一种黏稳助排剂及其应用

技术领域

本发明涉及助排剂领域，特别涉及一种压裂用黏稳助排剂。

背景技术

水力压裂是油气井开采时常用的技术手段，特别是在低渗透油气田的勘探和开发中，水力压裂在减少流体流动阻力提高油气井产量方面起着非常重要的作用。压裂施工时，水基压裂液可能会与地层岩石和矿物产生物理和化学作用，引起液相及固相的破坏，为了避免出现堵塞情况需要加入适当的添加剂以减少在压裂过程中出现的储层伤害并尽快排出工作液。在黏土含量高的低渗油气藏压裂液中需同时加入黏土稳定剂和助排剂，防止黏土膨胀和压裂液滞留带来的伤害。两种处理剂同时使用可能出现处理剂间不配伍(也可以理解为拮抗)、无法发挥协同作用和成本偏高的问题。研制黏稳助排一体化处理剂对降低成本、提高压裂液性能和施工效果具有积极意义。

现有技术在产品加量为2％的情况下，防膨率一般为75％至85％，在压裂液中表面张力一般为22至25mN/m，防膨效果和助排效果仍有提高空间。

发明内容

本发明之一提供了一种黏稳助排剂，其包括氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、醇、稳定剂、有机盐和水。

在一个具体实施方式中，以所述黏稳助排剂的总质量计作100％，所述氟碳表面活性剂的含量为1％至3％，碳氢表面活性剂的含量为1％至3％，醇的含量为2％至3％，稳定剂的含量为0.5％至1％，有机盐的含量为5％至10％。

在一个具体实施方式中，所述氟碳表面活性剂为阴离子型氟碳表面活性剂和/或非离子型氟碳表面活性剂。

在一个具体实施方式中，所述氟碳表面活性剂为OBS、FC-01和TF281中的至少一种。

在一个具体实施方式中，所述碳氢表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠和十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

在一个具体实施方式中，所述醇为异丙醇、丙醇、正丁醇、乙二醇和乙醇中的至少一种。

在一个具体实施方式中，所述稳定剂为ZYPA-1、二乙烯三胺和NH-1中的至少一种。

在一个具体实施方式中，所述有机盐为甲酸钾和/或甲酸铵。

本发明之二提供了根据本发明之一中任意一项所述的黏稳助排剂在用于配制压裂液中的应用。

本发明的有益效果：

本发明的压裂用黏土稳定剂各原料间具有良好的配伍性和协同性。同时兼具良好的长效防膨性能和助排性能，在2％加量下，防膨率可达97.85％、耐水洗率达100％，能长期抑制黏土水化膨胀和分散运移；在0.15％的低加量下，表面张力可达20.63mN/m、界面张力可达1.07mN/m；与水基压裂液配伍性能良好，表面张力和界面张力波动小，有利于提高压裂液的返排效果。压裂用黏稳助排剂制作方法简单、成本低，兼具稳定黏土和助排两种效果，可有效减少储层伤害、提高返排效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。

氟碳表面活性剂OBS(全氟壬烯氧基苯磺酸钠)，购自南通润丰石油化工有限公司。

氟碳表面活性剂FC-01，购自上海嬴正科技有限公司。

氟碳表面活性剂TF281，购自上海福田化工科技有限公司。

聚胺ZYPA-1，购自中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院。

聚醚胺NH-1，购自南化集团研究院。

聚合物可变粘降阻剂，购自东营施普瑞石油工程技术有限公司。

其他化学材料均为市售所得。

实施例1

步骤1：将2.0g异丙醇加入88.2g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将1.0g OBS与1.5g十二烷基苯磺酸钠、1.0g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5g十六烷基磺酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.3g ZYPA-1和0.5g二乙烯三胺，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入5.0g甲酸钾，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表1实施例1原料表

实施例2

步骤1：将1.0g丙醇和1.0g正丁醇加入83.2g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将2.0g OBS与2.0g十二烷基苯磺酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.3g NH-1和0.5g二乙烯三胺，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入10.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表2实施例2原料表

实施例3

步骤1：将1.0g乙二醇和2.0g正丁醇加入84.0g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将3.0g OBS与1.0g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5g十六烷基磺酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.5g ZYPA-1，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入4.0g甲酸钾和4.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表3实施例3原料表

实施例4

步骤1：将2.0g乙醇加入83.2g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将1.0g FC-01与1.5g十二烷基苯磺酸钠、1.5g十六烷基磺酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.3g ZYPA-1和0.5g NH-1，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入6.0g甲酸钾和4.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表4实施例4原料表

实施例5

步骤1：将1.5g乙醇和0.5g正丁醇加入85.0g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将2.0g FC-01与2.0g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入1.0g NH-1，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入3.0g甲酸钾和5.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表5实施例5原料表

实施例6

步骤1：将0.5g乙醇、1.0g乙二醇和0.5g丙醇加入83.0g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将3.0g FC-01与0.5十二烷基苯磺酸钠、0.5g十六烷基磺酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入1.0g二乙烯三胺，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入4.0g甲酸钾和6.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表6实施例6原料表

实施例7

步骤1：将1.0g乙醇和1.0g异丙醇加入85.4g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将1.0g TF281与1.5十二烷基苯磺酸钠、1.5g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.2g ZYPA-1、0.2g NH-1和0.2g二乙烯三胺，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入8.0g甲酸钾，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表7实施例7原料表

实施例8

步骤1：将1.0g丙醇和1.0g异丙醇加入85.0g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将2.0g TF281与1.0十六烷基磺酸钠、1.0g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第一溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入1.0g NH-1，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入8.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表8实施例8原料表

实施例9

步骤1：将1.0g乙二醇、1.0g正丁醇和1.0g异丙醇加入83.7g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将3.0g TF281与1.0十六烷基磺酸钠、0.5g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.8g二乙烯三胺，充分搅拌均匀，得到第四溶液；

步骤5：在步骤4的第四溶液中加入5.0g甲酸钾和3.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表9实施例9原料表

对比例1

步骤1：将1.0g乙醇和2.0g异丙醇加入83.5g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将1.5g十二烷基苯磺酸钠、1.0g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和0.5g十六烷基磺酸钠加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：在步骤2的第二溶液中加入0.5g ZYPA-1，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入5.0g甲酸钾和5.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表10对比例1原料表

对比例2

步骤1：将1.0g丙醇和1.0g正丁醇加入86.0g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将3.0g氟碳表面活性剂OBS加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：在步骤2的第二溶液中加入0.5g二乙烯三胺和0.5g NH-1，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入8.0g甲酸钾，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表11对比例2原料表

对比例3

步骤1：将1.0g乙二醇和2.0g正丁醇加入84.5g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将2.0g氟碳表面活性剂OBS与1.5g十二烷基苯磺酸钠、1.0g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入3.0g甲酸钾和5.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表12对比例3原料表

对比例4

步骤1：将2.0g乙醇加入92.2g蒸馏水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将3.0g氟碳表面活性剂FC-01与1.0十六烷基磺酸钠、1.0g十二烷基苯磺酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：将步骤2制得的第二溶液加入到步骤1制得的第一溶液中，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入0.3g ZYPA-1和0.5g NH-1，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表13对比例4原料表

对比例5

步骤1：将2.0g氟碳表面活性剂TF281与1.0十六烷基磺酸钠、1.0g十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠混合，充分搅拌均匀，得到第一溶液；

步骤2：将步骤1制得的第一溶液加入到87.0g蒸馏水中，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

步骤3：在步骤2的第二溶液中加入1.0g NH-1，充分搅拌均匀，得到第三溶液；

步骤4：在步骤3的第三溶液中加入3.0g甲酸钾和5.0g甲酸铵，充分搅拌均匀，即得黏稳助排剂。

表14对比例5原料表

性能测定

1.黏稳助排剂的性能评价

将2g各实施例或对比例制备的黏稳助排剂分别加入到98g水中，混合均匀，得到各实施例或对比例对应的黏稳助排剂待测液。按SY/T 5971-2016油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能评价方法中7.5规定的方法对黏稳助排剂待测液进行防膨和耐水洗性能测定，并基于测定结果计算防膨率和耐水洗率。测试结果见表15。

将0.15g各实施例或对比例制备的黏稳助排剂分别加入到99.85g水中，混合均匀，得到各实施例或对比例对应的黏稳助排剂待测液。按SY/T 5370-2018表面及界面张力测定方法规定的方法对黏稳助排剂待测液进行表面张力和界面张力的测定。测试结果见表15。

表15黏稳助排剂的性能

2.含有黏稳助排剂的水基压裂液的性能评价

水基压裂液基液：将0.1g聚合物可变粘降阻剂和0.075g过硫酸铵(破胶剂)加入到100g水中，混合均匀，得到水基压裂液基液。

将各实施例制得的黏稳助排剂加入到水基压裂液基液中，黏稳助排剂加量为水基压裂液基液的0.15％(W/W)，充分搅拌均匀，得到水基压裂液。

按SY/T 5971-2016油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能评价方法中7.5规定的方法对水基压裂液进行防膨和耐水洗性能测定。测试结果见表16。

按SY/T 5370-2018表面及界面张力测定方法规定的方法对水基压裂液进行表面张力和界面张力的测定。测试结果见表16。

表16含有黏稳助排剂的水基压裂液的性能

由表15可知，本发明实施例提供的黏稳助排剂具有优良的防膨效果、耐水洗能力、在0.15％的低加量下具有较低的表面张力和界面张力，可长期抑制地层黏土的水化膨胀，防止其分散运移，同时有利于提高压裂液的返排率，对降低压裂液对地层的伤害具有重要的意义。而对比例1至对比例5通过分别减少不同功能的原料制得，在同时具有防膨和降低表面、界面张力方面具有局限性，可见本发明中各原料间具有良好的配伍性和协同性，能够同时达到优良的防膨和助排性能。

由表16可知，含有本发明实施例的黏稳助排剂的水基压裂液在0.15％的低加量下防膨率有所下降但仍可达81.23％，耐水洗率、表面张力和界面张力保持稳定，说明本发明实施例提供的黏稳助排剂与水基压裂液具有良好的配伍性。

综上所述，本发明的黏稳助排剂，防膨效果好且具有长效性，能有效抑制黏土水化膨胀和分散运移，减少地层伤害；表面张力与界面张力较低，有利于提高压裂液的返排效果；与水基压裂液配伍性好，水基压裂液中的其他添加剂对表面张力和界面张力的影响很小，表面张力和界面张力稳定。同时本发明的压裂用黏稳助排剂制作方法简单、成本低，对减少储层伤害、提高油气开采率和降低开发成本具有重要意义。

虽然本发明已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本发明的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本发明的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。