一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：膠凝劑1.0％～2.0％，膠束促進(jìn)劑2.0％～4.0％，溫度穩(wěn)定劑0.1％～0.5％，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸或十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷中的一種或幾種；所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵；所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)金屬離子的有機(jī)絡(luò)合物。另外，本發(fā)明還公開了該無水壓裂液的制備方法。本發(fā)明的膠凝劑在常溫下為液體，流動(dòng)性好，壓裂液制備工藝簡單，成膠速度可控，可滿足130℃以下頁巖層的壓裂改造，無需破膠劑，在地層溫度和壓力下壓裂液氣化，通過井管排出地面后可再回收利用，無廢液外排和污染，具有環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入20世紀(jì)90年代，國外頁巖氣開發(fā)迅猛發(fā)展，技術(shù)逐步成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì)全球頁巖氣資源量為456.24X 1012m3，其中美國的頁巖氣資源量達(dá)到14X1012~20X1012m3，頁巖氣的勘探開發(fā)使美國天然氣儲(chǔ)量增加了 40%。2010年頁巖氣產(chǎn)量超過了天然氣總產(chǎn)量的15%,非常規(guī)頁巖氣已經(jīng)成為美國的主力氣源之一。
[0003]頁巖氣開采的核心技術(shù)是水力壓裂，在美國超過一半的天然氣都是通過壓裂獲得，開發(fā)使用的壓裂液體系包括滑溜水壓裂液和復(fù)合壓裂液體系。由于非常規(guī)頁巖氣儲(chǔ)集層物性較差，滲透率和孔隙度較低，常規(guī)壓裂液容易造成水相圈閉傷害；另外，這種“萬方液千方砂”式的大型壓裂產(chǎn)生大量的返排液，處置不當(dāng)會(huì)造成地表水的污染等問題，因此頁巖氣的開采在多個(gè)國家受到質(zhì)疑。這也是目前頁巖氣儲(chǔ)層水力壓裂和開發(fā)面臨的諸多亟待解決的問題之一。LPG壓裂液的出現(xiàn)極大地緩解了壓裂液對(duì)環(huán)境和水資源的壓力。LPG壓裂液是利用揮發(fā)性液化石油氣取代水的一種新型壓裂液體系，該壓裂液的流變性、摩阻性、抗濾失性以及在支撐劑運(yùn)移方面與傳統(tǒng)的壓裂液體系相似，很大程度上避免了傳統(tǒng)壓裂液的弊端，大大的提高了開采效率。
[0004]我國陸域頁巖氣地質(zhì)資源為134.42萬億立方米，開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。頁巖氣資源開發(fā)在我國剛剛起步，經(jīng)驗(yàn)不足，技術(shù)匱乏，這些因素制約著中國頁巖氣的發(fā)展。我國頁巖層屬于陸相沉積，這種巖層主要以粘土礦物伊蒙石為主，壓裂時(shí)極易產(chǎn)生粘土膨脹，嚴(yán)重影響頁巖氣開發(fā)效果。
[0005]候向前等報(bào)道了非常規(guī)儲(chǔ)集層低碳烴無水壓裂液，主要介紹了一種無水壓裂液交聯(lián)劑。這種交聯(lián)劑可以使煤油、正己烷和正辛烷形成LPG壓裂液，該技術(shù)采用兩步法成膠，速度慢，施工工藝復(fù)雜，壓裂液耐高溫性能差。在90°C時(shí)壓裂液粘度為41.38mPa.S。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?01310359226.6公開了一種丁烷基壓裂液及其制備方法，它以丁烷為基液，主要采用低碳醇合成的二烷基磷酸酯增稠劑，采用偏鋁酸鈉做交聯(lián)劑。這種方法制備的壓裂液在70°C時(shí)粘度只有50mPa *s左右，采用兩步成膠法制備壓裂液，制備工藝復(fù)雜，成膠速度慢，耐溫能力差，滿足不了頁巖氣井壓裂施工對(duì)壓裂液的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液。該無水壓裂液采用一步法成膠且成膠速度可控，可滿足130°C以下頁巖層的壓裂改造，該壓裂液無需破膠劑，在地層溫度和壓力下，壓裂液氣化通過井管排出地面后可再回收利用，無廢液外排和污染，具有環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。壓裂液在170^,1301:下壓裂液粘度≥90mPa *s ;在110°C，17084下連續(xù)剪切60min后壓裂液粘度> 300mPa *s，同時(shí)壓裂液具有剪切變稀的特性，壓裂液對(duì)巖心傷害平均為4.94%。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0%~2.0%，膠束促進(jìn)劑
2.0%~4.0%，溫度穩(wěn)定劑0.1%~0.5%，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸或十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷中的一種或幾種；所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括低碳鏈烷基醇、中長碳鏈烷基醇和長碳鏈烷基醇，混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為25%~40%，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為40 %~70 %，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為5 %~20 %，所述低碳鏈烷基醇為C1-C4烷基醇中的一種或幾種，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的一種或幾種，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的一種或幾種；所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)金屬離子的有機(jī)絡(luò)合物，其中三價(jià)金屬離子為三價(jià)鋁離子或三價(jià)鐵離子，含三價(jià)金屬離子的有機(jī)絡(luò)合物為三價(jià)金屬離子的無機(jī)鹽與油酸三乙醇胺反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物和乙二醇單丁醚的混合物，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為8%~15%。
[0009]上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0 %~1.5 %，膠束促進(jìn)劑2.5 %~3.5 %，溫度穩(wěn)定劑0.1 %~0.3 %，余量為烷基烴類。
[0010]上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，所述混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為30 %~35 %，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為50 %~65 %，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為5%~15%。
[0011]上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0%，膠束促進(jìn)劑3.0%，溫度穩(wěn)定劑0.2%，余量為烷基烴類。
[0012]上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，所述混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為30%，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為60%，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為10%。
[0013]上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟:
[0014]步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為90°C~100°C的條件下攪拌反應(yīng)0.5h~lh，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為80°C~90°C的條件下攪拌反應(yīng)6h~8h，得到二烷基磷酸酯；P205與磷酸三丁酯的摩爾比為1: (I~1.3)，混合醇與P2O5的摩爾比為(3 ~4):1 ;
[0015]步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為100°C~120°C的條件下攪拌反應(yīng)4h~6h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為(3~5):1。
[0016]上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，所述三價(jià)金屬離子的無機(jī)鹽與油酸三乙醇胺反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50°C~60°C，反應(yīng)時(shí)間為3h~5h，油酸三乙醇胺與三價(jià)金屬離子的摩爾比為1: (I~2.5)。
[0017] 上述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，所述三價(jià)金屬的無機(jī)鹽為三價(jià)金屬的硫酸鹽或氯化物。
[0018]另外，本發(fā)明還提供了一種制備上述無水壓裂液的方法，其特征在于，該方法為:在-30°C~-10°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促進(jìn)劑，攪拌Imin~5min，得到無水壓裂液。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、本發(fā)明采用膠凝劑、膠束促進(jìn)劑和溫度穩(wěn)定劑，基液以短碳鏈的烷基烴類為基液，采用低碳鏈烷基醇、中長碳鏈烷基醇和長碳鏈烷基醇合成不同碳鏈長度的二烷基磷酸酯鐵膠凝劑，膠凝劑在常溫下為液體，流動(dòng)性好，一步成膠，簡化了壓裂液的制備工藝，同時(shí)加入膠束促進(jìn)劑和溫度穩(wěn)定劑，加快了壓裂液的成膠速度，使壓裂液的抗溫性等均得到顯著提高。
[0021]2、本發(fā)明的壓裂液制備簡單，無傷害，可滿足130°C以下頁巖層的壓裂改造，該壓裂液無需破膠劑，在地層溫度和壓力下，壓裂液氣化通過井管排出地面后可再回收利用，無廢液外排和污染，具有環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
[0022]3、本發(fā)明的壓裂液在170s-1，130°C下粘度≥90mPa.s ;在110°C,170s_1下連續(xù)剪切60min后壓裂液粘度> 300mPa.s,同時(shí)壓裂液具有剪切變稀的特性，壓裂液對(duì)巖心傷害平均為4.94% ο
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例5的壓裂液的抗剪切性能。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例5的壓裂液的耐溫性能。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施例的適合頁巖氣層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0 %，膠束促進(jìn)劑2.0 %，溫度穩(wěn)定劑0.1 %，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸，烷基烴類為丙烷；所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括甲醇、正己醇和十二醇，混合醇中甲醇的質(zhì)量百分含量為25%，正己醇的質(zhì)量百分含量為70%，十二醇的質(zhì)量百分含量為5% ;所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)鐵離子的有機(jī)絡(luò)合物，膠束促進(jìn)劑的制備方法為:無水硫酸鐵與油酸三乙醇胺在60°C下反應(yīng)3h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物與乙二醇單丁醚混合均勻，得到膠束促進(jìn)劑，油酸三乙醇胺與鐵離子的摩爾比為1:1，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為8% ；
[0028]所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟:
[0029]步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為100°C的條件下攪拌反應(yīng)lh，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為80°C的條件下攪拌反應(yīng)8h，得到二烷基磷酸酯；P205與磷酸三丁酯的摩爾比為1:1，混合醇與P2O5的摩爾比為3:1 ;
[0030]步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為120°C的條件下攪拌反應(yīng)6h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為3:1。
[0031]本實(shí)施例的無水壓裂液的制備方法為:按比例稱取溫度穩(wěn)定劑、膠凝劑、膠束促進(jìn)劑和烷基烴類，在_30°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促進(jìn)劑，攪拌lmin，得到無水壓裂液。
[0032]實(shí)施例2
[0033]本實(shí)施例與實(shí)施例1相同，其中不同之處在于:所用溫度穩(wěn)定劑為十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丁烷或戊烷，或者為丙烷、丁烷和戊烷中的至少兩種，低碳鏈烷基醇為C1-C4烷基醇中的至少兩種，或者為乙醇、丙醇或丁醇，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的至少兩種，或者為C7-Cltl烷基醇中的一種，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的至少兩種，或者為C13-C16烷基醇中的一種。
[0034]實(shí)施例3
[0035]本實(shí)施例的適合頁巖氣層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑2.0 %，膠束促進(jìn)劑4.0 %，溫度穩(wěn)定劑0.5%，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷(摩爾比1:1:2);所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括丙醇、辛醇和十四醇，混合醇中丙醇的質(zhì)量百分含量為40%，辛醇的質(zhì)量百分含量為40%，十四醇的質(zhì)量百分含量為20% ;所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)鋁離子的有機(jī)絡(luò)合物，膠束促進(jìn)劑的制備方法為:氯化鋁與油酸三乙醇胺在50°C下反應(yīng)5h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物與乙二醇單丁醚混合均勻，得到膠束促進(jìn)劑，油酸三乙醇胺與鋁離子的摩爾比為1:2.5，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為15% ；
[0036]所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟:
[0037]步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為90°C的條件下攪拌反應(yīng)lh，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為90°C的條件下攪拌反應(yīng)6h，得到二烷基磷酸酯；P205與磷酸三丁酯的摩爾比為1:1.3，混合醇與P2O5的摩爾比為4:1 ;
[0038]步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為120°C的條件下攪拌反應(yīng)6h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為5:1。
[0039]本實(shí)施例的無水壓裂液的制備方法為:按比例稱取溫度穩(wěn)定劑、膠凝劑、膠束促進(jìn)劑和烷基烴類，在-10°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促進(jìn)劑，攪拌3min，得到無水壓裂液。
[0040]實(shí)施例4
[0041]本實(shí)施例與實(shí)施例3相同，其中不同之處在于:所用溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷中的一種或兩種，低碳鏈烷基醇為C1-C4烷基醇中的至少兩種，或者為甲醇、乙醇或丁醇，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的至少兩種，或者為C6-C7烷基醇或C9-Cltl烷基醇中的一種，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的至少兩種，或者為C12-C13烷基醇或C15-C16烷基醇中的一種。
[0042]實(shí)施例5
[0043] 本實(shí)施例的適合頁巖氣層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0 %，膠束促進(jìn)劑3.0 %，溫度穩(wěn)定劑0.2%，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為十二烷基苯橫酸，烷基經(jīng)類為丁燒；所述I父凝劑為二烷基憐酸酷鐵，二烷基憐酸酷鐵中的混合醇包括丁醇、正癸醇和十六醇，混合醇中丁醇的質(zhì)量百分含量為30%，正癸醇的質(zhì)量百分含量為60%，十六醇的質(zhì)量百分含量為10% ;所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)鐵離子的有機(jī)絡(luò)合物，膠束促進(jìn)劑的制備方法為:氯化鐵與油酸三乙醇胺在60°C下反應(yīng)3h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物與乙二醇單丁醚混合均勻，得到膠束促進(jìn)劑，油酸三乙醇胺與鐵離子的摩爾比為1:2，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為10% ；
[0044]所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟:
[0045]步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為95°C的條件下攪拌反應(yīng)45min，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為85°C的條件下攪拌反應(yīng)7h，得到二烷基磷酸酯#205與磷酸三丁酯的摩爾比為1:1.1，混合醇與P2O5的摩爾比為3.5:1 ;
[0046]步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為120°C的條件下攪拌反應(yīng)6h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為4:1。
[0047]本實(shí)施例的無水壓裂液的制備方法為:按比例稱取溫度穩(wěn)定劑、膠凝劑、膠束促進(jìn)劑和烷基烴類，在_20°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促進(jìn)劑，攪拌5min，得到無水壓裂液。
[0048]實(shí)施例6
[0049]本實(shí)施例與實(shí)施例5相同，其中不同之處在于:所用溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸，烷基烴類為丙烷或戊烷，或者為丙烷、丁烷和戊烷中的至少兩種，低碳鏈烷基醇為C1-C4烷基醇中的至少兩種，或者為C1-C3烷基醇中的一種，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的至少兩種，或者為C6-C9烷基醇中的一種，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的至少兩種，或者為C12-C15烷基醇中的一種。
[0050]實(shí)施例7
[0051]本實(shí)施例的適合頁巖氣層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.5 %，膠束促進(jìn)劑2.5 %，溫度穩(wěn)定劑0.3 %，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸，烷基烴類為丁烷和戊烷(摩爾比2:1);所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括低碳鏈烷基醇、中長碳鏈烷基醇和長碳鏈烷基醇，混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為30%，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為65%，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為5%，所述低碳鏈烷基醇為甲醇、乙醇、丙醇和丁醇按照1:4:2:1的摩爾比混合的混合物，中長碳鏈烷基醇為正己醇、正辛醇和正癸醇按照1:2:1的摩爾比混合的混合物，長碳鏈烷基醇為十二醇、十四醇和十六醇按照1:1:1的摩爾比混合的混合物；所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)鋁離子的有機(jī)絡(luò)合物，膠束促進(jìn)劑的制備方法為:無水硫酸鋁與油酸三乙醇胺在55°C下反應(yīng)4h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物與乙二醇單丁醚混合均勻，得到膠束促進(jìn)劑，油酸三乙醇胺與鋁離子的摩爾比為1:1.5，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為12% ；
[0052]所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟:
[0053]步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為90°C的條件下攪拌反應(yīng)lh，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為80°C的條件下攪拌反應(yīng)6h，得到二烷基磷酸酯；P205與磷酸三丁酯的摩爾比為1:1.2，混合醇與P2O5的摩爾比為4:1 ;
[0054]步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為100°C的條件下攪拌反應(yīng)4h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為3:1。
[0055]本實(shí)施例的無水壓裂液的制備方法為:按比例稱取溫度穩(wěn)定劑、膠凝劑、膠束促進(jìn)劑和烷基烴類，在_30°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促進(jìn)劑，攪拌2min，得到無水壓裂液。
[0056]實(shí)施例8
[0057]本實(shí)施例與實(shí)施例7相同，其中不同之處在于:所用溫度穩(wěn)定劑為硫酸，烷基烴類為丙烷、丁燒和戍燒中的一種或二種，或者為丙烷和丁燒，或者為丙烷和戍燒，低碳鏈烷基醇為C1-C4烷基醇中的至多三種，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的一種、兩種或四種以上，或者為C6-C9烷基醇中的三種，或者為C6-C7烷基醇和C9烷基醇中的兩種與Cltl烷基醇的混合物，或者為C7烷基醇和C9烷基醇中的一種與C8烷基醇和Cltl烷基醇的混合物，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的一種、兩種或四種以上，或者為C12-C15烷基醇中的二種，或者為C12-C13烷基醇和C15烷基醇中的兩種與十TK醇的混合物，或者為C13烷基醇和C15烷基醇中的一種與十四醇和十六醇的混合物。
[0058]實(shí)施例9
[0059]本實(shí)施例的適合頁巖氣層壓裂用無水壓裂液，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.2%，膠束促進(jìn)劑3.5%，溫度穩(wěn)定劑0.1 %，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丙烷和丁烷(摩爾比1:1);所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括低碳鏈烷基醇、中長碳鏈烷基醇和長碳鏈烷基醇，混合醇中丙醇的質(zhì)量百分含量為35%，辛醇的質(zhì)量百分含量為50 %，十四醇的質(zhì)量百分含量為15%，所述低碳鏈烷基醇為甲醇和丁醇按照1:1的摩爾比混合的混合物，中長碳鏈烷基醇為正己醇、正辛醇和正癸醇按照1:2:1的摩爾比混合的混合物，長碳鏈烷基醇為十二醇、十四醇和十六醇按照2:3:1的摩爾比混合的混合物；所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)鐵的有機(jī)絡(luò)合物，膠束促進(jìn)劑的制備方法為:硫酸鐵與油酸三乙醇胺在50°C下反應(yīng)5h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物與乙二醇單丁醚混合均勻，得到膠束促進(jìn)劑，硫酸鐵中的鐵離子與油酸三乙醇胺的摩爾比為1:2，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為13% ；
[0060]所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟:
[0061]步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為100°C的條件下攪拌反應(yīng)0.5h，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為80°C的條件下攪拌反應(yīng)8h，得到二烷基磷酸酯；P205與磷酸三丁酯的摩爾比為1:1.2，混合醇與P2O5的摩爾比為4:1 ;
[0062]步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為110°C的條件下攪拌反應(yīng)5h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為
4.5:1。
[0063]本實(shí)施例的無水壓裂液的制備方法為:按比例稱取溫度穩(wěn)定劑、膠凝劑、膠束促進(jìn)劑和烷基烴類，在-10°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促進(jìn)劑，攪拌5min，得到無水壓裂液。
[0064]實(shí)施例10
[0065] 本實(shí)施例與實(shí)施例9相同，其中不同之處在于:所用溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷中的一種或三種，或者為戊烷和丁烷，或者為丙烷和戊烷，低碳鏈烷基醇Sc1-C4烷基醇中的一種、三種或四種，或者為乙醇、丙醇和丁醇中的兩種，或者為甲醇和乙醇，或者為甲醇和丙醇，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的一種、兩種或四種以上，或者為C6-C9烷基醇中的三種，或者為C6-C7烷基醇和C9烷基醇中的兩種與Cltl烷基醇的混合物，或者為C7烷基醇和C9烷基醇中的一種與C8烷基醇和Cltl烷基醇的混合物，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的一種、兩種或四種以上，或者為C12-C15烷基醇中的二種，或者為C12-C13烷基醇和C15烷基醇中的兩種與十六醇的混合物，或者為C13烷基醇和C15烷基醇中的一種與十四醇和十六醇的混合物。
[0066]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例5的壓裂液性能進(jìn)行測試:
[0067]1、抗剪切性能:在90°C下考察壓裂液的抗剪切性能，結(jié)果見圖1。從圖中可以看出，在同一溫度下，壓裂液的粘度隨剪切速率的增大而下降。由此可見:本發(fā)明的壓裂液同其它類型壓裂液一樣具有剪切變稀的特性。
[0068]2、耐溫性能:將壓裂液加熱到95°C后，在170s—1下進(jìn)行剪切測試，結(jié)果見圖2。從圖中可以看出，實(shí)驗(yàn)溫度由95°C開始，在170s—1下連續(xù)剪切70min后壓裂液溫度升至130°C。壓裂液粘度由起初95°C的600mPa.s下降到90mPa.S。由此可見:本發(fā)明的壓裂液耐溫能力可達(dá)到130°C，壓裂液具有良好的耐溫性能。
[0069]本發(fā)明其他實(shí)施例制備的壓裂液的性能與實(shí)施例5類似，均具有剪切變稀的特性，且耐溫能力可達(dá)130°C。
[0070]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1、3、5、7、9制備的壓裂液的成膠時(shí)間、粘度和巖心傷害進(jìn)行檢測，巖心取自長慶蘇里格氣田儲(chǔ)層的巖心，巖心滲透率為4.36 X 10_3 μ m2~5.62 X 10_3 μ m2，結(jié)果見表1。
[0071]表1壓裂液的性能
[0072]
【權(quán)利要求】
1.一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0 %~2.0 %，膠束促進(jìn)劑2.0 %~4.0 %，溫度穩(wěn)定劑0.1 %~0.5 %，余量為烷基烴類；所述溫度穩(wěn)定劑為氨基磺酸或十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷中的一種或幾種；所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括低碳鏈烷基醇、中長碳鏈烷基醇和長碳鏈烷基醇，混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為25%~40%，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為40%~70%，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為5%~20%，所述低碳鏈烷基醇為C1-C4烷基醇中的一種或幾種，中長碳鏈烷基醇為C6-Cltl烷基醇中的一種或幾種，長碳鏈烷基醇為C12-C16烷基醇中的一種或幾種；所述膠束促進(jìn)劑為含三價(jià)金屬離子的有機(jī)絡(luò)合物，其中三價(jià)金屬離子為三價(jià)鋁離子或三價(jià)鐵離子，含三價(jià)金屬離子的有機(jī)絡(luò)合物為 三價(jià)金屬離子的無機(jī)鹽與油酸三乙醇胺反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物和乙二醇單丁醚的混合物，膠束促進(jìn)劑中乙二醇單丁醚的質(zhì)量百分含量為8%~15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0%~1.5 %，膠束促進(jìn)劑2.5%~3.5 %，溫度穩(wěn)定劑0.1%~0.3%，余量為烷基烴類。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，所述混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為30%~35%，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為50 %~65 %，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為5 %~15 %。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的原料制成:膠凝劑1.0 %，膠束促進(jìn)劑3.0 %，溫度穩(wěn)定劑0.2%，余量為烷基烴類。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，所述混合醇中低碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為30%，中長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為60%，長碳鏈烷基醇的質(zhì)量百分含量為10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，所述二烷基磷酸酯鐵的制備方法包括以下步驟: 步驟一、P2O5和磷酸三丁酯在反應(yīng)溫度為90°C~100°c的條件下攪拌反應(yīng)0.5h~lh，然后向反應(yīng)產(chǎn)物中加入混合醇，在反應(yīng)溫度為80°C~90°C的條件下攪拌反應(yīng)6h~8h，得到二烷基磷酸酯；P205與磷酸三丁酯的摩爾比為1: (I~1.3)，混合醇與P2O5的摩爾比為(3~4):1 ； 步驟二、向步驟一中所述二烷基磷酸酯中加入無水硫酸鐵，在反應(yīng)溫度為100°C~120°C的條件下攪拌反應(yīng)4h~6h，得到二烷基磷酸酯鐵；所述二烷基磷酸酯與無水硫酸鐵的摩爾比為(3~5):1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，所述三價(jià)金屬離子的無機(jī)鹽與油酸三乙醇胺反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50°C~60°C，反應(yīng)時(shí)間為3h~5h，油酸三乙醇胺與三價(jià)金屬離子的摩爾比為1: (I~2.5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種適合非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，所述三價(jià)金屬的無機(jī)鹽為三價(jià)金屬的硫酸鹽或氯化物。
9.一種制備如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述無水壓裂液的方法，其特征在于，該方法為:在_30°C~-10°C的耐壓密閉環(huán)境下，將膠凝劑加入烷基烴類中，攪拌均勻，然后加入溫度穩(wěn)定劑和膠束促 進(jìn)劑，攪拌Imin~5min，得到無水壓裂液。
【文檔編號(hào)】C09K8/64GK104004506SQ201410272506
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】王滿學(xué) 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)