一種壓裂用的長效防膨劑及其制備方法、應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油田壓裂用長效防膨劑及其制備方法及應(yīng)用，所述長效防膨劑按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：表面活性劑50％～65％、有機防膨劑2％～5％、無機防膨劑5％～15％和水15％～43％。本發(fā)明的長效防膨劑對地層傷害率小于8.6％，具有對地層傷害小，防膨周期長，與壓裂液具有良好的配伍性。
【專利說明】
一種壓裂用的長效防膨劑及其制備方法、應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及油田油井領(lǐng)域，進一步地說，是涉及一種壓裂用的長效防膨劑及其制 備方法、應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油田部分區(qū)塊儲層中粘土礦物含量較高，平均粘土礦物含量達到13.13%，且粘 土礦物主要由易于膨脹的伊/蒙混層粘土礦物、易于運移的高嶺石等礦物組成，不僅會堵塞 地層孔隙通道，降低儲層滲透率，還可能引起出砂，影響油井生產(chǎn)穩(wěn)定和措施作業(yè)效果。目 前，油田在壓裂液中主要采用添加粘土穩(wěn)定劑為KC1，此類無機鹽類防膨劑雖然短期防膨效 果較好，但由于耐沖刷性差，有效期短，屬于短期防膨劑;而小分子有機陽離子聚合物，由于 分子鏈較長，吸附可能會產(chǎn)生孔隙喉道堵塞，對地層傷害較大。
[0003] 目前，國內(nèi)防膨劑品種繁多，多數(shù)品種為有機防膨劑，少數(shù)為無機防膨劑。有機防 膨劑量少、效率高、有效期長，對地層適應(yīng)性強，受PH值影響不大，但防膨率不高;無機防膨 劑貨源廣、成本低、耐高溫、短期防膨效果好，耐沖刷性差，防膨有效期短;近年來，國內(nèi)外在 粘土穩(wěn)定劑中發(fā)展較快的是有機陽離子聚合物，特別是重復(fù)單元中含有多個季銨基團的聚 合物，對防止粘土的水化膨脹和減少顆粒的分散運移極為有效。如專利號CN102786924A "一 種防膨劑及其生產(chǎn)工藝"所述的防膨劑，主要由是由0.1-2.0%的陽離子聚合物、20-30%的 BCS-851粘土穩(wěn)定劑復(fù)配組成，主要是能有效的防止粘土礦物水化膨脹、分散及運移，耐水 沖刷，延長注水周期，可取得油井增油、水井增注的良好效果，但其長效防膨效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種壓裂用 的長效防膨劑及其制備方法、應(yīng)用，具有高效的防膨性能，使用濃度低，對地層的吸附傷害 小，防膨周期長，并且與壓裂液有良好的配伍性，可應(yīng)用于油田油井壓裂作業(yè)中，應(yīng)用前景 廣闊。
[0005] 本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：表面活性劑50%~ 65%、有機防膨劑2 %~5%、無機防膨劑5 %~15 %和水15 %~43 %。
[0007] 本發(fā)明還提供另一種技術(shù)方案，所述壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括 如下組分:表面活性劑50%~65%、有機防膨劑2%~4%、無機防膨劑5 %~10%和水25% ~35%〇
[0008] 按上述方案，所述表面活性劑為0P-10乳化劑或表面活性劑1727。
[0009] 按上述方案，所述有機防膨劑為產(chǎn)品代號為BSF或CPAM的防膨劑。
[0010] 按上述方案，所述無機防膨劑為KC1或NH4C1。
[0011] 上述壓裂用的長效防膨劑的制備方法是：按上述配比稱取表面活性劑、有機防膨 劑、無機防膨劑和水，然后先將水、表面活性劑、有機防膨劑混合后逐漸升溫至60~100°C反 應(yīng)0.5~10小時，然后冷卻至15~30°C，加入無機防膨劑，攪拌0.5~1小時，制得所述壓裂用 長效防膨劑。
[0012] 本發(fā)明所述壓裂用長效防膨劑在油田油井中的應(yīng)用。應(yīng)用時，所述壓裂用長效防 膨劑既能單獨使用，也可直接加入到壓裂液中使用，可根據(jù)儲層礦物中粘土含量情況調(diào)整 使用濃度，優(yōu)選地，本發(fā)明所述壓裂用長效防膨劑使用濃度范圍為〇. 8 %-1.5wt %，單獨使 用時處理半徑一般為2-3米，可經(jīng)受400PV清水沖刷仍保持較好的防膨效果。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 本發(fā)明的長效防膨劑的優(yōu)點在于它與粘土礦物具有極強的結(jié)合力，與壓裂液配伍 性好，此結(jié)合具有不可逆，耐沖刷性強，因此具有長效性，適用于水敏性地層，特別是強水敏 性地層，解決了現(xiàn)有同類防膨劑產(chǎn)品或者含有鉀離子、銨離子的無機鹽水溶液，或者是單體 小陽子與含有鉀離子、銨離子的無機鹽水溶液的混合物與粘土礦物的結(jié)合力不夠，長時間 的注水沖刷或者入井液的浸泡，導(dǎo)致鉀離子、銨離子、有機小陽離子運移而失去防止膨脹的 作用，表現(xiàn)為防膨施工有效期短的問題。在油田壓裂作業(yè)中將本發(fā)明的長效防膨劑一同加 入壓裂液體系中，其在液體中溶解、解離產(chǎn)生高正電價的高分子陽離子，正電荷密度高，這 些聚陽離子既可通過吸附中和黏土表面的負電性，又可在黏土晶層間吸附，將它們橋接起 來，抑制黏土膨脹，而且能將黏土微粒橋接在地層表面而有效地抑制微粒運移。
[0015] 總之，本發(fā)明的長效防膨劑具有高效的防膨性能，使用濃度低，對地層的吸附傷害 小，防膨周期長，并且與壓裂液有良好的配伍性，可應(yīng)用于油田油井壓裂作業(yè)中，應(yīng)用前景 廣闊。
【具體實施方式】
[0016] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不 僅僅局限于下面的實施例。
[0017] 實施例！
[0018] 一種壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：表面活性劑0P-10 50%、有機防膨劑BSF 4%、無機防膨劑KC1 15%和31 %的水。
[0019] 上述壓裂用的長效防膨劑的制備方法，具體過程如下：
[0020] 取31ml的水、商品牌號位0P-10的表面活性劑(來源于武漢龍睿達科技發(fā)展有限公 司）50g、有機防膨劑BSF(來源于湖北興眾誠科技有限公司)4g于常溫、常壓加入密閉壓力反 應(yīng)釜中，啟動攪拌，逐漸升溫至100°C反應(yīng)6小時，然后冷卻25°C后加入15g無機防膨劑KC1 (來源于武漢市華創(chuàng)化工有限公司），攪拌1小時，制得壓裂用的長效防膨劑l〇〇g，標記為長 效防膨劑1號。
[0021] 實施例2
[0022] 一種壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：表面活性劑0P-10 60%、有機防膨劑BSF 3%、無機防膨劑KC1 8%和29%的水。
[0023]上述壓裂用的長效防膨劑的制備方法，具體過程如下：
[0024] 取29ml的水表面活性劑0P-10 60g、有機防膨劑BSF 3g于常溫、常壓加入密閉壓力 反應(yīng)釜中，啟動攪拌，逐漸升溫至100°C反應(yīng)3小時，然后冷卻25°C后加入8g無機防膨劑KC1， 攪拌0.5小時，制得壓裂用的長效防膨劑100g，標記為長效防膨劑2號。
[0025] 實施例3
[0026] 一種壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：表面活性劑OP-10 65%、有機防膨劑BSF 2%、無機防膨劑KC1 5%和28%的水。
[0027] 上述壓裂用的長效防膨劑的制備方法，具體過程如下：
[0028] 取28ml的水、商品牌號位0P-10的表面活性劑70g、有機防膨劑BSF 2g于常溫、常壓 加入密閉壓力反應(yīng)釜中，啟動攪拌，逐漸升溫至100°C反應(yīng)3小時，然后冷卻25°C后加入5g無 機防膨劑KC1，攪拌0.5小時，制得壓裂用的長效防膨劑100g，標記為長效防膨劑3號。
[0029] 實施例4
[0030] 一種壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：表面活性劑0P-10 53%、有機防膨劑BSF 2%、無機防膨劑KC1 5%和40%的水。
[0031] 實施例5
[0032] 一種壓裂用的長效防膨劑，按質(zhì)量百分比計，包括如下組分:表面活性劑172750% ~65%、有機防膨劑CPAM 5%、無機防膨劑NH4C1 15%和水15%。
[0033] 應(yīng)用例1
[0034]將上述壓裂用長效防膨劑1號配制成樣品1% (防膨劑看做純樣品，用水稀釋100 倍），在室溫(25°C)條件下，采用石油天然氣行業(yè)標準（SY-T 5971-94注水用粘土穩(wěn)定劑性 能評價方法)流動法評價長效防膨劑。其實驗程序如下：用地層水抽空飽和巖芯并浸泡24小 時，然后測巖芯地層水滲透率;接著向巖芯中擠注入含有本發(fā)明的長效防膨劑的樣品，注入 量為1 〇倍空隙體積(本次實驗長效防膨劑的重量含量是1 % )，浸泡24小時;接著向巖芯中擠 注入清水，注入量為200倍空隙體積，用清水測取巖芯的滲透率。實驗結(jié)果見表1，其中，傷害 率=(1-巖芯的滲透率/巖芯地層水滲透率）X %。傷害率越小，長效防膨劑與儲層的配伍性 越好，防膨周期越長。
[0035]表1儲層巖芯長效防膨劑評價數(shù)據(jù)表
[0036]
[0037] 從表1可以看出，本發(fā)明的長效防膨劑對地層傷害小，防膨周期長，達到保護儲層 的目的。
[0038] 應(yīng)用例2
[0039] 本長效防膨劑與地層水配伍性實驗。將上述配制好的長效防膨劑1號與地層水按 照1:1的重量比混合，在25 °C、50 °C下作用0.5~4小時，結(jié)果見表2。
[0040] 表2長效防膨劑與地層水配伍性試驗結(jié)果表
[0041]
[0042] 應(yīng)用例3
[0043] 本長效防膨劑與壓裂液配伍性實驗。將上述配制好的長效防膨劑1號按照重量比 1 %加入0.5 %胍膠溶液100ml中，用玻璃棒攪拌均勾，5min后觀察無分層、沉淀和懸浮現(xiàn)象， 配伍性良好。
[0044] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和變換，這些都屬于本發(fā)明的 保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種壓裂用的長效防膨劑，其特征在于按質(zhì)量百分比計，包括如下組分:表面活性劑 50 %~65 %、有機防膨劑2 %~5 %、無機防膨劑5 %~15 %和水15 %~43 %。2. -種壓裂用的長效防膨劑，其特征在于按質(zhì)量百分比計，包括如下組分:表面活性劑 50%~65%、有機防膨劑2%~4%、無機防膨劑5%~10%和水25%~35%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓裂用的長效防膨劑，其特征在于所述表面活性劑為 0P-10乳化劑或表面活性劑1727。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓裂用的長效防膨劑，其特征在于所述有機防膨劑的 型號為BSF或CPAM。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓裂用的長效防膨劑，其特征在于所述無機防膨劑為 KC1 或 NH4C1。6. -種壓裂用的長效防膨劑的制備方法，其特征在于按各組分按質(zhì)量百分比計為:表 面活性劑50 %~65 %、有機防膨劑2%~5 %、無機防膨劑5 %~15 %和余量的水15 %~43% 稱取原料;然后先將水、表面活性劑、有機防膨劑混合后逐漸升溫至60~100°C反應(yīng)0.5~10 小時，然后冷卻至15~30°C，加入無機防膨劑，攪拌0.5~1小時，制得所述壓裂用長效防膨 劑。7. -種壓裂用的長效防膨劑的制備方法，其特征在于按各組分按質(zhì)量百分比計為:表 面活性劑50%~65%、有機防膨劑2%~4%、無機防膨劑5%~10%和水25%~35%稱取原 料;然后先將水、表面活性劑、有機防膨劑混合后逐漸升溫至60~100°C反應(yīng)0.5~10小時， 然后冷卻至15~30°C，加入無機防膨劑，攪拌0.5~1小時，制得所述壓裂用長效防膨劑。8. -種如權(quán)利要求1或2所述的壓裂用長效防膨劑在油田油井中的應(yīng)用。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓裂用的長效防膨劑的應(yīng)用方法，其特征在于所述壓裂用的 長效防膨劑的使用濃度范圍為〇. 8%-1.5wt %。
【文檔編號】C09K8/86GK105838341SQ201610288969
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】陸昌盛, 李亞林, 張凡, 陳暉 , 唐芳, 袁用波, 汪晉, 饒翔
【申請人】中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司石油工程技術(shù)研究院