CN116103030A - 一种低浓度滑溜水及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低浓度滑溜水及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于压裂液技术领域，提供了一种低浓度滑溜水。本发明中的减阻剂用于提高滑溜水的减阻率，并且用量较小，降低了滑溜水的成本；助排剂用于帮助滑溜水残液从地层返排；粘土稳定剂用于抑制地层粘土膨胀和粘土微粒运移，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移对油气层造成伤害。本发明中的减阻剂以聚合单体、复合乳化剂和引发剂为原料，制得的减阻剂具有水溶性、减阻性、携砂性和耐温性等优点，用该减阻剂配制的滑溜水具有高减阻率的特点。实施例的结果显示，本发明提供的低浓度滑溜水的减阻率可达80.5％。

Description

一种低浓度滑溜水及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及压裂液技术领域，尤其涉及一种低浓度滑溜水及其制备方法和应用。
背景技术
在页岩气开采过程中，由于储层物性差，在施工时往往需要对储层进行压裂体积改造，使其产生裂缝进行导流，进而可以利用滑溜水来提高产采收率。滑溜水具有很多优良的特点，比如黏度比较低、容易返排、对储层的伤害较低、价格低廉等。并且，在施工过程中，使用完毕后残渣比较少，残留的一些凝胶量也较少。
然而，目前国内现场所用滑溜水还存在减阻率偏低、表面活性偏差、携砂比低、与目标储层配伍性差等问题。因此，亟需一种高减阻率滑溜水体系，在相同作业规模的前提下，减阻剂用量降低，降低滑溜水的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低浓度滑溜水及其制备方法和应用，本发明提供的低浓度滑溜水具有高减阻率，且减阻剂用量较小，降低了滑溜水的成本。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，所述低浓度滑溜水包括以下组分：减阻剂0.05～0.1％，助排剂0.03～0.2％，粘土稳定剂0.06～0.15％，和余量的水；
制备所述减阻剂的原料包括：聚合单体70～80％，复合乳化剂10～20％，和引发剂5～10％；所述聚合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵。
优选地，按质量百分比计，所述低浓度滑溜水包括以下组分：减阻剂0.05～0.08％，助排剂0.06～0.15％，粘土稳定剂0.08～0.12％，和余量的水。
优选地，所述丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵的质量比为(5～10)：(5～10)：(3～5)：(3～5)。
优选地，所述复合乳化剂包括失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。
优选地，所述失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为(10～15)：(3～5)：(2～4)。
优选地，所述引发剂包括偶氮二异丁酸二甲酯。
优选地，所述助排剂包括醇醚硫酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚、甘油季戊四醇、乙二醇和异丙醇中的一种或几种。
优选地，所述粘土稳定剂包括聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化钾和阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。
本发明还提供了上述技术方案所述低浓度滑溜水的制备方法，包括：将减阻剂、助排剂和粘土稳定剂依次加入水中，混合均匀，得到低浓度滑溜水。
本发明还提供了上述技术方案所述低浓度滑溜水或所述制备方法制备的低浓度滑溜水在开采油气田储层中的应用。
本发明提供了一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，所述低浓度滑溜水包括以下组分：减阻剂0.05～0.1％，助排剂0.03～0.2％，粘土稳定剂0.06～0.15％，和余量的水；制备所述减阻剂的原料包括：聚合单体70～80％，复合乳化剂10～20％，和引发剂5～10％；所述聚合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵。本发明中的减阻剂用于提高滑溜水的减阻率，并且用量较小，降低了滑溜水的成本；助排剂用于帮助滑溜水残液从地层返排；粘土稳定剂用于抑制地层粘土膨胀和粘土微粒运移，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移对油气层造成伤害。本发明中的减阻剂以聚合单体、复合乳化剂和引发剂为原料，制得的减阻剂具有水溶性、减阻性、携砂性和耐温性等优点，用该减阻剂配制的滑溜水具有高减阻率的特点。实施例的结果显示，本发明提供的低浓度滑溜水的减阻率可达80.5％。
具体实施方式
本发明提供了一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，所述低浓度滑溜水包括以下组分：减阻剂0.05～0.1％，助排剂0.03～0.2％，粘土稳定剂0.06～0.15％，和余量的水；
制备所述减阻剂的原料包括：聚合单体70～80％，复合乳化剂10～20％，和引发剂5～10％；所述聚合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵。
在本发明中，以重量百分比计，所述低浓度滑溜水包括减阻剂0.05～0.1％，优选为0.05～0.08％。本发明中的减阻剂用于提高滑溜水的减阻率，并且用量较小，降低了滑溜水的成本。
在本发明中，以重量百分比计，制备所述减阻剂的原料包括：聚合单体70～80％，复合乳化剂10～20％，和引发剂5～10％；更优选为聚合单体75～80％，复合乳化剂10～15％，和引发剂5～8％。本发明以聚合单体、复合乳化剂和引发剂为原料，制得的减阻剂具有水溶性、减阻性、携砂性和耐温性等优点，用该减阻剂配制的滑溜水具有高减阻率的特点。
在本发明中，所述聚合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵。本发明以丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵为聚合单体来制备减阻剂，有利于提高减阻剂的减阻性，进而得到高减阻率的滑溜水。本发明对所述丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵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即可。
在本发明中，所述丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵的质量比优选为(5～10)：(5～10)：(3～5)：(3～5)，更优选为(8～10)：(8～10)：(4～5)：(4～5)。本发明优选将所述丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵的质量比控制在上述范围内，有利于得到减阻性能优异的减阻剂。
在本发明中，所述复合乳化剂优选包括失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。本发明以失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚作为复合乳化剂，有利于得到减阻性能优异的减阻剂。本发明对所述失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚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即可。
在本发明中，所述失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比优选为(10～15)：(3～5)：(2～4)，更优选为(12～15)：(4～5)：(3～4)。本发明优选将所述失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比控制在上述范围内，有利于得到减阻性能优异的减阻剂。
在本发明中，所述引发剂优选包括偶氮二异丁酸二甲酯。本发明对所述引发剂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即可。
本发明对所述减阻剂的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备聚合物的方法即可。
在本发明中，以重量百分比计，所述低浓度滑溜水包括助排剂0.03～0.2％，优选为0.06～0.15％。本发明中的助排剂用于帮助滑溜水残液从地层返排。
在本发明中，所述助排剂优选包括醇醚硫酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚、甘油季戊四醇、乙二醇和异丙醇中的一种或几种，更优选为醇醚硫酸盐、乙二醇和异丙醇中的一种或几种。本发明对所述助排剂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即可。
在本发明中，以重量百分比计，所述低浓度滑溜水包括粘土稳定剂0.06～0.15％，优选为0.08～0.12％。本发明中的粘土稳定剂能抑制地层粘土膨胀和粘土微粒运移，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移对油气层造成伤害。
在本发明中，所述粘土稳定剂优选包括聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化钾和阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种，更优选为聚二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。本发明对所述粘土稳定剂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即可。
在本发明中，以重量百分比计，所述低浓度滑溜水还包括余量的水。
本发明中的减阻剂用于提高滑溜水的减阻率，并且用量较小，降低了滑溜水的成本；助排剂用于帮助滑溜水残液从地层返排；粘土稳定剂用于抑制地层粘土膨胀和粘土微粒运移，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移对油气层造成伤害。本发明中的减阻剂以聚合单体、复合乳化剂和引发剂为原料，制得的减阻剂具有水溶性、减阻性、携砂性和耐温性等优点，用该减阻剂配制的滑溜水具有高减阻率的特点。
本发明还提供了上述技术方案所述低浓度滑溜水的制备方法，包括：将减阻剂、助排剂和粘土稳定剂依次加入水中，混合均匀，得到低浓度滑溜水。
本发明提供的低浓度滑溜水的制备方法操作简单，便于工业化使用。
本发明还提供了上述技术方案所述低浓度滑溜水或所述制备方法制备的低浓度滑溜水在开采油气田储层中的应用。
本发明对所述低浓度滑溜水在开采油气田储层中的应用的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的滑溜水在开采油气田储层中的应用方法即可。
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
一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，由以下组分组成：减阻剂0.06％，助排剂醇醚硫酸盐0.08％，粘土稳定剂聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1％和余量的水；
按质量百分比计，制备减阻剂的原料为：聚合单体75％，复合乳化剂15％和引发剂10％；聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵，质量比为8:8:5:5；复合乳化剂为失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，质量比为12:4:3；引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯；
低浓度滑溜水的制备方法：将减阻剂、助排剂醇醚硫酸盐和粘土稳定剂聚二甲基二烯丙基氯化铵依次加入水中，混合均匀，得到低浓度滑溜水。
实施例2
一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，由以下组分组成：减阻剂0.08％，助排剂甘油季戊四醇0.15％，粘土稳定剂阳离子聚丙烯酰胺0.12％和余量的水；
按质量百分比计，制备减阻剂的原料为：聚合单体80％，复合乳化剂15％和引发剂5％；聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵，质量比为10:10:4:4；复合乳化剂为失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，质量比为10:3:3；引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯；
低浓度滑溜水的制备方法：将减阻剂、助排剂甘油季戊四醇和粘土稳定剂阳离子聚丙烯酰胺依次加入水中，混合均匀，得到低浓度滑溜水。
实施例3
一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，由以下组分组成：减阻剂0.1％，助排剂乙二醇0.06％，粘土稳定剂氯化钾0.08％和余量的水；
按质量百分比计，制备减阻剂的原料为：聚合单体78％，复合乳化剂14％和引发剂8％；聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵，质量比为7:7:3:3；复合乳化剂为失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，质量比为15:4:4；引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯；
低浓度滑溜水的制备方法：将减阻剂、助排剂乙二醇和粘土稳定剂氯化钾依次加入水中，混合均匀，得到低浓度滑溜水。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，减阻剂0.03％，其余同实施例1。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，减阻剂0.2％，其余同实施例1。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵，质量比为15:15:2:2，其余同实施例1。
对比例4
与实施例1的不同之处在于，复合乳化剂为失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，质量比为8:8:4，其余同实施例1。
按照SY/T5107-2016《水基压裂液性能评价方法》测试实施例1～3和对比例1～4中滑溜水的减阻率，测试结果见表1。
表1实施例1～3和对比例1～4中滑溜水的减阻率
Figure BDA0004089591270000061
Figure BDA0004089591270000071
由以上实施例可以看出，本发明提供的低浓度滑溜水具有优异的减阻率，其减阻率可达80.5％。
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)

1.一种低浓度滑溜水，按质量百分比计，所述低浓度滑溜水包括以下组分：减阻剂0.05～0.1％，助排剂0.03～0.2％，粘土稳定剂0.06～0.15％，和余量的水；
制备所述减阻剂的原料包括：聚合单体70～80％，复合乳化剂10～20％，和引发剂5～10％；所述聚合单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵。
2.根据权利要求1所述的低浓度滑溜水，其特征在于，按质量百分比计，所述低浓度滑溜水包括以下组分：减阻剂0.05～0.08％，助排剂0.06～0.15％，粘土稳定剂0.08～0.12％，和余量的水。
3.根据权利要求1或2所述的低浓度滑溜水，其特征在于，所述丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和十二烷基二甲基溴化铵的质量比为(5～10)：(5～10)：(3～5)：(3～5)。
4.根据权利要求1或2所述的低浓度滑溜水，其特征在于，所述复合乳化剂包括失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求4所述的低浓度滑溜水，其特征在于，所述失水山梨醇油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为(10～15)：(3～5)：(2～4)。
6.根据权利要求1或2所述的低浓度滑溜水，其特征在于，所述引发剂包括偶氮二异丁酸二甲酯。
7.根据权利要求1或2所述的低浓度滑溜水，其特征在于，所述助排剂包括醇醚硫酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚、甘油季戊四醇、乙二醇和异丙醇中的一种或几种。
8.根据权利要求1或2所述的低浓度滑溜水，其特征在于，所述粘土稳定剂包括聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化钾和阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。
9.权利要求1～8任一项所述低浓度滑溜水的制备方法，包括：将减阻剂、助排剂和粘土稳定剂依次加入水中，混合均匀，得到低浓度滑溜水。
10.权利要求1～8任一项所述低浓度滑溜水或权利要求9所述制备方法制备的低浓度滑溜水在开采油气田储层中的应用。
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