應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水及其制備方法，解決現(xiàn)有的滑溜水由于配液時(shí)間長(zhǎng)、配液要求高而導(dǎo)致壓裂施工周期長(zhǎng)、成本高的問(wèn)題。本發(fā)明包括：乳液降阻劑0.05%～0.1%、殺菌劑0.1%～0.2%、黏土穩(wěn)定劑0.1%～0.2%、助排劑0.09%～0.11%、清水：余量。本發(fā)明配方設(shè)計(jì)合理，乳液降阻劑溶解、起粘迅速，且抗鹽能力強(qiáng)，因而不僅大幅縮短了壓裂施工的周期，而且降低了施工的成本，很好地滿足頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的要求，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、配方原料來(lái)源廣泛，因此，其具有很高的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種滑溜水，具體涉及的是一種應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜 水及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 2013年10月，國(guó)家能源局發(fā)布了《頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策》，將頁(yè)巖氣納入戰(zhàn)略性新興行 業(yè)，并將對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采出臺(tái)相關(guān)激勵(lì)政策，大力推進(jìn)國(guó)內(nèi)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)。
[0004] 我國(guó)可采頁(yè)巖氣資源的潛力，按國(guó)土資源部發(fā)布的權(quán)威報(bào)告來(lái)看，為25. 1萬(wàn)億立 方米，超過(guò)美國(guó)，可采儲(chǔ)量居世界首位。而按照頁(yè)巖氣"十二五"的規(guī)劃，到2015年時(shí)我國(guó) 頁(yè)巖氣要實(shí)現(xiàn)探明地質(zhì)儲(chǔ)量6000億立方、可采儲(chǔ)量2000億立方、開(kāi)采量達(dá)到65億立方的 目標(biāo)，到2020年時(shí)頁(yè)巖氣開(kāi)采量要達(dá)到1000億立方。因此，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)潛力相當(dāng)巨 大。
[0005] 然而，在現(xiàn)階段，我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采成本比較高，按照目前的勘探開(kāi)發(fā)水平測(cè)算，我 國(guó)頁(yè)巖氣單井開(kāi)采成本大約在8000萬(wàn)左右，為美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采成本的3?4倍。因此，如 何高效的進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)，降低其開(kāi)采成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，是推進(jìn)我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展 道路上亟須解決的問(wèn)題。
[0006] 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層的改造，主要采用的是滑溜水體系進(jìn)行增產(chǎn)作業(yè)， 但現(xiàn)有的滑溜水體系由于配方的選用及工藝的不合理，導(dǎo)致配液需要的時(shí)間較長(zhǎng)，要求較 高，不僅大大延長(zhǎng)了壓裂施工的周期，而且也增加了施工的難度和成本。
[0007] 因此，如何縮短滑溜水的配液時(shí)間，并降低配液的要求，對(duì)于壓裂施工的周期和成 本來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要，而這也成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水及其制備方 法，主要解決現(xiàn)有的滑溜水由于配液時(shí)間長(zhǎng)、配液要求高而導(dǎo)致壓裂施工周期長(zhǎng)、成本高的 問(wèn)題。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水，包括以下配比的組分： 由質(zhì)量比為1 : 1.2 : 0.1 : 2 : 0.15的丙烯酸鈉、丙烯酰胺、磺酸鹽、液體石蠟和 Span-80組成的乳液降阻劑 0· 05%?0· 1% ; 殺菌劑 （λ 1%?(λ 2% ; 黏土穩(wěn)定劑 0. 1%?0. 2% ; 助排劑 0.09%?0.11%; 清水 余量。
[0010] 作為優(yōu)選，所述殺菌劑為濃度為10%的季銨鹽雙子表面活性劑。
[0011] 具體地說(shuō)，所述黏土穩(wěn)定劑由質(zhì)量比為1 : 0.42 : 0.52的三乙胺、稀鹽酸和環(huán)氧 氯丙烷組成。
[0012] 具體地說(shuō)，所述助排劑由以下配比的組分組成： 氟碳 （λ 2%?(λ 4% ; Gemini表面活性劑 4%?6% ; 清水 余量。
[0013] 基于上述滑溜水配方，本發(fā)明還提供該滑溜水的制備方法，其過(guò)程是：將清水、 0. 05%?0. 1%的乳液降阻劑、0. 1%?0. 2%的殺菌劑、0. 1%?0. 2%的黏土穩(wěn)定劑以及 0.09%?0. 11%的助排劑同時(shí)泵入到連續(xù)混配設(shè)備中混配成型；其中，乳液降阻劑的制備過(guò) 程如下： (la) 利用蒸餾水將丙烯酰胺水解，并將丙烯酸鈉與丙烯酰胺水解液混合，形成混合液 (lb) 將液體石錯(cuò)與Span-80混合形成混合液二； (lc) 向混合液一中加入磺酸鹽，并均勻攪拌，形成混合液三； (ld) 將混合液三加入到混合液二中混合，形成混合液四； (le) 將混合液四升溫至30?35°C，并恒溫5?6h，形成乳液； (lf) 利用反相破乳劑將乳液破乳，得到乳液降阻劑；所述丙烯酸鈉、丙烯酰胺、磺酸鹽、 液體石蠟和Span-80的質(zhì)量比為1 : 1.2 : 0.1 : 2 : 0.15。
[0014] 作為優(yōu)選，所述殺菌劑為濃度為10%的季銨鹽雙子表面活性劑。
[0015] 進(jìn)一步地，所述黏土穩(wěn)定劑的制備過(guò)程如下： (2a)向三口燒瓶中加入三乙胺，并在冷水浴條件下滴加稀鹽酸； (2b)在室溫下恒溫2?2. 5h ; (2c)加入環(huán)氧氯丙烷，并于常溫下攪拌30?40min，使三口燒瓶中的液體呈弱堿性； (2d)恒溫靜置，直至三口燒瓶中的液體澄清時(shí)將其濃縮干燥，得到黏土穩(wěn)定劑；所述三 乙胺、稀鹽酸和環(huán)氧氯丙烷的質(zhì)量比為1 : 0.42 : 0.52。
[0016] 再進(jìn)一步地，所述步驟（2a)中，滴加稀鹽酸的時(shí)間為90min。
[0017] 更進(jìn)一步地，所述助排劑由清水、0. 2%?0. 4%的氟碳以及4%?6%的Gemini表面 活性劑混合而成。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1)本發(fā)明配方簡(jiǎn)單、配液速度快、性能穩(wěn)定、且經(jīng)濟(jì)可靠。
[0019] (2)本發(fā)明采用新的配方和工藝來(lái)制備乳液降阻劑，其在合成過(guò)程中引入了親水 基團(tuán)與抗鹽基團(tuán)，相比傳統(tǒng)的粉末狀降阻劑，本發(fā)明有效地改善了降阻劑的水溶性，使得其 溶解速度和抗鹽能力得到了明顯的提高，試驗(yàn)表明，本發(fā)明乳液降阻劑在清水中的溶解時(shí) 長(zhǎng)約為現(xiàn)有降阻劑溶解時(shí)長(zhǎng)的1/15左右。
[0020] (3)本發(fā)明優(yōu)選采用季銨鹽雙子表面活性劑作為殺菌劑，相比傳統(tǒng)的季銨鹽雙子 表面活性劑，季銨鹽雙子表面活性劑具有更低的臨界膠束濃度、更強(qiáng)的降低表面張力的能 力，在達(dá)到相同的殺菌效果時(shí)，季銨鹽雙子表面活性劑的用量大約僅為傳統(tǒng)季銨鹽雙子表 面活性劑用量的一半，成本更加節(jié)約。并且，本發(fā)明采用了濃度為10%的季銨鹽雙子表面活 性劑，其在與其他配劑結(jié)合形成滑溜水后，經(jīng)過(guò)測(cè)試，其殺菌率可達(dá)到95%以上。
[0021] (4)本發(fā)明配制的黏土穩(wěn)定劑，其較常規(guī)的無(wú)機(jī)鹽類黏土穩(wěn)定劑具有更好的防膨 化能力，能夠很好地降低滑溜水的濾失量，進(jìn)而有利于防止地層水化膨脹。
[0022] (5)本發(fā)明采用了 0. 2%?0. 4%的氟碳以及4%?6%的Gemini表面活性劑配制 助排劑，由于氟碳表面活性劑具有非常高的表面活性，能夠有效降低液體的表面張力，而 Gemini表面活性劑具有低CMC值、低表面張力的優(yōu)點(diǎn)，并且Gemini表面活性劑的CMC值比 傳統(tǒng)表面活性劑CMC值低1、2個(gè)數(shù)量級(jí)，C20值（降低水的界面張力20mN / m時(shí)所需表面 活性劑的濃度）低2、3個(gè)數(shù)量級(jí)，因而Gemini表面活性劑與氟碳表面活性劑復(fù)配成的混合 體系可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，能夠獲得比單一表面活性劑更優(yōu)異的效果。同時(shí)，在適當(dāng)?shù)呐渲票?例下，Gemini表面活性劑與氟碳配合后，體現(xiàn)出了優(yōu)良的潤(rùn)濕能力，完全能夠替代常規(guī)起泡 助排劑中的潤(rùn)濕劑。因此，在氟碳、Gemini表面活性劑結(jié)合后的作用下，可以使助排劑的加 量為0. 1%?0. 2%時(shí)，其表面張力低于24mN/m，達(dá)到了常規(guī)助排劑需要至少加入1%才能確 ?；锼谋砻鎻埩档椭料嗤降哪康模蚨诖_?；锼阅懿皇苡绊懙那疤嵯拢?有效降低了助排劑在滑溜水中的用量和成本。
[0023] (6)本發(fā)明性價(jià)比高、實(shí)用性強(qiáng)，大幅縮短了壓裂施工的周期，并且降低了施工的 成本，很好地滿足了大規(guī)模生產(chǎn)頁(yè)巖氣的要求，因此，其在頁(yè)巖氣開(kāi)采領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用 前景，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí) 施例。 實(shí)施例
[0025] 本發(fā)明提供了一種新的滑溜水及其制備工藝，該種滑溜水包括乳液降阻劑、殺 菌劑、黏土穩(wěn)定劑、助排劑以及清水，其中，各個(gè)組分的配比分別為：乳液降阻劑0.05%? 0· 1%、殺菌劑0· 1%?0· 2%、黏土穩(wěn)定劑0· 1%?0· 2%、助排劑0· 09%?0· 11%、余量為清水。 而關(guān)于該種滑溜水的制備過(guò)程則如下： 首先，分別配制出乳液降阻劑、黏土穩(wěn)定劑以及助排劑。乳液降阻劑的制備步驟如下： (1) 利用蒸餾水將丙烯酰胺水解，并將丙烯酸鈉與丙烯酰胺水解液混合，形成混合液 ? (2) 將液體石蠟與Span-80混合形成混合液二； (3) 向混合液一中加入任意一種磺酸鹽，并均勻攪拌，形成混合液三； (4) 將混合液三加入到混合液二中混合，形成混合液四； (5) 將混合液四升溫至30?35°C，并恒溫5?6h，形成乳液； (6) 利用反相破乳劑將乳液破乳，得到乳液降阻劑；所述的丙烯酸鈉、丙烯酰胺、磺酸 鹽、液體石蠟和Span-80的質(zhì)量比為1 : 1.2 : 0.1 : 2 : 0.15。
[0026] 黏土穩(wěn)定劑的制備步驟則如下： (1)向三口燒瓶中加入三乙胺，并在冷水浴條件下滴加稀鹽酸，滴加的時(shí)間控制在 90min左右，可以很好地確保后續(xù)加入環(huán)氧氯丙烷攪拌后，使得整個(gè)混合液的PH值保持在 弱堿性的范圍； (2) 在室溫下恒溫2?2. 5h ; (3) 加入環(huán)氧氯丙烷，并于常溫下攪拌30?40min，使三口燒瓶中的液體呈弱堿性； (4) 恒溫靜置，直至三口燒瓶中的液體澄清時(shí)將其濃縮干燥，得到黏土穩(wěn)定劑；所述三 乙胺、稀鹽酸和環(huán)氧氯丙烷的質(zhì)量比為1 : 0.42 : 0.52。
[0027] 而助排擠則是將0. 2%?0. 4%的氟碳以及4%?6%的Gemini表面活性劑加入到 清水中混合制成。
[0028] 制得乳液降阻劑、黏土穩(wěn)定劑以及助排擠后，接著，按照上述比例將乳液降阻劑、 殺菌劑(本發(fā)明優(yōu)選采用濃度為10%的季銨鹽雙子表面活性劑，純度為99%)、黏土穩(wěn)定劑、 助排劑以及清水同時(shí)泵入到快速連續(xù)混配設(shè)備(例如連續(xù)混配車）中混配成型，從混配設(shè)備 中流出的即為滑溜水。
[0029] 而后，將配制好的滑溜水輸送到混砂車中，并加入砂巖，最后不間斷地泵注到施工 井中，實(shí)施連續(xù)施工，即可實(shí)現(xiàn)工廠化壓裂。
[0030] 為體現(xiàn)本發(fā)明相比現(xiàn)有滑溜水所具有的優(yōu)勢(shì)，下面列舉兩個(gè)對(duì)比試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行說(shuō) 明。
[0031] 試驗(yàn)一：測(cè)試本發(fā)明滑溜水的乳液降阻劑的溶解速度及起粘時(shí)間 分別稱取0. 15g常規(guī)降阻劑、0. 15g乳液降阻劑，并分別加入到300mL清水中，攪拌，測(cè) 試降阻劑的溶解速度。表1為兩種降阻劑的測(cè)試數(shù)據(jù)：

【權(quán)利要求】
1. 應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水，其特征在于，包括以下配比的組分： 由質(zhì)量比為1 : 1.2 : 0.1 : 2 : 0.15的丙烯酸鈉、丙烯酰胺、磺酸鹽、液體石蠟和 Span-80組成的乳液降阻劑 0? 05%?0? 1% ; 殺菌劑 0? 1%?0? 2% ; 黏土穩(wěn)定劑 0. 1%?0. 2% ; 助排劑 0.09%?0.11%; 清水 余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水，其特征在于，所述 殺菌劑為濃度為10%的季銨鹽雙子表面活性劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水，其特征在于，所述 黏土穩(wěn)定劑由質(zhì)量比為1 : 0.42 : 0.52的三乙胺、稀鹽酸和環(huán)氧氯丙烷組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水，其特征在于，所述 助排劑由以下配比的組分組成： 氟碳 0? 2%?0? 4% ; Gemini表面活性劑 4%?6% ; 清水 余量。
5. 應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水的制備方法，其特征在于，將清水、0. 05%? 〇. 1%的乳液降阻劑、〇. 1%?〇. 2%的殺菌劑、0. 1%?0. 2%的黏土穩(wěn)定劑以及0. 09%?0. 11% 的助排劑同時(shí)泵入到連續(xù)混配設(shè)備中混配成型；其中，乳液降阻劑的制備過(guò)程如下： (la) 利用蒸餾水將丙烯酰胺水解，并將丙烯酸鈉與丙烯酰胺水解液混合，形成混合液 (lb) 將液體石錯(cuò)與Span-80混合形成混合液二； (lc) 向混合液一中加入磺酸鹽，并均勻攪拌，形成混合液三； (ld) 將混合液三加入到混合液二中混合，形成混合液四； (le) 將混合液四升溫至30?35°C，并恒溫5?6h，形成乳液； (lf) 利用反相破乳劑將乳液破乳，得到乳液降阻劑；所述丙烯酸鈉、丙烯酰胺、磺酸鹽、 液體石蠟和Span-80的質(zhì)量比為1 : 1.2 : 0.1 : 2 : 0.15。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水的制備方法，其特征 在于，所述殺菌劑為濃度為10%的季銨鹽雙子表面活性劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水的制備方法，其特征 在于，所述黏土穩(wěn)定劑的制備過(guò)程如下： (2a)向三口燒瓶中加入三乙胺，并在冷水浴條件下滴加稀鹽酸； (2b)在室溫下恒溫2?2. 5h ; (2c)加入環(huán)氧氯丙烷，并于常溫下攪拌30?40min，使三口燒瓶中的液體呈弱堿性； (2d)恒溫靜置，直至三口燒瓶中的液體澄清時(shí)將其濃縮干燥，得到黏土穩(wěn)定劑；所述三 乙胺、稀鹽酸和環(huán)氧氯丙烷的質(zhì)量比為1 : 0.42 : 0.52。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水的制備方法，其特征 在于，所述步驟（2a)中，滴加稀鹽酸的時(shí)間為90min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述應(yīng)用于頁(yè)巖氣工廠化壓裂開(kāi)采的滑溜水的制備方法，其特 征在于，所述助排劑由清水、0. 2%?0. 4%的氟碳以及4%?6%的Gemini表面活性劑混合而 成。
【文檔編號(hào)】C09K8/68GK104371695SQ201410528691
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】何偉, 王彬, 成強(qiáng), 朱和 申請(qǐng)人:四川省威爾敦化工有限公司