CN115651630A - 一种二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用，属于压裂液技术领域，包括以下重量份数的组分：气体二氧化碳20～50份、疏水聚合物0.05～2份、起泡剂0.05～5份、稳泡剂0.01～5份、纳米颗粒0.5～10份和水50～100份。本发明加入疏水聚合物，其能够吸附于气液表面，疏水聚合物之间相互交织在一起提高泡沫液膜的致密性，提高泡沫稳定性及粘弹性，加入纳米颗粒使得二氧化碳气体通过泡沫液膜的能力变弱，加入稳泡剂提高泡沫稳定性，控制各组分的组成和用量，各组分配合作用，提高泡沫稳定性及粘弹性。实施例结果显示，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液的泡沫稳定性达到5h以上，泡沫粘弹性达到0.7N以上。
Description
技术领域
本发明属于压裂液技术领域，具体涉及一种二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用。
背景技术
我国石油天然气资源的特点之一是低渗透、油气层分布广，通常采用压裂手段来提高低渗透油藏资源的开采量，传统水基压裂液在使用过程中存在环境、返排液处理以及常规压裂对水的大量需求等问题，从而在一定程度上限制了其发展。
泡沫压裂技术是针对低压、低渗油层压裂效果不好，水基压裂液对底层伤害较大、排液困难而研发的一项新的压裂工艺，该技术是在常规水基压裂液的基础上加入起泡剂、二氧化碳气体形成泡沫流体，得到以气体为内相，液体为外相的低伤害压裂体系，此体系相比常规水基压裂液具有粘度大、携砂能力强、返排快、对底层伤害小等优点，逐步得到人们的认可，但是现有泡沫压裂液泡沫稳定性及粘弹性较低，使得油气采收率较低，成为制约其应用的瓶颈。
因此，亟需一种泡沫稳定性及粘弹性高的泡沫压裂液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法和应用。本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液具有较高的泡沫稳定性及粘弹性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种二氧化碳泡沫压裂液，包括以下重量份数的组分：气体二氧化碳20～50份、疏水聚合物0.05～2份、起泡剂0.05～5份、稳泡剂0.01～5份、纳米颗粒0.5～10份和水50～100份。
优选地，所述疏水聚合物包括疏水改性聚丙烯酸、疏水改性甲基纤维素和疏水改性羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
优选地，所述起泡剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。
优选地，所述稳泡剂包括月桂酸二乙醇胺、烷基糖苷、十二烷基胺聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
优选地，所述纳米颗粒包括亲水二氧化硅。
优选地，所述纳米颗粒的粒径为10～800nm。
本发明提供了上述技术方案所述二氧化碳泡沫压裂液的制备方法包括：
(1)将疏水聚合物、起泡剂、稳泡剂、纳米颗粒和水混合，得到基液；
(2)向步骤(1)得到的基液中通入气体二氧化碳，得到二氧化碳泡沫压裂液。
优选地，所述步骤(2)中通入气体二氧化碳的气体流速为0.1～0.5L/min。
优选地，所述步骤(2)中通入气体二氧化碳的温度为20～40℃。
本发明还提供了上述技术方案所述二氧化碳泡沫压裂液或按照上述技术方案所述制备方法制备的二氧化碳泡沫压裂液在油气田开采中的应用。
本发明提供了一种二氧化碳泡沫压裂液，包括以下重量份数的组分：气体二氧化碳20～50份、疏水聚合物0.05～2份、起泡剂0.05～5份、稳泡剂0.01～5份、纳米颗粒0.5～10份和水50～100份。本发明加入疏水聚合物，其能够吸附于气液表面，疏水聚合物之间相互交织在一起提高泡沫液膜的致密性，提高泡沫稳定性及粘弹性，加入纳米颗粒使得二氧化碳气体通过泡沫液膜的能力变弱，加入稳泡剂提高泡沫稳定性，控制各组分的组成和用量，各组分配合作用，提高泡沫稳定性及粘弹性。实施例结果显示，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液的泡沫稳定性达到5h以上，泡沫粘弹性达到0.7N以上。
具体实施方式
本发明提供了一种二氧化碳泡沫压裂液，包括以下重量份数的组分：气体二氧化碳20～50份、疏水聚合物0.05～2份、起泡剂0.05～5份、稳泡剂0.01～5份、纳米颗粒0.5～10份和水50～100份。
如无特殊说明，本发明对所述各组分的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的产品即可。
按重量份数计，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液包括气体二氧化碳20～50份，优选为30～50份，更优选为35～50份。本发明将气体二氧化碳的用量限定在上述范围内，能够使得压裂液中具有更多的泡沫。
以气体二氧化碳的质量为20～50份计，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液包括疏水聚合物0.05～2份，优选为0.1～2份，更优选为0.5～2份。在本发明中，所述疏水聚合物优选包括疏水改性聚丙烯酸、疏水改性甲基纤维素和疏水改性羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。在本发明中，所述疏水聚合物能够吸附于气液表面，且疏水聚合物之间相互交织在一起提高泡沫液膜的致密性，提高泡沫稳定性及粘弹性。本发明将疏水聚合物的用量和种类限定在上述范围内，能够进一步提高泡沫稳定性和粘弹性。
以气体二氧化碳的质量为20～50份计，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液包括起泡剂0.05～5份，优选为0.1～5份，更优选为1～5份。在本发明中，所述起泡剂优选包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。在本发明中，所述起泡剂用于形成泡沫。本发明将起泡剂的用量和种类限定在上述范围内，能够使得压裂液具有较好的起泡性能。
以气体二氧化碳的质量为20～50份计，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液包括稳泡剂0.01～5份，优选为0.1～5份，更优选为1～5份。在本发明中，所述稳泡剂优选包括月桂酸二乙醇胺、烷基糖苷、十二烷基胺聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。在本发明中，所述稳泡剂能够在泡沫的液膜表面形成高粘度和高弹性的界面膜，提高泡沫的稳定性和粘弹性。本发明将稳泡剂的用量和种类限定在上述范围内，能够进一步提高泡沫的稳定性和粘弹性。
以气体二氧化碳的质量为20～50份计，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液包括纳米颗粒0.5～10份，优选为1～10份，更优选为2～10份。在本发明中，所述纳米颗粒优选为亲水二氧化硅；所述纳米颗粒的粒径优选为10～800nm，更优选为50～500nm。在本发明中，所述纳米颗粒使得二氧化碳气体通过泡沫液膜的能力变弱，提高泡沫的稳定性。本发明将纳米颗粒的用量、粒径和种类限定在上述范围内，能够较为充分的分散在压裂液体系中，避免团聚，进一步提高泡沫的稳定性。
以气体二氧化碳的质量为20～50份计，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液包括水50～100份，优选为60～100份。本发明将水的用量限定在上述范围内，能够提高压裂液中泡沫含量，并使得其他组分较为充分的分散。
本发明加入疏水聚合物，疏水聚合物之间相互交织在一起提高泡沫液膜的致密性，加入纳米颗粒使得二氧化碳气体通过泡沫液膜的能力变弱，加入稳泡剂提高泡沫稳定性，控制各组分的组成和用量，各组分配合作用，提高泡沫稳定性及粘弹性。
本发明提供了上述技术方案所述二氧化碳泡沫压裂液的制备方法包括：
(1)将疏水聚合物、起泡剂、稳泡剂、纳米颗粒和水混合，得到基液；
(2)向步骤(1)得到的基液中通入气体二氧化碳，得到二氧化碳泡沫压裂液。
本发明将疏水聚合物、起泡剂、稳泡剂、纳米颗粒和水混合，得到基液。
本发明对所述疏水聚合物、起泡剂、稳泡剂、纳米颗粒和水的混合没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的物料混合的方法将各组分混合均匀即可。
得到基液后，本发明向所述基液中通入气体二氧化碳，得到二氧化碳泡沫压裂液。
在本发明中，所述通入气体二氧化碳的气体流速优选为0.1～0.5L/min，更优选为0.2～0.5L/min；所述通入气体二氧化碳的温度优选为20～40℃，更优选为20～30℃。本发明将通入气体二氧化碳的气体流速和温度限定在上述范围内，能够使得压裂液具有更好的起泡效果。
本发明还提供了上述技术方案所述二氧化碳泡沫压裂液或按照上述技术方案所述制备方法制备的二氧化碳泡沫压裂液在油气田开采中的应用。
本发明对所述二氧化碳泡沫压裂液在油气田开采中的应用的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的二氧化碳泡沫压裂液在油气田开采中的应用的技术方案即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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1
本实施例二氧化碳泡沫压裂液，由以下重量份数的组分组成：气体二氧化碳25份、疏水改性羟丙基甲基纤维素0.5份、十二烷基硫酸钠0.5份、烷基糖苷0.5份、亲水二氧化硅(粒径30～100nm)0.5份和水60份；
制备方法为：
(1)将疏水改性羟丙基甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、烷基糖苷、亲水二氧化硅和水混合，得到基液；
(2)向步骤(1)得到的基液中通入气体二氧化碳，气体流速为0.2L/min、温度为25℃，得到二氧化碳泡沫压裂液。
实施例2
本实施例二氧化碳泡沫压裂液，由以下重量份数的组分组成：气体二氧化碳30份、疏水改性羟丙基甲基纤维素1份、十二烷基硫酸钠2份、烷基糖苷2份、亲水二氧化硅(粒径30～100nm)3份和水70份；
制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例二氧化碳泡沫压裂液，由以下重量份数的组分组成：气体二氧化碳35份、疏水改性羟丙基甲基纤维素1.5份、十二烷基硫酸钠2份、烷基糖苷4份、亲水二氧化硅(粒径30～100nm)5份和水70份；
制备方法同实施例1。
在矿化度为0ppm，30℃、常压下测试实施例1～3二氧化碳泡沫压裂液的泡沫稳定性和粘弹性，结果列于表1中。
表1实施例1～3二氧化碳泡沫压裂液的泡沫稳定性和粘弹性
| 泡沫稳定性/h | 粘弹性/N | |
| 实施例1 | 5 | 0.7 |
| 实施例2 | 7 | 0.9 |
| 实施例3 | 8 | 1.0 |
从表1中可以看出，本发明提供的二氧化碳泡沫压裂液具有较好的泡沫稳定性和粘弹性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种二氧化碳泡沫压裂液，包括以下重量份数的组分：气体二氧化碳20～50份、疏水聚合物0.05～2份、起泡剂0.05～5份、稳泡剂0.01～5份、纳米颗粒0.5～10份和水50～100份。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述疏水聚合物包括疏水改性聚丙烯酸、疏水改性甲基纤维素和疏水改性羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述起泡剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述稳泡剂包括月桂酸二乙醇胺、烷基糖苷、十二烷基胺聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述纳米颗粒包括亲水二氧化硅。
6.根据权利要求1或5所述的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述纳米颗粒的粒径为10～800nm。
7.权利要求1～6任意一项所述二氧化碳泡沫压裂液的制备方法包括：
(1)将疏水聚合物、起泡剂、稳泡剂、纳米颗粒和水混合，得到基液；
(2)向步骤(1)得到的基液中通入气体二氧化碳，得到二氧化碳泡沫压裂液。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中通入气体二氧化碳的气体流速为0.1～0.5L/min。
9.根据权利要求7所述的二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中通入气体二氧化碳的温度为20～40℃。
10.权利要求1～6任意一项所述二氧化碳泡沫压裂液或按照权利要求7～9任意一项所述制备方法制备的二氧化碳泡沫压裂液在油气田开采中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20230131 |