一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410705771.0 (22)申请日 2014.11.27 C09K 8/68(2006.01) (71)申请人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区大学园 1 号 (72)发明人 沈一丁 张锋三 李小瑞 王磊 马国艳 苏莹 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 蔡和平 (54) 发明名称 一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂及其制 备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种非常规油气藏滑溜水压裂 减阻剂及其制备方法， 属于石油工业用化学品技 术领域。该非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂，

2、以 质量分数计， 包括 45 65的聚丙烯酰胺， 10 12的油酸钾， 5 7的羟丙基油酸酰胺甜菜 碱， 3 5的山梨醇聚氧乙烯醚， 3 5的壬基 酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂， 余量为 15# 白油。 本发明使用的滑溜水减阻剂具有较强的减阻性和 体系稳定性， 通过聚合物与粘弹性表面活性剂协 同作用减小流体流速变化梯度起到减阻的作用， 另外聚合物分子量较小， 避免形成分子膜堵塞岩 石孔隙， 表面活性剂的加入能够降低油水表界面 张力能够利于压后返排及增加压后氮气气举的效 果， 有效减弱了滑溜水对储层的永久性伤害。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请

3、权利要求书1页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 104449648 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104449648 A 1/1 页 2 1. 一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂， 其特征在于， 以质量分数计， 包括 45 65 的聚丙烯酰胺， 10 12的油酸钾， 5 7的羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 3 5的山梨醇聚 氧乙烯醚， 3 5的壬基酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂， 余量为 15# 白油。 2. 根据权利要求 1 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂， 其特征在于， 所述的 聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液。 3. 根据权利要求 1

4、 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂， 其特征在于， 所述助 排剂为阴离子氟碳表面活性剂或醇醚非离子表面活性剂。 4. 根据权利要求 1 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂， 其特征在于， 所述油 酸钾、 羟丙基油酸酰胺甜菜碱、 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚均为工业品级。 5.根据权利要求1所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂， 其特征在于， 所述15# 白油的纯度大于 95。 6. 一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 1)以质量分数计， 取4565的聚丙烯酰胺， 1012的油酸钾， 57的羟丙基油 酸酰胺甜菜碱， 3 5的山梨醇聚氧

5、乙烯醚， 3 5的壬基酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂， 余量取 15# 白油 ； 2) 向 15# 白油中加入油酸钾， 搅拌溶解后再加入聚丙烯酰胺， 边搅拌边依次加入山梨 醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚和及羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 充分搅拌均匀 ； 3) 向步骤 2) 得到的反应体系中加入助排剂， 充分搅拌均匀， 制得非常规油气藏滑溜水 压裂减阻剂。 7. 根据权利要求 6 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 其特征在 于， 所述的聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液。 8. 根据权利要求 6 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 其特征在

6、 于， 所述助排剂为阴离子氟碳表面活性剂或醇醚非离子表面活性剂。 9. 根据权利要求 6 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 其特征在 于， 所述油酸钾、 羟丙基油酸酰胺甜菜碱、 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚均为工业 品级。 10. 根据权利要求 6 所述的一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 其特征 在于， 所述 15# 白油的纯度大于 95。 权 利 要 求 书 CN 104449648 A 2 1/5 页 3 一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于石油工业用化学品技术领域， 涉及一种非常规油气压裂所用的减阻剂 及其制备

7、方法， 具体涉及一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂及其制备方法。 背景技术 0002 随着非常规油气资源开采热潮的掀起， 适用于开采低渗、 低孔等非常规储层的滑 溜水压裂技术日益得到了推广。 滑溜水即为在水溶液中加入一定量的减阻剂、 粘土稳定剂、 杀菌剂及金属盐等化工助剂后， 形成一种低粘度、 耐剪切、 伤害小及减阻性较好的压裂液体 系。 滑溜水压裂最早用于美国一口致密气井压裂增产改造， 施工完后产量明显改变， 滑溜水 压裂凭借其较强的减阻性， 能够增加施工排量， 且在压裂过程中能够延长缝长， 增加缝宽， 加大储层改造力度。因此， 滑溜水压裂液减阻剂的减阻性能的好坏是影响施工成败的主要 因素。自

8、美国 1997 年利用滑溜水压裂体系成功改造位于德克萨斯州的第一口致密气井开 始， 滑溜水压裂体系开始倍受大家重视， 在依靠水资源比较丰富的国家已成为非常规油气 藏开采的主要方式。在 “千方砂、 万方液、 低砂比、 大排量” 的压裂方式推崇下， 国内对滑溜 水减阻剂的研究才刚刚起步， 发明专利 201110401452.7 中公开了一种页岩气藏速溶可回 收滑溜水， 其使用的减阻剂为 500 万至 1000 万的聚丙酰胺或聚丙酰胺衍生物， 添加使用量 为 0.02 0.1， 该体系存在使用量较大， 减阻剂分子量过高， 减阻性能效果一般， 且形成 滤膜堵塞孔道， 易对储层造成永久伤害。 因此， 不

9、利于储层保护及减阻剂减阻性能的充分发 挥。 发明内容 0003 为了克服上述现有技术存在的缺陷， 本发明的目的在于提供一种非常规油气藏滑 溜水压裂减阻剂及其制备方法， 该非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂具有较强的减阻性和体 系稳定性， 能够有效减弱滑溜水对储层的永久性伤害 ； 该制备方法简单易操作， 环境友好， 适合工业化大规模生产。 0004 本发明是通过以下技术方案来实现 ： 0005 一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂， 以质量分数计， 包括 45 65的聚丙烯酰 胺， 10 12的油酸钾， 5 7的羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 3 5的山梨醇聚氧乙烯醚， 3 5的壬基酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂，

10、余量为 15# 白油。 0006 所述的聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液。 0007 所述助排剂为阴离子氟碳表面活性剂或醇醚非离子表面活性剂。 0008 所述油酸钾、 羟丙基油酸酰胺甜菜碱、 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚均为 工业品级。 0009 所述 15# 白油的纯度大于 95。 0010 一种非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 包括以下步骤 ： 0011 1) 以质量分数计， 取 45 65的聚丙烯酰胺， 10 12的油酸钾， 5 7的羟 说 明 书 CN 104449648 A 3 2/5 页 4 丙基油酸酰胺甜菜碱， 35的山梨醇聚氧乙烯

11、醚， 35的壬基酚聚氧乙烯醚， 2的助 排剂， 余量取 15# 白油 ； 0012 2) 向 15# 白油中加入油酸钾， 搅拌溶解后再加入聚丙烯酰胺， 边搅拌边依次加入 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚和及羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 充分搅拌均匀 ； 0013 3) 向步骤 2) 得到的反应体系中加入助排剂， 充分搅拌均匀， 制得非常规油气藏滑 溜水压裂减阻剂。 0014 所述的聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液。 0015 所述助排剂为阴离子氟碳表面活性剂或醇醚非离子表面活性剂。 0016 所述油酸钾、 羟丙基油酸酰胺甜菜碱、 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯

12、醚均为 工业品级。 0017 所述 15# 白油的纯度大于 95。 0018 与现有技术相比， 本发明具有以下有益的技术效果 ： 0019 首先， 本发明的压裂减阻剂采用复配协同的方式， 选择聚合物外加粘弹性表面活 性剂， 粘弹性表面活性剂可以减缓及平衡流体截面， 能够起到增强减阻效果及携带支撑剂 的作用 ； 其次， 粘弹性表面活性剂在金属盐 ( 油酸钾 ) 的协同作用下能够更好地携带支撑 剂到达地层而不易砂堵， 另外表面活性剂的加入， 能够有效降低返排液与其他介质的表界 面张力， 利于返排 ； 再次， 压裂减阻剂包括亲水性的壬基酚聚氧乙烯醚和亲油性的壬基酚聚 氧乙烯醚， 在亲水亲油表面活性剂

13、的作用下用油性介质稀释至一定浓度， 避免常规油包水 体系减阻剂因长时间放置或暴露空气中而导致油水分层影响减阻效果， 可以有效增加减阻 剂体系的稳定性 ； 最后， 本发明提供的滑溜水压裂减阻剂具有较强的减阻作用， 与常规滑溜 水减阻剂相比液体减阻性更强， 在液体粘度相差不大的情况下这种滑溜水有着更好地携砂 性。 0020 进一步地， 选用分子量适中、 低浓度较低的聚合物(分子量为500万的阴离子型油 包水聚丙烯酸胺乳液 ) 能够避免形成分子膜堵塞岩石孔隙， 与表面活性剂配合使用能够降 低油水表界面张力， 因而利于压后返排及增加压后氮气气举的效果， 有效减弱了滑溜水对 储层的永久性伤害。 0021

14、 本发明公开的非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 操作简 单， 对设备要求低， 易实现， 环境友好， 适合工业化大规模生产。 具体实施方式 0022 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明， 所述是对本发明的解释而 不是限定。 0023 为了克服现有滑溜水压裂施工过程中， 减阻剂减阻性能效果一般且形成滤膜堵塞 孔道， 对储层造成永久伤害的问题， 本发明提供了一种滑溜水压裂减阻剂， 以质量分数计， 包括 60 65油包水聚丙烯酰胺 ( 分子量 500 万 )， 10 12油酸钾， 5 7羟丙基油 酸酰胺甜菜碱， 3 5山梨醇聚氧乙烯醚， 3 5壬基酚聚氧乙烯醚， 2助排剂

15、， 剩余量 为 15# 白油。 0024 以上原料均购自飞翔化工有限公司。 0025 其中， 所述聚丙烯酰胺为分子量 500 万的阴离子油包水型聚丙烯酸胺乳液。油酸 说 明 书 CN 104449648 A 4 3/5 页 5 钾、 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚、 羟丙基油酸酰胺甜菜碱均为工业品级， 助排剂 为阴离子氟碳表面活性剂或醇醚非离子表面活性剂。 0026 为了制得上述滑溜水压裂减阻剂， 提供了一种非常规油气藏压裂所用的滑溜水压 裂减阻剂的制备方法， 包括如下步骤 ： 0027 (1) 在反应釜中加入按配方量计算所需重量的 15# 白油， 15# 白油的纯度大于 95 ； 00

16、28 (2) 常温下， 在反应釜中边搅拌边加入油酸钾搅拌均匀， 待溶解后依次加入羟丙基 油酸酰胺甜菜碱、 油包水聚丙烯酰胺(分子量500万)、 山梨醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯 醚， 并搅拌均匀。 0029 (3) 在反应釜中边搅拌边加入 2助排剂， 再搅拌 5-10min 至充分混匀， 得到非常 规油气藏滑溜水压裂所用的减阻剂。 0030 实施例 1 0031 一种非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂， 以质量分数计， 包括 45的聚 丙烯酰胺， 10的油酸钾， 5的羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 3的山梨醇聚氧乙烯醚， 3的壬 基酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂， 余量为 15# 白油。 0032

17、所述的聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液 ； 所述 助排剂为阴离子氟碳表面活性剂。 0033 上述非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 包括以下步骤 ： 0034 (1) 在反应釜中加入纯度大于 95的 15# 白油 ； 0035 (2) 在反应釜中加入油酸钾， 待搅拌溶解后， 加入分子量为 500 万的油包水聚丙烯 酰胺乳液， 然后边搅拌边加入壬基酚聚氧乙烯醚 ( 亲水 )、 壬基酚聚氧乙烯醚 ( 亲油 ) 及羟 丙基油酸酰胺甜菜碱， 充分搅拌均匀 ； 0036 (3)在反应釜中加入2阴离子氟碳表面活性剂作为助排剂， 再搅拌510min， 体 系均

18、匀后得到非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂。 0037 对本实施例制得的非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂进行性能测试 ： 0038 按每吨水中加入质量分数为 0.1的减阻剂， 0.5粘土稳定剂、 1杀菌剂， 1氯 化钾配制成滑溜水压裂液， 室内使用管路摩阻流变仪对该滑溜水进行测试， 结果最大减阻 率可达到 65， 减阻剂室内评价结果如表 1 所示 ： 0039 表 1 0040 说 明 书 CN 104449648 A 5 4/5 页 6 0041 注 ： 室内实验选用型号为不锈钢管， 现场模拟选用 27/8/钢管。 0042 实施例 2 0043 一种非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂， 以质量分

19、数计， 包括 50的聚 丙烯酰胺， 12的油酸钾， 7的羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 5的山梨醇聚氧乙烯醚， 5的壬 基酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂， 余量为 15# 白油。 0044 所述的聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液 ； 所述 助排剂为醇醚非离子表面活性剂。 0045 上述非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 包括以下步骤 ： 0046 (1) 在反应釜中加入纯度大于 95的 15# 白油 ； 0047 (2) 在反应釜中加入油酸钾， 待搅拌溶解后， 加入分子量为 500 万的油包水聚丙烯 酰胺乳液， 然后边搅拌边加入壬基酚聚氧乙烯醚 ( 亲水 )

20、、 壬基酚聚氧乙烯醚 ( 亲油 ) 及羟 丙基油酸酰胺甜菜碱， 充分搅拌均匀 ； 0048 (3)在反应釜中加入2的醇醚非离子表面活性剂作为助排剂， 再搅拌510min， 体系均匀后得到非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂。 0049 对本实施例制得的非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂进行性能测试 ： 0050 按每吨水中加入质量分数为 0.1减阻剂， 0.5粘土稳定剂、 1杀菌剂， 1氯化 钾配制成滑溜水压裂液， 室内使用管路摩阻流变仪对该滑溜水进行测试， 结果最大减阻率 可达到 69， 减阻剂室内评价结果如表 2 所示 ： 0051 表 2 0052 0053 注 ： 室内实验选用型号为不锈钢管， 现场

21、模拟选用 27/8/钢管。 0054 实施例 3 0055 一种非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂， 以质量分数计， 包括 65的聚 丙烯酰胺， 11的油酸钾， 6的羟丙基油酸酰胺甜菜碱， 4的山梨醇聚氧乙烯醚， 4的壬 基酚聚氧乙烯醚， 2的助排剂， 余量为 15# 白油。 0056 所述的聚丙烯酰胺采用分子量为 500 万的阴离子型油包水聚丙烯酸胺乳液 ； 所述 说 明 书 CN 104449648 A 6 5/5 页 7 助排剂为阴离子氟碳表面活性剂或醇醚非离子表面活性剂。 0057 上述非常规油气藏压裂所用的滑溜水压裂减阻剂的制备方法， 包括以下步骤 ： 0058 (1) 在反应釜

22、中加入纯度大于 95的 15# 白油 ； 0059 (2) 在反应釜中加入油酸钾， 待搅拌溶解后， 加入分子量为 500 万的油包水聚丙烯 酰胺乳液， 然后边搅拌边加入壬基酚聚氧乙烯醚 ( 亲水 )、 壬基酚聚氧乙烯醚 ( 亲油 ) 及羟 丙基油酸酰胺甜菜碱， 充分搅拌均匀 ； 0060 (3) 在反应釜中加入 2阴离子氟碳表面活性剂作或醇醚非离子表面活性剂为助 排剂， 再搅拌 5 10min， 体系均匀后得到非常规油气藏滑溜水压裂减阻剂。 0061 综上所述， 本发明提供的滑溜水压裂所用的减阻剂具有较强的减阻作用， 与常规 滑溜水减阻剂相比液体减阻性更强， 在液体粘度相差不大的情况下这种滑溜水有着更好地 携砂性。本发明使用的滑溜水减阻剂具有较强的减阻性和体系稳定性， 通过聚合物与粘弹 性表面活性剂协同作用减小流体流速变化梯度起到减阻的作用， 另外聚合物分子量较小， 避免形成分子膜堵塞岩石孔隙， 表面活性剂的加入能够降低油水表界面张力能够利于压后 返排及增加压后氮气气举的效果， 有效减弱了滑溜水对储层的永久性伤害。 说 明 书 CN 104449648 A 7