碳醇、水。CN101775276A公开了一种可在较高地层温度条件下使用的压裂液制备方法，其包含Gemini阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、电解质盐、反离子盐、助溶剂和水等。CN102181279A公开了一种多亲水基的阳离子季铵盐型表面活性剂压裂液。
尽管粘弹性表面活性剂类压裂液具有无残渣、对地层伤害小等诸多优点，但其要求较高的使用浓度（4%），相应的成本较高，CN104694114A公开了一种超分子清洁压裂液，包含两性表面活性剂，疏水基阴离子聚合物，其表面活性剂浓度大幅降低，根据超分子自组装原则，使用分子间的相互作用力作为工具，把具有特定的结构和功能的组分或建筑模块按照一定的方式组装成的超分子化合物，超分子物质是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体。 但是此体系抗盐性不很好，并且对于表面活性剂浓度范围很敏感。因此，还需要更有效广范适用的体系。
发明内容
本发明旨在克服现有技术不足之处而提供一种复合清洁压裂液，其为含有粘弹性表面活性剂与嵌段聚合物等组成的复合体系，具有较低浓度下即可实现较高的增稠性、粘弹性及抗盐性，可降低粘弹性表面活性剂的用量，且流变性和携砂效果理想。
本发明的另一目的在于提供一种复合清洁压裂液的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种复合清洁压裂液在油气田压裂中的应用。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种复合清洁压裂液，以该压裂液的总重量为基准，重量百分含量计，包括：
粘弹性氧化胺型表面活性剂0.2～2%；
嵌段型聚合物0.2～2%；
盐 0～4%；
其余加水至100％。
作为一种优选方案，本发明所述粘弹性表面活性剂为粘弹性氧化胺型表面活性剂。
进一步地，本发明所述粘弹性氧化胺型表面活性剂为烷基氧化胺、烷基酰胺氧化胺、油酸酰胺丙基氧化胺或芥酸酰胺丙基氧化胺。进一步地，本发明所述烷基为碳链长度为18～24的直链烷基。
进一步地，本发明所述嵌段型聚合物为由疏水基与亲水基形成的二嵌段聚合物。
进一步地，本发明所述疏水基为聚苯乙烯共聚而成，分子量在8000～30000；所述亲水基为聚丙烯酸，分子量在8000～30000；所述亲水基含量占总分子量的20～60%。
进一步地，本发明所述盐为KCl、氯化铵、季胺盐中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，本发明将粘弹性表面活性剂、嵌段聚合物、盐与水按所述重量百分含量，混合溶解搅拌均匀，即得目的产物。
上述复合清洁压裂液在油气田压裂中的应用。
本发明提供的压裂液为包含粘弹性氧化胺型表面活性剂与嵌段聚合物等组成的复合体系，与传统的聚合物压裂液相比，本发明的压裂液在较低的浓度下就可以得到较高的增稠和粘弹性，和抗盐性，并获得更好的流变性和携砂效果。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的技术方案和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例
嵌段聚合物为PS-PAA，其中PS为聚苯乙烯，PAA为聚丙烯酸。粘弹性表面活性剂为油酸酰胺丙基氧化胺（OAO），芥酸酰胺丙基氧化胺（EAO），其液体配比组成为下表1。其中PS10K-PAA10K的PS和PAA分子量分别为10000。 PS10K-PAA3K的PS和PAA分子量分别为10000和3000。
聚合物为固体有效含量，聚合物加入水中分散，搅拌溶解，再加入粘弹性表面活性剂（有效含量为30%的浓缩液体），其配方中比例均为有效含量，剩余水平衡为100%。复配后，液体成胶状。
表1复合压裂液配比
在Anton Parr MRC302流变仪上，测试上述不同组成的粘度。90℃下粘度测试结果如下：
表2复合压裂液粘度（mPa.s）
由上表可以看出，配方体系含2%KCl盐溶液时粘度仍然可保持较高，整体体系抗盐性良好。加入粘弹性表面活性剂复配后液体粘度大幅增加，而0.5%粘弹性表面活性剂本身粘度都在5 mPa.s.以下，因此复合液体体系有明显的协同增效效果。此外，碳链长的芥酸（C22）比短链的油酸（C18）增稠效果更明显。石油行业标准要求是170 s-1下粘度大于100 mPa.s,因此体系可满足压裂携砂要求。
复合压裂液对岩心伤害通过岩心流动实验测定，岩心为5.11cm长，2.49cm直径，10.2%孔隙度，0.70毫达西。岩心先抽真空饱和油。实验在80℃下进行。首先用饱和盐水正向驱建立基线，然后用破胶的压裂液反向驱2小时，最后再用饱和盐水正向驱，岩心保留渗透率在稳定的流动速度下测定出见表3所示。可以看出，岩心渗流率降低低于2%。
表 3 压裂液岩心渗透率测试
| 压裂液 | 通过压裂液前饱和盐水渗透率（mD） | 通过压裂液后饱和盐水渗透率（mD） | 伤害率 % |
| 配方2 | 1.2 | 1.18 | 2% |
| 配方5 | 1.2 | 1.2 | 0% |
本发明的复合压裂液在油气田压裂中应用时，可以参照现有技术中的其他压裂液的应用方式，本发明不再进行赘述。
另一方面，本发明还提供了一种油气田压裂方法，其中是使用本发明所述的复合压裂液。除使用本发明所述的复合压裂液外，油气田压裂方法的其他操作可以参照所属领域的现有技术进行。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种复合清洁压裂液，其特征在于，以重量百分含量计，包括：
粘弹性表面活性剂0.2～2%；
嵌段型聚合物0.2～2%；
盐 0～4%；
其余加水至100％。
2.根据权利要求1所述的复合清洁压裂液，其特征在于：所述粘弹性表面活性剂为粘弹性氧化胺型表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的复合清洁压裂液，其特征在于：所述粘弹性氧化胺型表面活性剂为烷基氧化胺、烷基酰胺氧化胺、油酸酰胺丙基氧化胺或芥酸酰胺丙基氧化胺。
4.根据权利要求3所述的复合清洁压裂液，其特征在于：所述烷基为碳链长度为18～24的直链烷基。
5.根据权利要求4所述的复合清洁压裂液，其特征在于：所述嵌段型聚合物为由疏水基与亲水基形成的二嵌段聚合物。
6.根据权利要求5所述的复合清洁压裂液，其特征在于：所述疏水基为聚苯乙烯共聚而成，分子量在8000～30000；所述亲水基为聚丙烯酸，分子量在8000～30000；所述亲水基含量占总分子量的20～60%。
7.根据权利要求6所述的复合清洁压裂液，其特征在于：所述盐为KCl、氯化铵、季胺盐中的一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求1～6任一所述复合清洁压裂液的制备方法，其特征在于：将粘弹性表面活性剂、嵌段聚合物、盐与水按所述重量百分含量，混合溶解搅拌均匀，即得目的产物。
9.一种如权利要求1～7所述复合清洁压裂液在油气田压裂中的应用。
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