CN114350338A - 一种即配即用环保乳液压裂液及其制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即配即用环保乳液压裂液及其制备方法、使用方法，所述乳液压裂液由以下质量百分比的组分组成：丙烯酰胺为20～30%，硫酸钠为3～7%，分散剂为3～5%，引发还原剂为0.3～0.8%，乳化剂为5～10%，表面活性剂为1～3%，其余为油；本发明的乳液压裂液使用时，将乳液压裂液加入到水中进行配置，乳液压裂液的质量百分比为0.3～2%，短时间内温度和粘度就可稳定，完全满足石油行业对乳液压裂液耐温耐剪切性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采过程中对储层压裂改造技术领域，具体涉及一种即配即用环保乳液压裂液及其制备方法、使用方法。
背景技术
在油气田开采过程中，常使用到水力压裂对储层进行改造，以得到对油气有良好渗透效果的裂缝，根据压裂液在不同阶段起到不同的作用，常将压裂液分为前置液、携砂液、顶替液。前置液主要作用是承压后对地层造缝，通常在前置液中需加入降滤失剂以提高压裂效率，携砂液的主要作用是将支撑剂（一种高强度的球形颗粒如陶粒和石英砂）带入裂缝中，携砂液需要有一定的粘度，一般要加入增稠剂来保证携砂效果，而顶替液的作用是将井筒内携砂液全部替入到裂缝中，在传统的压裂施工中三种液体有较大的不同，需要分别配制和更换液体，对施工造成不便。
近年来，随着国家对环保的重视，常规的瓜胶压裂液体系由于破胶残渣多、对地层伤害较大等原因逐渐被生物乳液压裂液替代，生物乳液压裂液不仅具有对地层伤害低、残渣含量少等优点，破胶液还可以替代清水重复利用进行再次配液，大大缓解了环保压力。如专利号为CN111100623A的公布的一种天然气生物乳液压裂液及其制备方法和应用，利用丙烯酸、丙烯酰胺等聚合物单体制备了可在地层温度60℃、矿化度15000 ppm内使用的天然气开采使用生物乳液压裂液，如专利号为CN109735320A公布的一种可回收的生物复合乳液压裂液及制备方法和使用方法，利用聚合物单体制备了可在70℃～130℃范围内使用。目前已有相关乳液压裂液在陆续投入试用，但普遍存在乳液与水混配时在水中溶解慢，甚至出现聚合物颗粒，影响了配液效率，增加了一定的施工风险。
发明内容
本发明提供一种即配即用环保乳液压裂液及其制备方法、使用方法，以解决现有的乳液压裂液存在乳液与水混配时在水中溶解慢，甚至出现聚合物颗粒，影响了配液效率的问题。
本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种即配即用环保乳液压裂液，由以下质量百分比的组分组成：丙烯酰胺为20～30%，硫酸钠为3～7%，分散剂为3～5%，引发还原剂为0.3～0.8%，乳化剂为5～10%，表面活性剂为1～3%，其余为油。
进一步地，所述分散剂为聚乙烯基甲醚、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种。
进一步地，所述引发还原剂为过硫酸钾和七水硫酸亚铁混合物，所述过硫酸钾和七水硫酸亚铁的质量比为1:1。
进一步地，所述乳化剂为碳链长度为C12～C18的长链脂肪醇聚氧乙烯醚。
进一步地，所述表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚。
进一步地，所述油为柴油、白油中的一种或两种。
本发明还提供了一种即配即用环保乳液压裂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为1～2h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
本发明还提供了一种即配即用环保乳液压裂液的使用方法，使用时，将乳液压裂液加入到清水中进行搅拌配置获得压裂液，乳液压裂液的质量百分比为0.3～2%；根据压裂液的使用温度，将乳液压裂液可配置成不同浓度的压裂液。本发明的乳液压裂液与水搅拌搅拌混合，10s内起粘，且溶解均匀。
进一步地，所述压裂液的使用环境温度为40～60℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.3～0.5%；
所述压裂液的使用环境温度为60～90℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.5～0.8%；
所述压裂液的使用环境温度为90～120℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.8～1.5%；
所述压裂液的使用环境温度为120～150℃时，乳液压裂液的质量百分比为1.5～2%。
进一步地，所配置的压裂液经使用且破胶后的反排液可代替清水进行乳液压裂液的二次配置使用。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
该发明的乳液压裂液使用温度范围广，在150℃温度以下环境内都可使用，遇水溶解速度快，配置的压裂液液体均一，粘度稳定，溶解后无明显不溶颗粒物，降低了施工风险，同时，可在返排液中二次配液，节水减排，对环境友好。
附图说明
图1是是本发明的乳液压裂液配置为质量分数为1%的压裂液（a）和加入压裂砂后的（b）效果；
图2是本发明的乳液压裂液加清水配置为质量分数为1%的压裂液的流变实验图；
图3是将返排液代替清水，将本发明的乳液压裂液配置成质量分数为1.5%的压裂液的流变实验图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例的乳液压裂液由以下质量百分比的原料制备：丙烯酰胺为20%，硫酸钠为3%，分散剂为3%，引发还原剂为0.3%，乳化剂为5%，表面活性剂为1%，余量为柴油。分散剂为聚乙烯基甲醚，引发还原剂为质量比为1:1的过硫酸钾与七水硫酸亚铁的混合物，乳化剂为C12长链脂肪醇聚氧乙烯醚，表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为1h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
实施例2
本实施例的乳液压裂液由以下质量百分比的原料制备：丙烯酰胺为30%，硫酸钠为7%，分散剂为5%，引发还原剂为0.8%，乳化剂为10%，表面活性剂为3%，余量为白油。分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮，引发还原剂为质量比为1:1的过硫酸钾与七水硫酸亚铁的混合物，乳化剂为C14长链脂肪醇聚氧乙烯醚，表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为2h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
实施例3
本实施例的乳液压裂液由以下质量百分比的原料制备：丙烯酰胺为25%，硫酸钠为5%，分散剂为5%，引发还原剂为0.5%，乳化剂为8%，表面活性剂为2%，余量为油。分散剂为聚乙烯基甲醚、聚乙烯基吡咯烷酮的等质量比混合物，引发还原剂为质量比为1:1的过硫酸钾与七水硫酸亚铁的混合物，乳化剂为C16长链脂肪醇聚氧乙烯醚，表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚，所述油为柴油与白油质量比为1:1混合物。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为1.5h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
实施例4
本实施例的乳液压裂液由以下质量百分比的原料制备：丙烯酰胺为26%，硫酸钠为6%，分散剂为3%，引发还原剂为0.6%，乳化剂为7%，表面活性剂为2%，余量为白油。分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮，引发还原剂为质量比为1:1的过硫酸钾与七水硫酸亚铁的混合物，乳化剂为C18长链脂肪醇聚氧乙烯醚，表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为1.5h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
实施例5
本实施例的乳液压裂液由以下质量百分比的原料制备：丙烯酰胺为25%，硫酸钠为5%，分散剂为5%，引发还原剂为0.4%，乳化剂为7%，表面活性剂为2%，余量为油。分散剂为聚乙烯基甲醚、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种，引发还原剂为质量比为1:1的过硫酸钾与七水硫酸亚铁的混合物，乳化剂为C14长链脂肪醇聚氧乙烯醚，表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚，所述油为质量比为1:1的柴油、白油混合物。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为1.8h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
实施例6
本实施例的乳液压裂液由以下质量百分比的原料制备：丙烯酰胺为26%，硫酸钠为6%，分散剂为4%，引发还原剂为0.6%，乳化剂为8%，表面活性剂为2%，余量为柴油。分散剂为聚乙烯基甲醚，引发还原剂为质量比为1:1的过硫酸钾与七水硫酸亚铁的混合物，乳化剂为C14长链脂肪醇聚氧乙烯醚，表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚，所述油为。
本实施例的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为2h。
步骤2：调制乳液：反应完成后，依次向反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
本发明的乳液压裂液，在使用时，将乳液压裂液加入到清水中进行搅拌配置获得压裂液，乳液压裂液的质量百分比为0.3～2%；根据压裂液的使用温度，将乳液压裂液可配置成不同浓度的压裂液。本发明的乳液压裂液与水搅拌搅拌混合，10s内起粘，且溶解均匀。所配置的压裂液经使用，破胶后的反排液可代替清水进行乳液压裂液的二次配置使用。
当压裂液的使用环境温度为40～60℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.3～0.5%；
当压裂液的使用环境温度为60～90℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.5～0.8%；
当压裂液的使用环境温度为90～120℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.8～1.5%；
当压裂液的使用环境温度为120～150℃时，乳液压裂液的质量百分比为1.5～2%。
实验验证：
图1是是本发明的乳液压裂液配置为质量分数为1%的压裂液（a）和加入压裂砂后的（b）效果，可以看到乳液压裂液与水混配后的液体均一，悬砂效果良好。
图2是本发明的乳液压裂液与清水配置为质量分数为1%的压裂液进行流变实验，在170s-1剪切速率、90℃恒温剪切90min后，压裂液的粘度平稳在50mPa•s。图3是压裂液破胶反排液替代清水进行二次配液，可以看到将本发明的乳液压裂液加入反排液配置成质量分数为1.5%的压裂液，经170s-1剪切速率、90℃恒温剪切90min的流变实验后，粘度值稳定在60mPa•s左右，大于等于50mPa•s，完全满足石油行业对压裂液耐温耐剪切性能的要求。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (10)
1.一种即配即用环保乳液压裂液，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：丙烯酰胺为20～30%，硫酸钠为3～7%，分散剂为3～5%，引发还原剂为0.3～0.8%，乳化剂为5～10%，表面活性剂为1～3%，其余为油。
2.根据权利要求1所述的一种即配即用环保乳液压裂液，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯基甲醚、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种即配即用环保乳液压裂液，其特征在于，所述引发还原剂为过硫酸钾和七水硫酸亚铁混合物。
4.根据权利要求1所述的一种即配即用环保乳液压裂液，其特征在于，所述乳化剂为长链脂肪醇聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求1所述的一种即配即用环保乳液压裂液，其特征在于，所述表面活性剂为全氟己基乙醇聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求1所述的一种即配即用环保乳液压裂液，其特征在于，所述油为柴油、白油中的一种或两种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种即配即用环保乳液压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制备反应液：向油内加入丙烯酰胺、硫酸钠、引发还原剂，在氮气保护下搅拌反应，反应温度为60℃，反应时间为1～2h；
步骤2：调制乳液：反应完成后，在反应液内加入乳化剂、分散剂、表面活性剂，搅拌冷却后得到乳液压裂液。
8.根据权利要求1～6任一项所述的一种即配即用环保乳液压裂液的使用方法，其特征在于，使用时，将乳液压裂液加入到水中进行配置压裂液，乳液压裂液的质量百分比为0.3～2%。
9.根据权利要求8所述的一种即配即用环保乳液压裂液的使用方法，其特征在于，所述压裂液的使用环境温度为40～60℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.3～0.5%；
所述压裂液的使用环境温度为60～90℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.5～0.8%；
所述压裂液的使用环境温度为90～120℃时，乳液压裂液的质量百分比为0.8～1.5%；
所述压裂液的使用环境温度为90～150℃时，乳液压裂液的质量百分比为1.5～2%。
10.根据权利要求8所述的一种即配即用环保乳液压裂液的使用方法，其特征在于，所述压裂液破胶后的反排液代替水可加入乳液压裂液后再次配置使用。
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2022
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