压裂液降阻剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种压裂液降阻剂组合物及其应用，主要解决现有技术中降阻率低的问题。本发明专利技术通过采用压裂液降阻剂组合物，以重量份数计包括以下组分：（1）1份季铵盐双子表面活性剂；（2）0.01～100份烃基铵聚氧乙烯醚羧酸盐；（3）0.01～100份聚合物；（4）10～10000份水的技术方案，较好地解决了该问题，可用于页岩气开采过程中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压裂液降阻剂组合物及其应用。
技术介绍
页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。根据页岩气可采资源底数和开采潜力，页岩气已成为继致密砂岩气和煤层气之后的第三种重要的资源。页岩气储层具有渗透率极低的特点，90％以上的页岩气井需要采取压裂等增产措施沟通天然裂缝，实现经济开采的重要因素之一就是裂缝的发育程度。美国是最早开发页岩气的国家，我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处，页岩气富集地质条件优越，具有与相当可观的页岩气资源开发潜力。页岩气开采技术主要包括水平井分段压裂技术、重复压裂技术、同步压裂技术和清水压裂技术等，这些技术不断提高着页岩气井的产量。清水压裂是指应用在清水中加入降阻剂、活性剂、防膨剂或线性胶等作为工作液进行的压裂作业。清水压裂具有成本低、伤害低以及能够深度解堵等优点。清水压裂很少需要清理，基本上不存在残渣伤害问题，且可提供更长的裂缝，并将压裂支撑剂运到远至裂缝网络。该技术自1997年在美国首次成功使用以来，已发展成为页岩气开发的一个重要手段。油层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的压裂液，以大于油层的吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，达到增产增注的目的。压裂液的用量大，而且需要经过地下长距离的传输，因此需要耗费巨大的能量。在页岩气压裂过程中，随着排量的提高，工作液在管线中的摩擦阻力将成倍地增加，使施工的泵压大部分消耗在克服管路摩阻上，实际作用于产层用于压开产层的压力不大；又因摩阻增大，排量难于提高，裂缝很难向前延伸，达不到形成缝网的目的。所以降低压裂液在管线及地层的摩阻是提高排量、提高液体效率的有效途径。降阻剂的加入可以大大降低压裂液体系的摩阻，这样在同样的泵压下，压裂液就可以传输的更快、更远，能够降低能耗，从而产生经济效益。根据降阻剂的作用原理可以将水基降阻剂可分为高柔性高分子和粘弹性表面活性剂两种。高分子量高柔性线性高分子主要包括聚丙烯酰胺类聚合物、羟丙基胍胶等植物胶高分子以及纤维素类高分子。高分子聚合物可以在流体当中自由伸展，抑制流体分子在湍流区发生的分子碰撞而产生的能量损耗，达到降阻的目的。高分子聚合物降阻剂的优点在于使用浓度低，较低浓度就可以实现降阻目的。专利US 4637418A报道了采用含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 (AMPS)结构的高分子聚合物与醇类复配，可形成一种压裂液降阻剂。粘弹性表面活性剂降阻剂主要包括季铵盐类阳离子表面活性剂、甜菜碱两性离子表面活性剂等。其作用机理为当表面活性剂浓度达到一定值时，在管道剪切作用下，溶液中形成了粘弹性网状结构，可以将湍流漩涡中的一部分动能储存起来，减少漩涡动能损耗，达到降阻目的，随着剪切速率的提高，这种粘弹性网状结构还可以增强，提高降阻效果。粘弹性表面活性剂和高分子聚合物按照合适的比例复配，具有良好的降阻性能，同时还可以降低使用成本。US 4615825公开了采用十六烷基三甲基氢氧化铵、水杨酸、氢氧化钠按照适当比例复配可形成粘弹性表面活性剂；专利WO 116117A1报道了利用阴离子表面活性剂（例如油酸钠）与阳离子表面活性剂（例如十八烷基三甲基氯化铵）按照一定比例复配，可形成具有粘弹性的体系；专利CN 1177974描述了烷基甜菜碱与硫酸盐型或者磺酸盐型阴离子表面活性剂复配，形成一种粘弹性表面活性剂；US 2010167967A1报道了利用双子型阴离子表面活性剂与双子型阳离子表面活性剂复配形成的粘弹性表面活性剂。上述体系都具有一定的降阻性，降阻效果还可以进一步提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中含降阻剂的压裂液组合物降阻率低的问题，提供一种适用于页岩气藏的压裂液降阻剂组合物。该降阻剂用于页岩气开采过程中，具有降阻效率高的特点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的压裂液降阻剂组合物在页岩气开采过程中的应用。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种压裂液降阻剂组合物，以重量百分比计包括以下组分：（1）1份季铵盐双子表面活性剂；（2）0.01～100份烃基铵聚氧乙烯醚羧酸盐；（3）0.01～100聚合物；其中组分（1）的分子通式为：其中组分（2）的分子通式为其中，R1 ，R3 ，R6为C1～C30的烃基，R2为C2～C6的亚烃基，R4、R14、R5和R15独立取自C1～C4的烃基；Xh-为阴离子，其中h为该阴离子的阴电荷数；n≥1,j≥1,且n+j=2～20；其中M选自碱金属、碱土金属、NH4、H中任意一种，i是M的正电荷数。上述技术方案中R1，R3优选为C8～C24的烷基、烯基、芳基中的任意一种。R6优选为C12～C24的烷基、烯基、芳基中的任意一种。优选n+j=4～12。Xh-的h没有特别限制，可以为1、2、3、4，直至10000，均可以达到本专利技术目的；优选h为1，此时Xh-更优选为F-、Cl-、Br-、I-、NO3-、HSO4-、SO42-、CH3COO-、HO-C6H4-COO-、CH3-C6H4-SO3-、CH3SO3-、HO-CH2COO-、CH3CH(OH)COO-中的任意一种；h为2时Xh-优选SO42-、二元羧酸根，其中二元羧酸根的例子有草酸根、丙二酸根、丁二酸根、戊二酸根、己二酸根、酒石酸根等；h为3时，例如柠檬酸根；h为4时，例如均四苯甲酸根。除了X h-为简单的阴离子外，还可以是多聚阴离子形式例如多聚磷酸根、聚丙烯酸根等。上述技术方案中优选R1=R3，且优选为C8～C24的烃基，更进一步优选C16~C18的烷基。组分（2）优选R6为C12～C24的烃基且n+j=4～12的烃基铵聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或任意几种；R6更优选为C16~C18的烷基；更优选n+j=4～12。上述技术方案中组份（3）所述的聚合物可用本领域常用的聚合物，优选为胍胶、羟丙基改性胍胶、黄原酸凝胶、聚丙烯酰胺、疏水化改性聚丙烯酰胺中的一种或任意几种。所述改性胍胶优选羟丙基改性胍胶。上述技术方案中，作为最优选的技术方案是R1=R3且为C16~C18的烷基，R6为C16~C18，n+j为4~8。上述技术方案中所述的压裂液降阻剂组合物，优选的配方包括1份季铵盐双子表面活性剂、0.1～10份烃基铵聚氧乙烯醚羧酸盐、10～1000份水。为降低运输成本，上述技术方案中所述压裂液降阻剂组合物可以采用含有组份（1）、（2）和（3）的固体形式，使用时再用水溶解；为了现场使用方便也可以包括组份（4）10～10000份水。所述组分（4）水可以是去离子水、河水、地下水、海水等，出于施工方便、节约水资源等方面的考虑，可以直接使用施工现场蓄水。本专利技术实施例和比较例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂液降阻剂组合物，以重量份数计包括以下组分：（1）1份季铵盐双子表面活性剂；（2）0.01～100份烃基铵聚氧乙烯醚羧酸盐；（3）0.01～100份聚合物；其中组分（1）的分子通式为：其中组分（2）的分子通式为     其中，R1 ，R3 ，R6为C1～C30的烃基，R2为C2～C6的亚烃基，R4、R14、R5和R15独立取自C1～C4的烃基；Xh‑为阴离子，其中h为该阴离子的阴电荷数；n≥1,j≥1,且n+j=2～20；其中M选自碱金属、碱土金属、NH4、H中任意一种，i是M的正电荷数。

【技术特征摘要】
1.一种压裂液降阻剂组合物，以重量份数计包括以下组分：
（1）1份季铵盐双子表面活性剂；
（2）0.01～100份烃基铵聚氧乙烯醚羧酸盐；
（3）0.01～100份聚合物；
其中组分（1）的分子通式为：
其中组分（2）的分子通式为
    其中，R1 ，R3 ，R6为C1～C30的烃基，R2为C2～C6的亚烃基，R4、R14、R5和R15独立取自C1～C4的烃基；Xh-为阴离子，其中h为该阴离子的阴电荷数；n≥1,j≥1,且n+j=2～20；其中M选自碱金属、碱土金属、NH4、H中任意一种，i是M的正电荷数。
2.根据权利要求1所述压裂液降阻剂组合物，其特征在于R1，R3为C8～C24的烷基、烯基、芳基中的任意一种。
3.根据权利要求1所述压裂液降阻剂组合物，其特征在于R6为C12～C24的烷基、烯基、芳基中的任意一种。
4.根据权利要求1所述压裂液降阻剂组合物，其特征在于n+j=4～12。
5.根据权利要求1所述压裂液降阻剂组合物，其特征在于其中组分（...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍新宁，沙鸥，李应成，张卫东，许晓菁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11