一种耐高温的清洁酸性压裂液及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及油田压裂液技术领域，具体涉及一种耐高温的清洁酸性压裂液及其制备方法。


背景技术：

[0002]
目前我国大部分陆上常规油田已进入开采中后期，开采潜力低、开采难度大，低渗透油气储量的比例呈逐年上升的趋势，成为油田开发的研究重点。
[0003]
目前开发低渗透油气田的主要技术手段是压裂液技术，但由于储层填隙物对地层的伤害，常规水力压裂技术不能有效激发储层，通常效率较低。储层的岩石矿物通常包括伊利石、绿泥石、蒙脱石、高岭石、方解石、浊沸石、白云石、伊蒙混层、绿蒙混层、石英、长石、云母等，其中大部分岩石矿物尤其是碳酸盐类矿物(方解石、白云石)可以与酸发生反应，基于此点，可采用酸性压裂液来溶蚀储层岩石，降低岩石的硬度，增加岩石的孔隙度和渗透率，增加压裂裂缝的数量和裂缝大小。
[0004]
通常选盐酸、氢氟酸、乙酸、硫酸等作为酸性压裂液的溶酸，而这些酸存在与岩石矿物反应过快影响酸化效果、导致出现近井地带坍塌等问题。为解决这一问题，目前已研发出稠化酸、乳化酸、泡沫酸、粘弹性表面活性剂酸等酸压体系，其中稠化酸是通过添加聚合物使溶液变得粘稠，从而减低h+的传质，从而降低酸岩反应，但聚合物会对地层产生伤害。乳化酸是酸和油按比例混合配制而成，依赖于油对酸的包裹作用，从而延缓h+的运移速度，但油包水乳液不稳定，在高温高压高剪切时会破乳而影响效果。泡沫酸是一种充气酸液或气化酸液，依赖气泡减小酸与岩石接触的面积，并限制了酸液中h+的传质，延缓酸岩反应速率，但泡沫也是不稳定的。表面活性剂酸是将具有粘弹性的表面活性剂加入酸液，使溶液变粘从而降低h+的传质，表面活性剂因其分子量相对较小，储层无伤害，因此广受关注，但目前的表面活性剂大多不耐高温(不超过90℃)，因此需要研发一种耐高温的酸性压裂液表面活性剂。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于针对现有技术中没有较好的耐高温有效延缓酸岩反应速率的清洁酸压液，本发明提供一种耐高温的清洁酸性压裂液及其制备方法，延缓酸岩反应速率，达到深度酸化地层且无伤害，提高酸性压裂液的压裂效果。
[0006]
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0007]
一种耐高温的清洁酸性压裂液，该压裂液的配方组分包括：
[0008]
粘弹性表面活性剂ves-c、盐酸、乙酸、柠檬酸、草酸、防膨剂jsh、缓蚀剂；
[0009]
配比方案按照质量份计如下：
[0010]
粘弹性表面活性剂ves-c：0.3-0.5份；
[0011]
盐酸：3-4份；
[0012]
乙酸：4-5份；
[0013]
柠檬酸：0.5-1份；
[0014]
草酸：0.5-1份；
[0015]
防膨剂jsh：1-1.5份；
[0016]
缓蚀剂；0.3-0.5份；
[0017]
所述的粘弹性表面活性剂ves-c为双子两性羧酸盐表面活性剂，分子结构式为：
[0018]
其中，r为c8h
17-ch＝ch-c
11
h
22
。
[0019]
进一步的，所述的盐酸为质量分数34％～36％的工业级。
[0020]
进一步的，所述的乙酸为质量分数99.7％的分析级。
[0021]
进一步的，所述的防膨剂jsh为阳离子共聚物，分子结构式为：
[0022][0023]
进一步的，所述的柠檬酸为质量分数大于99.5％水合柠檬酸，分子式为c6h8o7·
h2o；
[0024]
进一步的，所述的草酸为质量分数大于99.5％二水合草酸，分子式为c2h2o4·
2h2o；
[0025]
进一步的，所述的缓蚀剂为酰胺类化合物，分子结构式为：
[0026][0027]
一种耐高温的清洁酸性压裂液液制备方法，该方法如下：
[0028]
按粘弹性表面活性剂ves-c：0.3-0.5份；盐酸：3-4份；乙酸：4-5份；柠檬酸：0.5-1份；草酸：0.5-1份；防膨剂jsh：1-1.5份；缓蚀剂：0.3-05份的重量百分比称取各原料组分；在耐酸配液罐中加入溶剂去离子水，在液体搅拌状态下，逐渐加入盐酸，溶解30s-60s；在搅拌的状态下，逐渐加入乙酸，溶解30s-60s；在搅拌状态下，加入柠檬酸、草酸，直至固体全部溶解；在搅拌状态下，加入粘弹性表面活性剂ves-c，搅拌直至全部溶解；在搅拌状态下，加入防膨剂jsh，搅拌直至全部溶解；在搅拌状态下，加入缓蚀剂，搅拌直至全部溶解，即得到一种耐高温的清洁酸性压裂液。
[0029]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0030]
利用本发明制备的耐高温清洁酸性压裂液，因酸(盐酸、乙酸)可溶蚀储层岩石，一
则增加储层岩石的孔隙度及渗透率，二则降低储层岩石的硬度，增加压裂效果。粘弹性表面活性剂ves-c可有效增加溶液的粘弹性，且可在98℃、170s-1
的剪切速度下保持溶液的高粘弹性，因此可在高温储层中有效降低酸岩反应速率，防止近井坍塌、达到深部酸化的目的；此外，表面活性剂由于其相对分子质量小、易溶于烃类物质，在地层易破胶从而易返排回地面而对地层不产生伤害，实现清洁压裂。柠檬酸与草酸可与溶液中的钙离子、镁离子、铁离子等进行络合反应，防止岩石酸化后产生的钙离子、镁离子、铁离子生成新的沉淀，而对储层产生二次伤害。防膨剂jsh可有效防止储层中水敏矿物、酸敏矿物遇到酸压液后膨胀损伤储层。缓蚀剂可有效保护在进行酸压操作时，酸对施工设备的腐蚀。本发明一种耐高温的清洁酸性压裂液可用于高温地层深部酸化压裂且易破胶、易反排，有效增加储层孔隙度、渗透率；同时防护酸压操作过程中酸对设备的腐蚀；防止储层遇水、酸后膨胀伤害；防止溶液中的钙镁铁等离子产生新的沉淀等，最终提高酸压效果，大大增加原油采收率。
附图说明
[0031]
图1为3％粘弹性表面活性剂ves-c的粘度—温度—时间变化图。
具体实施方式
[0032]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
本发明的原理为：(1)粘弹性表面活性剂ves-c分子在溶液中相互缠绕，增加溶液粘弹性，降低h
+
在溶液中的传质速度而降低酸岩反应速率，一则增加酸岩反应距离达到深部酸化的目的，二则可防止酸过度溶蚀近井地层而降低岩石支撑能力导致坍塌。粘弹性比表面活性剂ves与烃类化合物易互溶，因此在地层中遇到原油后，溶液极易破胶，此外其相对分子质量(1032)小，分子间相互“纠缠”作用力小，也有利于破胶，因此易于反排，不会粘附在矿物上而损害储层。(2)阳离子型防膨剂吸附在带有负电的岩石表面，从而在岩石表面形成“保护膜”，阻止遇水膨胀的矿物与水接触；对于已经发生膨胀的岩石矿物，防膨剂会竞争岩石矿物晶格中的水分，拖出晶格中的水，缩小晶格的距离实现缩膨的作用。(3)柠檬酸分子中含有3个羧酸基团、草酸分子含有2个羧酸基团，羧酸基团可与钙离子、镁离子、铁离子等发生络合反应，生成相应的络合物而防止离子与溶液中的氢氧根离子、碳酸根离子等反应生成沉淀；此外，草酸具有还原性，三价铁离子具有较强的氧化性，二者发生氧化还原反应，使容易产生沉淀的三价铁还原为不易生成沉淀的二价铁；缓蚀剂在金属表面发生化学吸附产生保护膜，阻止酸与金属接触，起到保护施工设备作用的目的。因此本发明一种耐高温的酸性压裂液可通过“盐酸+乙酸——增加孔渗、降低岩石硬度，粘弹性表面活性剂ves-c——深部酸化，清洁压裂，防膨剂jsh——保持储层渗透率，柠檬酸+草酸——防止生成新的沉淀，缓蚀剂——保护施工设备”，实现提高酸压效果，增加原油采收率。
[0034]
下面通过实施例对本发明进行详细的说明：
[0035]
实施例1
[0036]
在耐酸配液罐中加入82.98g去离子水，在搅拌的状态下，逐渐加入34％盐酸8.82g
(有效质量浓度为3％)，待盐酸全部加入后，搅拌30s；加入乙酸4.5g，待乙酸全部加入后，搅拌30s；依次加入1g柠檬酸、1g草酸，直至全部溶解；加入粘弹性表面活性剂ves-c 0.3g，直至全部溶解；加入防膨剂jsh 1g，直至全部溶解；加入缓蚀剂0.4g，直至全部溶解。即为目标耐高温酸性清洁压裂液。
[0037]
实施例2
[0038]
在耐酸配液罐中加入79.54g去离子水，在搅拌的状态下，逐渐加入34％盐酸11.76g(有效质量浓度为4％)，待盐酸全部加入后，搅拌30s；加入乙酸5g，待乙酸全部加入后，搅拌30s；依次加入1g柠檬酸、0.5g草酸，直至全部溶解；加入粘弹性表面活性剂ves-c 0.4g，直至全部溶解；加入防膨剂jsh 1.3g，直至全部溶解；加入缓蚀剂0.5g，直至全部溶解。即为目标耐高温酸性清洁压裂液。
[0039]
实施例3
[0040]
在耐酸配液罐中加入82.08g去离子水，在搅拌的状态下，逐渐加入34％盐酸8.82g(有效质量浓度为3％)，待盐酸全部加入后，搅拌30s；加入乙酸5g，待乙酸全部加入后，搅拌30s；依次加入0.8g柠檬酸、0.8g草酸，直至全部溶解；加入粘弹性表面活性剂ves-c 0.5g，直至全部溶解；加入防膨剂jsh 1.5g，直至全部溶解；加入缓蚀剂0.5g，直至全部溶解。即为目标耐高温酸性清洁压裂液。
[0041]
实施例4
[0042]
在耐酸配液罐中加入80.74g去离子水，在搅拌的状态下，逐渐加入34％盐酸11.76g(有效质量浓度为4％)，待盐酸全部加入后，搅拌30s；加入乙酸4g，待乙酸全部加入后，搅拌30s；依次加入0.9g柠檬酸、0.5g草酸，直至全部溶解；加入粘弹性表面活性剂ves-c 0.4g，直至全部溶解；加入防膨剂jsh 1.2g，直至全部溶解；加入缓蚀剂0.5g，直至全部溶解。即为目标耐高温酸性清洁压裂液。
[0043]
测试例：粘性测试
[0044]
取一烧杯，向内称取适量的粘弹性表面活性剂ves-c，加入去离子水，配成3％质量浓度的溶液。利用动态剪切流变仪测3％表面活性剂溶液在剪切速率为170s-1
、温度为25℃-98℃下的粘度变化。
[0045]
图1为质量分数为3％的粘弹性表面活性剂ves-c粘度-时间-温度图，从图中可看出，表面活性剂具有极强的溶液增粘性，且耐高温，质量浓度为3％溶液在25℃下的粘度达到231mpa.s，随着温度升高，溶液的粘度小幅度下降，温度升至98℃时，溶液粘度为147mpa.s，并随着剪切进行，溶液粘度基本不变，在60min后，溶液粘度134mpa.s，表明粘弹性表面活性剂ves-c在高温下仍具有较好的增粘性能。
[0046]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。