壓裂液降阻劑組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓裂液降阻劑組合物及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在 方式的天然氣聚集。根據(jù)頁巖氣可采資源底數(shù)和開采潛力，頁巖氣已成為繼致密砂巖氣和 煤層氣之后的第三種重要的資源。頁巖氣儲層具有滲透率極低的特點(diǎn)，90%以上的頁巖氣 井需要采取壓裂等增產(chǎn)措施溝通天然裂縫，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采的重要因素之一就是裂縫的發(fā)育 程度。美國是最早開發(fā)頁巖氣的國家，我國與美國在頁巖氣地質(zhì)條件上具有許多相似之處， 頁巖氣富集地質(zhì)條件優(yōu)越，具有與相當(dāng)可觀的頁巖氣資源開發(fā)潛力。頁巖氣開采技術(shù)主要 包括水平井分段壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)、同步壓裂技術(shù)和清水壓裂技術(shù)等，這些技術(shù)不斷 提高著頁巖氣井的產(chǎn)量。清水壓裂是指應(yīng)用在清水中加入降阻劑、活性劑、防膨劑或線性膠 等作為工作液進(jìn)行的壓裂作業(yè)。清水壓裂具有成本低、傷害低以及能夠深度解堵等優(yōu)點(diǎn)。清 水壓裂很少需要清理，基本上不存在殘?jiān)鼈栴}，且可提供更長的裂縫，并將壓裂支撐劑 運(yùn)到遠(yuǎn)至裂縫網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)自1997年在美國首次成功使用以來，已發(fā)展成為頁巖氣開發(fā)的 一個(gè)重要手段。
[0003] 油層水力壓裂的過程是在地面采用高壓大排量的泵，利用液體傳壓的原理，將具 有一定粘度的壓裂液，以大于油層的吸收能力的壓力向油層注入，并使井筒內(nèi)壓力逐漸升 高，從而在井底憋起高壓，當(dāng)此壓力大于井壁附近的地應(yīng)力和地層巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)，便在 井底附近地層產(chǎn)生裂縫：繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關(guān)井 后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內(nèi)形成具有一定幾何尺寸和高導(dǎo)流能力的填 砂裂縫，達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。壓裂液的用量大，而且需要經(jīng)過地下長距離的傳輸，因此需 要耗費(fèi)巨大的能量。在頁巖氣壓裂過程中，隨著排量的提高，工作液在管線中的摩擦阻力將 成倍地增加，使施工的泵壓大部分消耗在克服管路摩阻上，實(shí)際作用于產(chǎn)層用于壓開產(chǎn)層 的壓力不大；又因摩阻增大，排量難于提高，裂縫很難向前延伸，達(dá)不到形成縫網(wǎng)的目的。所 以降低壓裂液在管線及地層的摩阻是提高排量、提高液體效率的有效途徑。降阻劑的加入 可以大大降低壓裂液體系的摩阻，這樣在同樣的泵壓下，壓裂液就可以傳輸?shù)母?、更遠(yuǎn)， 能夠降低能耗，從而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 根據(jù)降阻劑的作用原理可以將水基降阻劑可分為高柔性高分子和粘彈性表面活 性劑兩種。高分子量高柔性線性高分子主要包括聚丙烯酰胺類聚合物、羥丙基胍膠等植物 膠高分子以及纖維素類高分子。高分子聚合物可以在流體當(dāng)中自由伸展，抑制流體分子在 湍流區(qū)發(fā)生的分子碰撞而產(chǎn)生的能量損耗，達(dá)到降阻的目的。高分子聚合物降阻劑的優(yōu)點(diǎn) 在于使用濃度低，較低濃度就可以實(shí)現(xiàn)降阻目的。專利US 4637418A報(bào)道了采用含2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物與醇類復(fù)配，可形成一種壓裂液降阻 齊U。粘彈性表面活性劑降阻劑主要包括季銨鹽類陽離子表面活性劑、甜菜堿兩性離子表面 活性劑等。其作用機(jī)理為當(dāng)表面活性劑濃度達(dá)到一定值時(shí)，在管道剪切作用下，溶液中形成 了粘彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以將湍流漩渦中的一部分動能儲存起來，減少漩渦動能損耗，達(dá)到降 阻目的，隨著剪切速率的提高，這種粘彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還可以增強(qiáng)，提高降阻效果。粘彈性表 面活性劑和高分子聚合物按照合適的比例復(fù)配，具有良好的降阻性能，同時(shí)還可以降低使 用成本。
[0005] US 4615825公開了采用十六烷基三甲基氫氧化銨、水楊酸、氫氧化鈉按照適當(dāng)比 例復(fù)配可形成粘彈性表面活性劑；專利WO 116117A1報(bào)道了利用陰離子表面活性劑(例如 油酸鈉）與陽離子表面活性劑(例如十八烷基三甲基氯化銨）按照一定比例復(fù)配，可形成具 有粘彈性的體系；專利CN 1177974描述了烷基甜菜堿與硫酸鹽型或者磺酸鹽型陰離子表 面活性劑復(fù)配，形成一種粘彈性表面活性劑；US 2010167967A1報(bào)道了利用雙子型陰離子 表面活性劑與雙子型陽離子表面活性劑復(fù)配形成的粘彈性表面活性劑。上述體系都具有一 定的降阻性，降阻效果還可以進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中含降阻劑的壓裂液組合物降阻率 低的問題，提供一種適用于頁巖氣藏的壓裂液降阻劑組合物。該降阻劑用于頁巖氣開采過 程中，具有降阻效率高的特點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對應(yīng)的壓裂 液降阻劑組合物在頁巖氣開采過程中的應(yīng)用。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種壓裂液降阻劑組合 物，以重量百分比計(jì)包括以下組分： (1) 1份季銨鹽雙子表面活性劑； (2) 0. 01?100份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽； (3) 0· 01?100聚合物； 其中組分（1)的分子通式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓裂液降阻劑組合物，以重量份數(shù)計(jì)包括以下組分： (1) 1份季銨鹽雙子表面活性劑； (2) 0. 01?100份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽； (3) 0.01?100份聚合物； 其中組分（1)的分子通式為：
其中組分（2)的分子通式為
其中，&，R3，R6為Q?C3Q的烴基，R2為C2?C6的亞烴基，R4、R14、R5和R15獨(dú)立 取自Q?C4的烴基；Xh_為陰離子，其中h為該陰離子的陰電荷數(shù)；n彡1，j彡1，且n+j=2? 20 ;其中M選自堿金屬、堿土金屬、NH4、H中任意一種，i是M的正電荷數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液降阻劑組合物，其特征在于Ri，R3為C8?C24的烷基、烯 基、芳基中的任意一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液降阻劑組合物，其特征在于R6為C12?C24的烷基、烯基、 芳基中的任意一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液降阻劑組合物，其特征在于n+j=4?12。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液降阻劑組合物，其特征在于其中組分（1)分子通式中 xh-為r、cr、r、no3'so3h'ch3coo'ho-c6h4-coo'ch3-c6h4-so3'ch3so3'ho-ch2coo' ch3ch(oh)cocr中的任意一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液降阻劑組合物，其特征在于Ri=R3，為C8?C24的烴基。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液降阻劑組合物，其特征在于組分（2)選自R6為C12? c24的烴基且n+j=4?12的烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽中的一種或任意幾種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液降阻劑組合物，其特征在于組分（3)所述的聚合物為 胍膠、羥丙基改性胍膠、黃原酸凝膠、聚丙烯酰胺、疏水化改性聚丙烯酰胺中的一種或任意 幾種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述壓裂液降阻劑組合物，其特征在于所述壓裂液降阻劑組合物還 包括組份（4)10?10000份水；所述的水選自去離子水、河水、地下水、海水中的任意一種。
10. 權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述壓裂液降阻劑在頁巖氣開采過程中作為壓裂液降阻 劑的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓裂液降阻劑組合物及其應(yīng)用，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中降阻率低的問題。本發(fā)明通過采用壓裂液降阻劑組合物，以重量份數(shù)計(jì)包括以下組分：（1）1份季銨鹽雙子表面活性劑；（2）0.01～100份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽；（3）0.01～100份聚合物；（4）10～10000份水的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于頁巖氣開采過程中。
【IPC分類】C09K8-68, E21B43-26
【公開號】CN104560000
【申請?zhí)枴緾N201310512338
【發(fā)明人】鮑新寧, 沙鷗, 李應(yīng)成, 張衛(wèi)東, 許曉菁
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月28日