一种压裂酸化用助排剂的制作方法

本发明涉及一种压裂酸化用助排剂领域，尤其涉及一种压裂酸化用助排剂的助排方法。

背景技术：

对于酸化压裂工艺而言，在施工现场达到助排剂的最佳理论返排率是一个巨大的挑战。技术难点在于如何提高助排剂与酸化压裂液及其需要添加的各种其他添加剂的混合程度，并且不能影响酸化压裂液整体的稳定性。与实验室相比，施工现场各要素中时间和成本是最重要的，如何在最少的时间内花费最少的成本得到最好的混合效果是一个值得研究的问题。

压裂酸化工艺是低渗、特低渗油气藏储层改造的重要措施，是实现致密油气藏有效开发的主导技术。如何提高压裂液返排率，降低压裂液对储层造成的水敏、水锁伤害，是提高压裂效果的关键因素之一。助排剂是采油压裂、酸化作业中必不可少的添加剂，它能降低表面张力、提高作业液的反排速度和反排率。助排剂的作用原理是表面活性剂在地层中可以降低岩石表面和水之间的界面张力并改变岩石表面的润湿性能，使岩石对水的润湿表面改变为非润湿表面从而降低地层毛细管压力，这样就有利于水基压裂液残液的排出。同时，水基压裂液进入储层可引起粘土矿化物水化膨胀、分散运移，残存的作业液体可能在地层毛细管的吸附作用下，造成对地层的伤害。地层压力一般不足以克服毛细管阻力，不能将作业液体从孔隙通道中排出，因而有必要使用助排剂来降低作业液体的表面和界面张力，减少毛细管压力并改变地层的润湿状况，既可使作业液体容易进入地层，降低挤入压力，又有利于作业液体的返排。

有数据显示在页岩气压裂中60～90％注入液体滞留在地层，其中大部分水封闭滞留在压裂裂缝周边和压裂缝隙中。这些封闭滞留液体会严重减少地层相对渗透率，减少产量。如何排出这些液体是个重要的问题。已有报道很多不同种助排剂用来排出压裂后的液体，减少相封闭。

中国专利cn105176511a公开了一种性能优良的酸化压裂液助排剂，具体公开了如下特征：一种性能优良的酸化压裂液助排剂，其特征在于，以烷基聚氧乙烯醚表面活性剂为主，脂肪酸聚氧乙烯醚为辅，与季铵盐进行复配，增强表面活性剂降低表面张力和油水界面张力的能力，同时加入脂肪醇和甲醇，起到增加油水互溶作用，或为提高表面张力利用率而起到牺牲剂的作用。然而该专利提供的酸化压裂液助排剂存在的问题是：(1)该助排剂使用了季铵盐，但是并未使用助溶剂，考虑到岩石表面通常带负电，阳离子表面活性剂易使岩石发生润湿反转阻碍原油顺利流出，季铵盐虽然在一定程度上提高了反排效率但是残留的季铵盐在生产过程中将大大减少原油产出量；(2)烷基酚聚氧乙烯醚为非离子表面活性剂，对酸碱及氧化剂都很稳定，不易水解，具良好的表面活性，但是其代谢物的浓度远低于水生物急剧毒性的最低限，20世纪80年代中期一些国家已经开始倡议支持限制或禁止使用该类表面活性剂。

目前酸化压裂液的混合都采用传统的方式，主要是先人工计算、称量，再将浓酸、清水及各种添加剂注入储液罐中，通过人工结合现场简单设备进行循环配酸，实现酸液的均匀混配。针对本发明的助排剂，这种方式存在很多问题，主要有：

(1)本发明压裂酸化用助排剂是一种多组分添加剂，当与酸化压裂液进行提前混配时，由于酸化压裂液整体体积很大并且黏度很高，所以不能很好的实现助排剂与酸化压裂液之间的混合，尤其是完全无法达到助排剂组分之间的完全混合，大大影响其反排效率。

(2)由于酸化压裂液需求量大，间歇式配液(将多组分助排剂在单独的设备中提前混合完全之后再加入酸化压裂液之中进行混合)需要大量的储酸罐，压裂设备成本高，现场工作人员的劳动强度大。

(3)将助排剂的各组分直接加入酸化压裂液中采用高强度搅拌混合将加速聚合物添加剂的降解，并且很难达到助排剂组分之间的完全混合，同时还影响压裂酸化作业的效果。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本发明提供了一种压裂酸化用助排剂的助排方法，其特征在于，所述助排方法为将助排剂的各个组分通过至少具有输入单元、注入单元和控制单元的混合装置以分时异步的方式混合并注入所述油气井中，所述输入单元基于所述控制单元的控制信息将所述组分通过与其流动特征参数匹配的指定输入管线以增压的方式分时输入所述注入单元中，所述注入单元包括设置有第一混合器、第二混合器和第三混合器的混合孔道和至少一个设置在孔壁上的输入孔，所述注入单元基于所述控制单元对所述组分的流动特征参数和所述助排剂的组分配比进行分析生成的与时间相关的控制信息按照分时注入的组分的指定喷射速率、指定喷射时间和/或同时注入至少两种组分之间的指定速率比例将所述组分注入所述油气井中。本发明的助排方法能够精确的将助排组分在最佳效果时注入油气井。尤其是对于具有冲突的组分，采用分时异步注入的方法能够避免组分互相影响又能够提高助排效果。

如何使组分在注入时互不接触是现有技术无法解决的难题。优选的，本发明的所述输入孔的轴心线与竖直方向具有各异的夹角，所述输入孔内设置有基于所述控制单元的控制信息调整组分的喷射速率、喷射角度和/或喷射时间的阻流阀，所述控制单元基于所述输入孔的轴心线与竖直方向的夹角、所述阻流阀预设的喷射速率、喷射角度、所述输入管线的长度、输入管线内的压力评估所述组分之间的喷射轨迹差异和/或输入管线的输入时长差异，并且根据所述喷射轨迹差异和/或输入管线的输入时长差异预设所述组分注入的时间间隔，使得分时注入的组分在注入过程中的喷射轨迹零交叉。本发明通过对输入管线和输入孔各个参数的评估确定组分的喷射轨迹，从而确定组分注入的间隔时长使得组分在恰当的时间注入，既不与其他组分冲突又具有助排效果，从而提高了助排的效率，节省了时间。

所述输入孔至少包括用于向所述第一混合器注入组分的第一输入孔、第二输入孔、第三输入孔和至少一个设置与所述第二混合器和所述第三混合器之间并用于向所述第三输入混合器注入所述组分的第四输入孔，所述第二输入孔的水平位置低于所述第一输入孔的水平位置且所述第三输入孔的水平位置介于所述第一输入孔和所述第二输入孔的水平位置之间使得所述助排剂的三种组分以非同步的方式注入所述第一混合器，所述第四输入孔的水平位置低于所述第二输入孔的水平位置，其中，所述第一混合器的温控装置基于所述控制单元预设的时间加热至指定温度，所述第四输入孔基于所述控制单元预设的喷射时间、喷射速度和喷射角度将第四组分以与由所述第二混合器输送至所述第三混合器的所述第一输入孔、第二输入孔和/或第三输入孔注入的组分的混合物非同步的方式注入所述第三混合器中。本发明的混合装置内的输入孔的设置使得组分能够分时注入，解决了如何使组分之间充分分时注入有不浪费时间的技术难题。本发明通过输入孔结构本身的差异进行分时，避免了时效较短的组分由于时间间隔太久而失效的难题，提高了组分的助排效果。

优选的，第一输入孔、第二输入孔和第三输入孔的轴心线与竖直方向的夹角具有差异且角度逐渐减小从而使得所述组分的喷射轨迹互不交叉，或者，所述第一输入孔与所述第二输入孔的轴心线与竖直方向的夹角相同，第三输入孔的轴心线与竖直方向的夹角小于所述第一输入孔和第二输入孔的轴心线与竖直方向的夹角从而使得所述第三输入孔注入的第三组份在所述第一输入孔注入的第一组分与所述第二输入孔输入的第二组分同时注入第一混合器后再延后注入。本发明通过夹角的差异实现喷射轨迹差异，隔离了不同组分的喷射接触可能性并区分了注入的时间，这对不同组分的反应效果是影响极大的。因此，本发明的助排方法更有利于助排组分的充分反应。

优选的，所述输入单元包括用于以增压的方式输送组分的增压装置和触发装置，所述触发装置基于所述聚合孔道内的压力采集装置反馈的压力数据触发预警信息，所述控制单元基于所述预警信息调整所述增压装置的增压参数和/或所述电磁阀参数从而调整所述聚合孔道内的压力至非预警状态。本发明的触发装置能够根据压力数据触发预警信息，从而防止聚合孔道由于压力过大而发生损坏，影响助排剂的添加进度。本发明的控制单元通过调控增压参数和/或所述电磁阀参数来调整聚合孔道内的压力，使得聚合孔道内的压力降低至非预警状态，而不中断助排剂的添加，效果更好，效率更高。

优选的，所述第一混合器呈锥形且内壁设置有伴随流体流动方向其深度参数逐渐变小的螺纹结构且所述第一混合器的较小的锥形端口与所述第二混合器的凸出弧度方向相对，使得第一混合器内的各个组分在流动阻力逐渐变小的情况下混合并注入所述第二混合器，所述第二混合器设置有至少一个呈蜂窝结构分布且交叉互通的分散通道，第一混合物通过分布于所述拱形蜂窝状分散板的拱形曲面上的所述分散通道的入口重复汇聚和分离并从分布于所述拱形蜂窝状分散板的两端的所述分散通道的出口注入至所述第三混合器。本发明的第一混合器内壁的螺纹结构，能够使组分在流动过程中充分混合，螺纹结构的深度参数逐渐变小降低了组分的流动阻力。第二混合器的设置有助于接收第一混合物，并且将分散后的第一混合物再次聚合在第三混合器中。本发明的聚合孔道的设置有助于助排剂的形成和添加，得到的助排剂效果稳定。

优选的，所述聚合孔道还设置有密封喷盘，所述密封喷盘设置于所述第三混合器的锥形较小端口处从而将第三混合器内形成的第二混合物喷射在与所述注入单元耦合的油气井中，所述密封喷盘基于所述控制单元的控制信息调整所述密封喷盘的至少一个喷嘴的喷射速率，从而调整所述聚合孔道的压力。密封喷盘使得助排剂能够均匀喷射在井中，密封喷盘在喷射合租排挤的同时也向井中输送压力，压力的增加有助于助排剂在井中的流动，从而提高助排剂的添加效果和添加效率，避免助排剂粘聚在一起。在调整电磁阀参数会影响助排剂的组分的质量配比的情况下，通过喷嘴将多余的压力排除，既降低了聚合装置的危险性，又促进了助排剂的添加。

根据一个优选实施方式，所述助排剂至少包括表面活性剂、溶剂、助溶剂和水，其中，所述表面活性剂为硅氧烷表面活性剂，所述溶剂为萜烯烃，所述助溶剂为具有1到4个碳原子的烷基醇、具有1至3个环氧乙烷的低聚-氧亚烷基和具有1到3个环氧丙烷的低聚-氧亚烷基中的一种或多种。所述萜烯烃包括单萜烯、4-萜烯醇、水合桧烯、萜烯甲基醇、萜烯醚醇、倍半萜烯、松脂烃和松节油中的一种或多种。本实施例的助排剂在页岩油气藏的助排现场有显著的效果。本发明所述的压裂酸化助排剂能够显著降低表面张力，增大水接触角，降低毛细管力，提高注入流体的返排效率。

根据一个优选实施方式，助排剂还包括附加表面活性剂，其中，所述硅氧烷表面活性剂占所述助排剂重量的2％～60％。优选地，硅氧烷表面活性剂占所述助排剂重量的10％～15％。最好地，硅氧烷表面活性剂占所述助排剂重量的10％。所述附加表面活性剂占所述助排剂重量的0％～30％。优选地，所述附加表面活性剂占所述助排剂重量的10％～35％。最好的，所述附加表面活性剂占所述助排剂重量的25％。优选的，所述附加表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚，磺基琥珀酸二己酯盐，环氧乙烷环氧丙烷共聚物，烷基硫酸盐，磺酸盐，羧酸盐，氧化铵，一级烷基胺，烷基二胺，烷基胺聚氧乙烯醚中的一种或多种。本发明的助排剂具有修复储层渗透率功能，与现有助排体系相比，可降低油气井压裂酸化过程中油气井近井带水锁、残渣以及地层流体不配伍引起的储层伤害程度50％以上。

根据一个优选实施例，所述硅氧烷表面活性剂是具有以下化学式的聚合物：

mda(d'r1)bm,(m'r1)da(m'r1),(m'r1)da(m'r2),

(m'r1)da(d'r1)b(m'r1),tz(t'r1)c,(m'r1)

tmuqv,[(d'r1)dk]；

其中，“r1”表示具有如下结构的有机基团：—(ch2)n-(och2ch2)x-(och(ch3)ch2)y-or3；其中，“n”是3-11的整数，“x”是3-30的整数，“y”是1-30的整数，“r3”是选自—h、-me和—oc(o)ch3；其中，“m”表示me3si01/2，“d”表示-me2sio—，“t”表示-mesi03/2-，“q”表示—si02-，“m'”表示me2(r)si01/2-，“d'”表示-me(r)sio—，“t'”表示—rsi03/2-，“me”表示—ch3，“r”表示h，其中“a”是1-200的整数。

附图说明

图1是本发明的混合装置的结构示意图；和

图2是本发明的混合孔道的结构示意图。

附图标记列表

10：输入单元20：注入单元30：井口

11：第一输入管线12：第二输入管线13：第三输入管线

14：第四输入管线15：第一电磁阀16：第二电磁阀

17：第三电磁阀18：第四电磁阀40：控制单元

50：混合孔道60：第一混合器61：第二混合器

62：第三混合器64：密封喷盘65：喷嘴

70：增压装置80：触发装置90：温控装置

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明提供一种压裂酸化用助排剂，尤其是通过隔离式混合添加器进行混合并添加的多组分压裂酸化用助排剂，其特征在于，所述助排剂至少包括表面活性剂、溶剂、助溶剂和水，其中，所述表面活性剂为硅氧烷表面活性剂，所述溶剂为萜烯烃，所述助溶剂为具有1到4个碳原子的烷基醇、具有1至3个环氧乙烷的低聚-氧亚烷基和具有1到3个环氧丙烷的低聚-氧亚烷基中的一种或多种。硅氧烷表面活性剂具有优异的界面性能、润湿铺展性和渗透性。硅氧烷表面活性剂具有足够数量的极性分子基团，可以在溶液中保持表面活性。硅氧烷表面活性剂具有两性分子，其中，疏水聚硅氧烷基团与一个或多个亲水性基团连接。硅氧烷表面活性剂是具有与传统有机表面活性剂大致相同分子量的共聚物或者分子。在助溶剂存在的条件下，作为溶剂的萜烯烃以纳米级的颗粒均匀分散在水中。其中，硅氧烷表面活性剂在这样的条件下可以加强萜烯烃溶剂的特性，使得整个纳米级流体保持稳定。本发明的助排剂均相透明、热力学稳定，在降低毛细管压力的同时，改善岩石的润湿性，使得残留在地层中的助排剂对油气田后续生产产生有益影响，并且，本助排剂属纯绿色可降解物质，对环境无污染，其表面张力27.77mn/m，界面张力0.6340mn/m，助排性能较好。

如图1所示，本发明的混合装置包括输入单元10、注入单元20和控制单元40。输入单元10包括增压装置70和触发装置80。控制单元40以有线或无线的方式与压力装置70和触发装置80连接。

输入单元10用于将至少一种组分物质通过至少一个输入管线输入注入单元20。输入单元10包括压力装置70、触发装置80和至少一个输入管线。输入单元10通过至少一个设置有电磁阀的输入管线与注入单元20的输入管连接。输入管线包括第一输入管线11、第二输入管线12、第三输入管线13和第四输入管线14。优选的，输入管和输入管线的数量不限于四个，还可以根据实际情况增加或减少。

输入管线与注入单元20的输入管接触的一端设置有电磁阀。优选的，电磁阀为基于控制信息自动调整的自动电磁阀。

压力装置70用于向输入管线输入组分物质并增压。压力装置70包括存储装置和至少一个泵。存储装置和泵连接。泵与输入管线连接。

触发装置80与压力装置70以有线或无线的方式连接。优选的，主孔道50的孔壁设置有至少一个压力采集装置。压力采集装置包括压力传感器。压力传感器与触发装置80以无线的方式连接。压力采集装置采集主孔道内的压力并且将压力数据发送至触发装置80。

注入单元20与油井井口30耦合。如图2所示，注入单元包括混合孔道50。混合孔道50设置有第一混合器60、第二混合器61和第三混合器62。

所述第一混合器60基于所述控制单元40的控制信息将所述输入单元10通过至少一个设置有电磁阀的输入管线输入的至少一种组分以限定的温度混合形成第一混合物。第一混合器上设置有温控装置90，用于控制第一混合器的温度，从而使得第一混合物的组分在最佳温度混合。

所述第一混合器60呈锥形且内壁设置有伴随流体流动方向其深度参数逐渐变小的螺纹结构，所述第一混合器60的较小的锥形端口与所述第二混合器61的凸出弧度方向相对。优选的，第一输入管线11、第二输入管线12和第三输入管线13将组分排入第一混合器的入口。第一混合器具有大小不等的两端。第一混合器的入口为较大的锥形端口。出口为较小的锥形端口。螺纹结构的深度是随着锥形口径的减小而逐渐变浅的，这样便于降低流体的阻力，更有利于组分的混合和反应。同时，锥形结构的设置使得输入管线输入的至少一种组分在第一混合器内形成漩涡，使得组分均匀混合在一起。

第二混合器61为拱形蜂窝状分散板。第二混合器61设置与第一混合器的出口端。第二混合器61将所述第一混合物沿蜂窝状分布的通道分散输送至所述第三混合器62。

优选的，拱形蜂窝状分散板包括凸出的拱形曲面和凹陷的曲面。所述第二混合器61即拱形蜂窝状分散板设置有至少一个呈蜂窝结构分布且交叉互通的分散通道。分散通道交叉互通使得第一混合物在通道内进行多次的聚合和分散，有利于第一混合物组分的充分混合。所述分散通道的入口分布于所述拱形蜂窝状分散板的拱形曲面上，并且所述分散通道的出口分布于所述拱形蜂窝状分散板的两端。入口分布与拱形曲面上，第一混合物从第一混合器的出口留出后，能够全部进入第二混合器，而不会聚集堵塞。出口设置在拱形蜂窝状分散板，使得第二混合器中留出的第一混合物汇聚后全部进入第三混合器，容易在第三混合器中形成漩涡而进行混合，提升混合效果。

所述第三混合器62呈锥形且较大一端的端口与所述第二混合器(61)的凹陷弧度方向相对。凹陷弧度有助于第一混合物向第三混合器的中心聚拢。优选的，第四输入管线14设置与第二混合器和第三混合器之间的孔壁上。所述第三混合器62将第一混合物和至少一种组分以旋流的方式聚拢混合形成所述助排剂。这样有利于助排剂在混合后期增加入新的组分。

第三混合器的锥形形状设置有利于助排剂的组分充分混合和反应，维持助排剂的效果稳定。即使第四输入管线14不输入新的组分，第三混合器对第二混合器排出的第一混合物进行再次聚拢混合，也会提升助排剂的效果。

优选的，聚合孔道50还设置有密封喷盘63，所述密封喷盘63设置于所述第三混合器62的锥形较小端口处从而将第三混合器62内形成的第二混合物喷射在与所述注入单元20耦合的井中。

所述触发装置80基于所述聚合孔道60内的压力采集装置反馈的压力数据触发预警信息。

触发装置80基于预设的等级阈值范围评估主孔道内的压力等级。触压装置80预存有至少一个与压力等级对应的压力等级预案。压力等级包括一级压力、二级压力和三级压力。一级压力的压力范围为：0.1mpa≤p＜1.6mpa；二级压力的压力范围为：1.6mpa≤p＜10.0mpa；三级压力的压力范围为：10mpa≤p＜100mpa。

例如，压力等级预案包括一级压力等级预案，二级压力等级预案，三级压力等级预案。一级压力等级预案为：增大压力装置70的输压压力，调整电磁阀从而增大流动速率。二级压力等级预案为：保持压力装置70的输压压力，不调整电磁阀。针对三级压力等级预案为：发出预警信息，同时减小压力装置70的输压压力，调整电磁阀从而减小流动速率。

所述控制单元40基于所述预警信息调整所述增压装置70的增压参数和/或所述电磁阀参数从而调整所述聚合孔道内的压力至非预警状态。

优选的，调整增压参数能够调整输入管线的压力，调整电磁阀参数能够将输入管线的压力输出至聚合孔道，因此，调整所述增压装置70的增压参数和/或所述电磁阀参数能够调整所述聚合孔道内的压力至非预警状态

所述密封喷盘63基于所述控制单元40的控制信息调整所述密封喷盘63的至少一个喷嘴64的喷射速率，从而调整所述聚合孔道50的压力。喷嘴在喷射助排剂的同时，也会减小聚合孔道内的压力。因此，调节喷嘴64的个数和喷射速率，能够调整聚合孔道内的压力。

优选的，控制单元40基于组分物质的浓度和配比确定各个电磁阀的流动速率比例。控制单元40基于流量计监测的流量数据校正各个电磁阀的流动速率。

虽然控制单元40调整电磁阀的流动速率，但是随着时间的累积，微小的流动速率误差也会形成较大的流量偏差。例如，基于组分物质的浓度和质量配比，控制单元40能够计算和确定各个组分物质的流量比例和流动速率比例。当控制单元40基于限定时间段内的流量数据确定某一个组分物质偏多时，控制单元40调整与组分物质对应的电磁阀的流动速率，从而纠正电磁阀的流动速率。本发明避免了由于电磁阀的微小偏差而导致的流量偏差，保证了除硫剂的成分配比，维持除硫剂的除垢效果至最佳。

优选的，输入管线还设置有流量计。流量计为由磁电流量传感器和流量计算仪两大部分组成的磁电流量计。流体流入流量计时，流体在内部产生周期性、内旋的、相互交错的涡流。涡流经由永久磁铁和信号电极组成的磁场系统时，对磁力线进行周期性切割，并在信号电极上不断地产生交变的电动势，通过信号电极检测电动势的交变频率而得到流体的流量。该信号经过放大、滤波、整形后转换成脉冲数字信号再由流量计算仪进行运算处理，并直接在液晶屏显示流量和体积总量。仪表显示范围：累积流量0～99999999m³，瞬时流量0～19999m³/h，流量单位m³,时间单位h等可供用户选择。流量计精度：磁电流量传感器与流量积算仪配套使用准确度为±0.5％；±1.0％；±1.5％。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例对压裂酸化用助排剂的质量配比及其助排剂效果进行举例说明。

根据一个优选实施例，所述附加表面活性剂为氟碳表面活性剂，所述氟碳表面活性剂为阴离子型氟碳表面活性剂、阳离子型氟碳表面活性剂、两性离子氟碳表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂中的任一种或多种。本发明的助排剂能够对氟碳表面活性剂和阳离子双子表面活性剂等添加剂进行有效地融合和增效，从而使助排剂具有较低的表面张力、较低的界面张力以及较好的防膨能力，将该破乳助排剂用于对油田储层的压裂和酸化处理中，能够有效地抑制粘土膨胀，减小毛管阻力和乳状液堵塞产生的两项阻力，进而有效地提高了压裂液的返排率，缓解了压裂液对地层造成的水伤害，实现了对油气层的有效地保护，并提高了对油田储层压裂处理的效果。

根据一个优选实施例，所述硅氧烷表面活性剂单独或者结合附加表面活性剂可增强萜烯烃作为助溶剂的助溶效果。附加表面活性剂优选烃类表面活性剂。

根据一个优选实施例，所述附加表面活性剂为碳氢表面活性剂，所述碳氢表面活性剂为烷基糖苷，分子通式为：

其中，r为c6～c10的饱和烷基，n为平均聚合度，n＝1，2，3……。

根据一个优选实施例，助排剂还包括非离子型表面活性剂。优选地，非离子型表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚(op-40)。所述非离子性表面活性剂具有一个不带电的亲水基团头键和一个疏水尾键。所述非离子性表面活性剂具有下列结构中的一种或多种：碳链长度为8～20个碳原子，3～40个环氧乙烷单体，多达40个环氧丙烷单体，多达2个葡萄糖单体。所述非离子性表面活性剂占所述助排剂重量的5％～70％。优选地，非离子性表面活性剂占所述助排剂重量的10％～70％。

根据一个优选实施例，所述助排剂包括硅氧烷表面活性剂、附加表面活性剂、溶剂和水相，所述溶剂是萜烯烃，所述附加表面活性剂一种烃类表面活性剂，其数量和比例可影响萜烯溶剂在水相中的纳米级粒子的稳定分布。所述硅氧烷表面活性剂与所述附加表面活性剂重量比为1:4～4:1。

根据一个优选实施例，所述附加的表面活性剂包括聚氧乙烯聚合度值为4～10的烷基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚合度值为4～10的烷基胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚合度值为4～10的蓖麻油聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的一种或几种的组合；所述两性表面活性剂包括烷基的碳链长度为10～22的烷基氧化胺、烷基甜菜碱和烷基的碳链长度为10～22的烷基酰胺丙基氧化胺、烷基酰胺丙基甜菜碱中的一种或几种的组合。

根据一个优选实施例，所述附加的表面活性剂包括脂族仲胺和叔胺衍生物。其中脂族基团可为直链或支链基团。并且，脂族取代基之一包含8-18个碳原子，而另一个脂族取代基包含一种阴离子水增溶基团如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。

根据一个优选实施例，所述硅氧烷表面活性剂是硅氧烷聚亚烷基氧化物共聚物。

例1：助排剂由以下原料组成：七甲基三硅氧烷为35％，单萜烯为10％，月桂醇聚氧乙烯醚为15％，水40％。

对得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为18.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为62.7％。

例2：助排剂由以下原料组成：七甲基三硅氧烷为40％，单萜烯为10％，月桂醇聚氧乙烯醚为10％，水40％。

对所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为19.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为66％。

例3：助排剂由以下原料组成：聚环醚改性聚二甲基硅氧烷为40％，萜烯甲基醇为15％，烷基胺聚氧乙烯醚为15％，水30％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例1

本对比例为水。将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

对比例2

本对比例的助排剂是由下列原料组成的：烷基聚氧乙烯醚20％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％、季铵盐2％、脂肪醇3％和甲醇4％。将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为14.6ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为48.7％

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为19.2ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为64％。

例4：

助排剂由以下原料组成(硅氧烷表面活性剂：附加表面活性剂＝4:1)：聚醚封端二甲基硅油为40％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水35％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本实施例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为16.5ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为55％。

例5：

助排剂由以下原料组成(硅氧烷表面活性剂：附加表面活性剂＝3:1)：聚醚封端二甲基硅油为30％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水45％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为18.9ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为63％。

例6：本例提供一种压裂酸化用助排剂，该助排剂由以下原料组成(硅氧烷表面活性剂：附加表面活性剂＝2:1)：聚醚封端二甲基硅油为20％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水55％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为20.1ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为67％。

例7：助排剂由以下原料组成(硅氧烷表面活性剂：附加表面活性剂＝1:1)：聚醚封端二甲基硅油为10％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水65％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为21.6ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为71.9％。

例8：助排剂由以下原料组成：聚醚封端二甲基硅油为5％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水70％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为18.6ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为62％。

例9：

助排剂由以下原料组成(硅氧烷表面活性剂：附加表面活性剂＝1:3)：聚醚封端二甲基硅油为3％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水72％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为17.7ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为59％。

例10：助排剂由以下原料组成(硅氧烷表面活性剂：附加表面活性剂＝1:4)：聚醚封端二甲基硅油为2.5％，柠檬烯为15％，脂肪醇乙氧基化物为10％，水72.5％。

对本例所得到的纳米乳液助排剂的促进压裂液返排的性能进行实验：

对比例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将30ml水注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为7.8ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为26％。

实验例：将40-60目石英砂充填到长35cm，直径2.5cm的填砂管中，上下震动300次使每次渗透率基本保持一致，将本实施例得到的压裂酸化用助排剂30ml注入到填砂管中，打开下部阀门，使液体在重力作用下流出，流出液量为14.7ml，助排效率(即流出的水量与原始注入的水量之比)为49％。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。

一种压裂酸化用助排剂的助排方法，助排方法为将助排剂的各个组分通过至少具有输入单元10、注入单元20和控制单元40的混合装置以分时异步的方式混合并注入油气井中。分时异步能够使彼此助排冲突的组分在足够降低冲突效应的间隔时间后分隔注入，既降低了冲突效应，又避免降低助排效果。但是传统的分时异步由于间隔时间太久或间隔时间计算误差大而导致助排时间太久，效率低下而不受欢迎。本发明通过对注入单元的结构的改进即达到了分时异步的效果，又缩短了分时异步的时间，提高了助排效率。本发明的助排方法不仅适用于助排剂，也适用于其它试剂的投放。

输入单元10基于控制单元的控制信息将组分通过与其流动特征参数匹配的指定输入管线以增压的方式分时输入注入单元20中。本发明的流动特征参数至少包括组分的粘度、密度、重度、压缩性等参数。组分的流动特征参数与输入管线的直径、压力互相影响，因此必须考虑组分的流动特征参数才能够使组分在准确的时间注入，降低组分的注入时间误差。

注入单元20包括设置有第一混合器60、第二混合器61和第三混合器62的混合孔道50和至少一个设置在孔壁上的输入孔。混合装置的结构是决定助排剂连续大量添加且成分稳定的关键装置。为了解决如何使助排剂连续稳定的添加的技术问题。第一混合器基于控制单元的控制信息将输入单元通过至少一个设置有电磁阀的输入管线输入的至少一种组分以限定的温度混合形成第一混合物，设置于第一混合器出口端的第二混合器为拱形蜂窝状分散板并将第一混合物沿蜂窝状分布的通道分散输送至第三混合器，第三混合器将第一混合物和至少一种组分以旋流的方式聚拢混合形成助排剂。本发明的混合装置中的第一混合器将将组分混合在一起，第二混合器将第一混合物分散，先聚合再分散的方式增加了流体的扰动，使得多种组分径向混合且降低了流体混合的阻力。第三混合器将第一混合物和其它组分再次混合在一起使得助排剂中的组分均匀反应和混合，效果稳定。

注入单元基于控制单元对组分的流动特征参数和助排剂的组分配比进行分析生成的与时间相关的控制信息按照分时注入的组分的指定喷射速率、指定喷射时间和/或同时注入至少两种组分之间的指定速率比例将组分注入油气井中。通过将组分的流动特征参数与注入管线的结构匹配，不仅避免了组分在输入管线内堵塞的问题，材料适宜的输入管线还降低组分的损耗，也能防止组分物理和化学性质的变化，避免化学性质的组排效果降低。例如，粘度参数大的组分适合匹配直径参数大的输入管线，有利于组分的排出。若匹配直径参数小的输入管线，则容易出现组分注入缓慢，注入时间延长和堵塞的现象。例如组分的粘度较小且需要在另一组分注入后再注入，则可以匹配输入管线较长的输入管线，使组分在输入过程中避免了与空气的长时间接触，同时进行了延时，也不会使输入单元由于注入的间隔时间太长而出现时间误差。喷射速率、喷射时间都会对输入管线内的压力有影响，适宜的喷射速率和时间能够使得助排剂的组分在助排效果最佳时注入，获得更好的助排结果。

输入孔的轴心线与竖直方向具有各异的夹角。输入孔内设置有基于控制单元的控制信息调整组分的喷射速率、喷射角度和/或喷射时间的阻流阀。控制单元基于输入孔的轴心线与竖直方向的夹角、阻流阀预设的喷射速率、喷射角度、输入管线的长度、输入管线内的压力评估组分之间的喷射轨迹差异和/或输入管线的输入时长差异，并且根据喷射轨迹差异和/或输入管线的输入时长差异预设组分注入的时间间隔，使得分时注入的组分在注入过程中的喷射轨迹零交叉。例如，组分的效力会受时间的影响。分时注入的不同组分在其他组分与其反应的最佳时刻注入，会有更好的效果。喷射轨迹零交叉是为了避免具有冲突效应的组分在注入前产生不好的成分，也是为了避免不同组分之间在注入时的互相干扰而导致注入时间不准确的问题。

输入孔至少包括用于向第一混合器注入组分的第一输入孔、第二输入孔、第三输入孔和至少一个设置与第二混合器和第三混合器之间并用于向第三输入混合器注入组分的第四输入孔。第二输入孔的水平位置低于第一输入孔的水平位置且第三输入孔的水平位置介于第一输入孔和第二输入孔的水平位置之间，使得助排剂的三种组分以非同步的方式注入第一混合器，第四输入孔的水平位置低于第二输入孔的水平位置。输入孔的高低设置有利于组分注入的时间间隔区分，从而使得即使组分同时从输入装置输入，也会在准确的分时时间注入第一混合器，避免了输入装置对分时进行的操作，减少了输入装置的输入程序和误差，实现了自然分时的效果。

其中，本发明的第一混合器的温控装置90基于控制单元预设的时间加热至指定温度。温度对于组分以及组分之间的反应具有明显的效果。因此，在不同时刻升温至关重要。温控装置基于控制单元的指示对不同时刻生成的混合物进行加温，再使混合物与新注入的组分反应，有利于不同的助排剂的产生。即本发明有利于分时注入不同的助排剂，使不同的助排剂在恰当的时刻彼此互补来提升助排效果。

第四输入孔基于控制单元预设的喷射时间、喷射速度和喷射角度将第四组分以与由第二混合器输送至第三混合器的第一输入孔、第二输入孔和/或第三输入孔注入的组分的混合物非同步的方式注入第三混合器中。第四输入孔的组分有利于与经过加温并降温的混合物进行反应，适合多种助排剂的需要。第四输入孔能够根据实际情况灵活输入待注入的组分。

第一输入孔、第二输入孔和第三输入孔的轴心线与竖直方向的夹角具有差异且角度逐渐减小从而使得组分的喷射轨迹互不交叉。或者，第一输入孔与第二输入孔的轴心线与竖直方向的夹角相同，第三输入孔的轴心线与竖直方向的夹角小于第一输入孔和第二输入孔的轴心线与竖直方向的夹角从而使得第三输入孔注入的第三组份在第一输入孔注入的第一组分与第二输入孔输入的第二组分同时注入第一混合器后再延后注入。本发明利用输入孔的轴心线与竖直方向的夹角角度的差异实现组分注入的自然分时，有利于助排剂的各个组分在不降低输入效率的情况下实现分时，同时不延长助排过程的整体时间。本发明的助排方法在有限时间内实现分时异步注入，即获得更好的助排效果，也提高了助排效率。

优选的，输入单元10包括用于以增压的方式输送组分的增压装置70和触发装置80，触发装置80基于混合孔道50内的压力采集装置反馈的压力数据触发预警信息，控制单元40基于预警信息调整增压装置70的增压参数和/或电磁阀参数从而调整聚合孔道内的压力至非预警状态。

优选的，第一混合器60呈锥形且内壁设置有伴随流体流动方向其深度参数逐渐变小的螺纹结构且第一混合器60的较小的锥形端口与第二混合器61的凸出弧度方向相对，使得第一混合器内的各个组分在流动阻力逐渐变小的情况下混合并注入第二混合器61。第二混合器61设置有至少一个呈蜂窝结构分布且交叉互通的分散通道，第一混合物通过分布于拱形蜂窝状分散板的拱形曲面上的分散通道的入口重复汇聚和分离并从分布于拱形蜂窝状分散板的两端的分散通道的出口注入至第三混合器62。

优选的，聚合孔道50还设置有密封喷盘63。密封喷盘63设置于第三混合器62的锥形较小端口处从而将第三混合器62内形成的第二混合物喷射在与注入单元20耦合的油气井中。密封喷盘63基于控制单元40的控制信息调整密封喷盘63的至少一个喷嘴64的喷射速率，从而调整聚合孔道50的压力。

本发明的助排方法与助排剂和混合装置结合使用，能达到传统助排剂不能达到的助排效果和效率。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。