一种压裂用助排剂及其制备方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，特别是涉及一种压裂用助排剂及其制备方法。

背景技术

在石油开采技术领域，压裂是指利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况等起到重要的作用。压裂液作为压裂工艺技术的一个重要组成部分，其主要功能是造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂。常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液、醇基压裂液及酸基压裂液六种基本类型。

压裂液在地层中停留的时间越长，悬浮在其中的支撑剂就越容易发生沉降，不能形成有效的支撑裂缝剖面，且压裂液在地层中停留的时间越长，对地层造成的伤害和污染就越严重。因此，需要采取一定的技术手段来促进压裂液的返排，返排是否及时彻底是影响施工效果和油气增产的一个重要因素。

现有技术中常采用的压裂液返排的方式有：憋压放空排液、抽汲排液、液氮排液、气举排液等。但是上述排液方式均很难克服处理液的表面张力和油层的水锁效应，不能很好的将压裂液迅速安全的排出，不利于清除地层堵塞；且返排时间长，不利于提高试油时效，延长了试油周期，增加了试油成本。为提高返排的效率，向压裂液中添加助排剂已逐渐成为提高返排率的有效措施之一。

现有技术中常用的助排剂主要为含氟的表面活性剂，然而其返排率只能达到10％左右，仍有大量的压裂液滞留在地层，不仅降低了地层的导流能力，导致原油产量低下，而且含氟的表面活性剂在地层中降解的速度较慢，长时间使用会对环境造成严重污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种压裂用助排剂及其制备方法，用以解决现有技术中的助排剂存在返排率差，对环境污染严重的技术问题。

本发明提供一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐20-50份、松香基磺酸盐20-50份、烷基糖苷5-20份、蔗糖脂肪酸单酯5-20份、脂肪酸聚氧乙烯醚5-20份、产气添加剂1-5份、水200-300份。

优选地，该压裂用助排剂由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐40份、松香基磺酸盐40份、烷基糖苷10份、蔗糖脂肪酸单酯10份、脂肪酸聚氧乙烯醚10份、产气添加剂2份、水200份。

优选地，产气添加剂为碳酸氢铵、双氧水、次氯酸中的任意一种。

优选地，脂肪酸聚氧乙烯醚为SG-40、SG-50、SG-100中的一种或多种。

本发明还提供了一种压裂用助排剂的制备工艺，包括以下步骤：按重量份比称取各个原料，取蔗糖脂肪酸单酯并向其中加入少量的水进行混合润湿得到混合液A，将混合液A加热到40℃，并不断进行搅拌，使蔗糖脂肪酸单酯在水中充分溶解与分散，然后将剩余的水全部加入到上述混合液A中，冷却至室温后依次向其中加入木质素磺酸盐、松香基磺酸盐、烷基糖苷、脂肪酸聚氧乙烯醚，搅拌混合均匀后得到混合液B，最后向上述混合液B中加入产气添加剂并再次混合均匀，制得终产品助排剂。

本发明的有益效果：(1)本发明通过采用能够进行生物降解的木质素磺酸盐、松香基磺酸盐、烷基糖苷、蔗糖脂肪酸单酯、脂肪酸聚氧乙烯醚作为助排剂的主要成分，各个原料之间相互复配发生协同作用；各个原料之间相互配合发生协同作用的机制为：木质素磺酸盐、松香基磺酸盐均为阴离子表面活性剂，由于离子表面活性剂本身吸附时同电荷相斥，使得分子排列不够紧密，加入非离子表面活性剂烷基糖苷、蔗糖脂肪酸单酯、脂肪酸聚氧乙烯醚后，由于疏水效应和偶极-离子相互作用，这些非离子表面活性剂容易进入松散的离子表面活性剂的吸附层中，从而减小了同电荷相斥作用，使分子之间排列的更加紧密，产生更加紧密的表面分子定向排列，与现有技术中常规的助排剂相比，该配方成分能够有效的降低水的表面张力和油水间的界面张力，减小“水锁”现象的发生，防止地层原油与压裂液乳化，可以大大减少压裂液在空隙介质中的流动阻力，提高返排的速度和返排程度；且上述各个原料均为绿色可降解物质，在保证返排率的同时还降低了对环境的污染，有利于环保；(2)通过添加产气添加剂，在压裂过程中，利用井底的高温环境促使产气添加剂分解为气体，产生的大量气体促使压裂液返排至井口，进一步提升压裂液的返排率，产气添加剂本身以及产生的气体均无毒无害，且产气添加剂的分解产物全部为气体和水，没有无机盐的产生，对地层不会产生二次污染，环保安全；(3)本发明的配方中没有添加易挥发、易燃易爆的成分，安全可靠，适用于不同环境下的压裂作业；(4)各个原料价廉易得，生产成本低，且制备过程简单，便于推广应用。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明提供一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐20-50份、松香基磺酸盐20-50份、烷基糖苷5-20份、蔗糖脂肪酸单酯5-20份、脂肪酸聚氧乙烯醚5-20份、产气添加剂1-5份、水200-300份。

木质素磺酸盐具有很好的分散性能和表面活性，水溶性好，具有较强的砂浆流动度、减水率和粘合性。松香基磺酸盐分子中有两个亲水基和两个亲油基，与传统的只有一个亲水基和一个亲油基的表面活性剂相比，松香基磺酸盐克服了传统的表面活性剂在界面或分子聚集体中难以紧密排列而造成的表面活性偏低的缺陷，能够促进分子之间排列紧密，使体系的表面活性提高1-3个数量级。烷基糖苷配伍性能好，能与各种离子型、非离子型表面活性剂复配产生增效作用，具有降低水活度、改变页岩孔隙流体流动状态的作用，抗污染能力强且具有良好的储层保护作用。蔗糖脂肪酸单酯是蔗糖的一个羟基与脂肪酸酯化形成的产物，具有表面活性，能够降低表面张力。脂肪酸聚氧乙烯醚具有较强的分散性能，且水溶性好。各个原料之间合理配伍产生协同作用，使得分子之间排列紧密，增强表面活性，能够有效的降低水的表面张力和油水间的界面张力，提高返排的速度和返排程度；且上述各个原料均为绿色可降解物质，在保证返排率的同时还降低了对环境的污染，有利于环保；并通过添加产气添加剂，在压裂过程中，利用井底的高温环境促使产气添加剂分解为气体，产生的大量气体促使压裂液返排至井口，进一步提升压裂液的返排率。

优选地，该压裂用助排剂由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐40份、松香基磺酸盐40份、烷基糖苷10份、蔗糖脂肪酸单酯10份、脂肪酸聚氧乙烯醚10份、产气添加剂2份、水200份。各个原料配比合理，由于疏水效应和偶极-离子的相互作用，非离子表面活性剂烷基糖苷、蔗糖脂肪酸单酯、脂肪酸聚氧乙烯醚进入松散的离子表面活性剂的吸附层中，从而减小了同电荷相斥作用，使分子之间排列的更加紧密，提升体系的表面活性。

优选地，产气添加剂为碳酸氢铵、双氧水、次氯酸中的任意一种。碳酸氢铵、双氧水、次氯酸均价廉易得，且上述各个产气添加剂本身以及产生的气体均无毒无害，且产气添加剂的分解产物全部为气体和水，没有无机盐的产生，对地层不会产生二次污染，环保安全。

优选地，脂肪酸聚氧乙烯醚为SG-40、SG-50、SG-100中的一种或多种。SG-40、SG-50、SG-100均溶于水，且具有很好的润湿、分散性能。

本发明还提供了一种压裂用助排剂的制备工艺，包括以下步骤：按重量份比称取各个原料，取蔗糖脂肪酸单酯并向其中加入少量的水进行混合润湿得到混合液A，将混合液A加热到40℃，并不断进行搅拌，使蔗糖脂肪酸单酯在水中充分溶解与分散，然后将剩余的水全部加入到上述混合液A中，冷却至室温后依次向其中加入木质素磺酸盐、松香基磺酸盐、烷基糖苷、脂肪酸聚氧乙烯醚，搅拌混合均匀后得到混合液B，最后向上述混合液B中加入产气添加剂并再次混合均匀，制得终产品助排剂。制备方法简单，便于推广。

实施例1

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐20份、松香基磺酸盐20份、烷基糖苷5份、蔗糖脂肪酸单酯5份、脂肪酸聚氧乙烯醚SG-405份、碳酸氢铵1份、水200份。

该压裂用助排剂的制备方法包括以下步骤：按重量份比称取各个原料，取蔗糖脂肪酸单酯并向其中加入少量的水进行混合润湿得到混合液A，将混合液A加热到40℃，并不断进行搅拌，使蔗糖脂肪酸单酯在水中充分溶解与分散，然后将剩余的水全部加入到上述混合液A中，冷却至室温后依次向其中加入木质素磺酸盐、松香基磺酸盐、烷基糖苷、脂肪酸聚氧乙烯醚SG-40，搅拌混合均匀后得到混合液B，最后向上述混合液B中加入碳酸氢铵并再次混合均匀，制得终产品助排剂。

实施例2

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐50份、松香基磺酸盐50份、烷基糖苷20份、蔗糖脂肪酸单酯20份、脂肪酸聚氧乙烯醚SG-5020份、双氧水5份、水300份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

实施例3

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐40份、松香基磺酸盐40份、烷基糖苷10份、蔗糖脂肪酸单酯10份、脂肪酸聚氧乙烯醚SG-10010份、次氯酸2份、水200份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

实施例4

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐30份、松香基磺酸盐35份、烷基糖苷10份、蔗糖脂肪酸单酯15份、脂肪酸聚氧乙烯醚SG-10010份、次氯酸4份、水200份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

实施例5

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐30份，松香基磺酸盐30份，烷基糖苷15份，蔗糖脂肪酸单酯15份，脂肪酸聚氧乙烯醚SG-40、SG-50、SG-100共计15份、碳酸氢铵3份、水250份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

实施例6

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐25份，松香基磺酸盐30份，烷基糖苷15份，蔗糖脂肪酸单酯10份，脂肪酸聚氧乙烯醚SG-50、SG-100共计20份、双氧水4份、水200份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

实施例7

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐35份，松香基磺酸盐45份，烷基糖苷20份，蔗糖脂肪酸单酯15份，脂肪酸聚氧乙烯醚SG-40、SG-100共计20份、次氯酸3份、水200份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

实施例8

一种压裂用助排剂，由如下重量份的原料组成：木质素磺酸盐45份，松香基磺酸盐35份，烷基糖苷10份，蔗糖脂肪酸单酯10份，脂肪酸聚氧乙烯醚SG-40、SG-50共计10份、次氯酸2份、水250份。

该压裂用助排剂的制备方法同实施例1，在此不再赘述。

对比例

选择氟碳类表面活性剂作为助排剂

将实施例1-8制得的助排剂以及对比例的助排剂添加到相同组成成分的压裂液中，添加量均为0.5％(质量分数)，然后对上述九种压裂液的界面张力、表面张力以及返排率进行了测试，测试结果见表1。

表1

由表1可以看出，与氟碳类表面活性剂助排剂相比，本发明制得的助排剂能够显著降低水的表面张力和油水间的界面张力，大幅度的提高返排率，降低对地层的伤害，且本发明所采用的原料均为绿色可降解物质，在保证返排率的同时还降低了对环境的污染，有利于环保。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。