壓裂液降阻劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓裂液降阻劑及其應用。
【背景技術】
[0002] 地下長距離的傳輸，因此需要耗費巨大的能量。在頁巖氣壓裂過程中，隨著排量的 提高，工作液在管線中的摩擦阻力將成倍地增加，使施工的泵壓大部分消耗在克服管路摩 阻上，實際作用于產(chǎn)層用于壓開產(chǎn)層的壓力不大；又因摩阻增大，排量難于提高，裂縫很難 向前延伸，達不到形成縫網(wǎng)的目的。所以降低壓裂液在管線及地層的摩阻是提高排量、提高 液體效率的有效途徑。降阻劑的加入可以大大降低壓裂液體系的摩阻，這樣在同樣的泵壓 下，壓裂液就可以傳輸?shù)母?、更遠，能夠降低能耗，從而產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
[0003] 根據(jù)降阻劑的作用原理可以將水基降阻劑可分為高柔性高分子和粘彈性表面活 性劑兩種。高分子量高柔性線性高分子主要包括聚丙烯酰銨類聚合物、羥丙基瓜膠等植物 膠高分子以及纖維素類高分子。高分子聚合物可以在流體當中自由伸展，抑制流體分子在 湍流區(qū)發(fā)生的分子碰撞而產(chǎn)生的能量損耗，達到降阻的目的。高分子聚合物降阻劑的優(yōu)點 在于使用濃度低，較低濃度就可以實現(xiàn)降阻目的。專利US 4637418A報道了采用含2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)結構的高分子聚合物與醇類復配，可形成一種壓裂液降阻 齊U。但這類降阻劑的缺點在于在高分子在高剪切速率下容易斷裂而使分子量下降，甚至失 去降阻功能，這種降解是永久的，不可逆的。此外，高分子聚合物降阻劑另一個缺點在于容 易吸附到儲層壁面上，改變儲層的潤濕性，造成水鎖傷害。粘彈性表面活性劑降阻劑主要包 括季銨鹽類陽離子表面活性劑、甜菜堿兩性離子表面活性劑等。其作用機理為當表面活性 劑濃度達到一定值時，在管道剪切作用下，溶液中形成了粘彈性網(wǎng)狀結構，可以將湍流漩渦 中的一部分動能儲存起來，減少漩渦動能損耗，達到降阻目的，隨著剪切速率的提高，這種 粘彈性網(wǎng)狀結構還可以增強，提高降阻效果。表面活性劑降阻劑的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三 個方面：一是降阻性能優(yōu)良；二是表面活性劑不會發(fā)生剪切降解而導致降阻作用消失；三 是可以降低壓裂液的表面張力，抑制水鎖傷害。因此粘彈性表面活性劑降阻劑體系有良好 的應用前景，越來越受到人們的重視。
[0004] US 4615825公開了采用十六烷基三甲基氫氧化銨、水楊酸、氫氧化鈉按照適當比 例復配可形成粘彈性表面活性劑；專利WO 116117A1報道了利用陰離子表面活性劑(例如 油酸鈉）與陽離子表面活性劑(例如十八烷基三甲基氯化銨）按照一定比例復配，可形成具 有粘彈性的體系；專利CN 1177974描述了烷基甜菜堿與硫酸鹽型或者磺酸鹽型陰離子表 面活性劑復配，形成一種粘彈性表面活性劑；US 2010167967A1報道了利用雙子型陰離子 表面活性劑與雙子型陽離子表面活性劑復配形成的粘彈性表面活性劑。上述體系都具有一 定的降阻性，降阻效果還可以進一步提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題之一是現(xiàn)有技術中含降阻劑的壓裂液組合物降阻率 低的問題，提供一種適用于頁巖氣藏的壓裂液降阻劑。該降阻劑用于頁巖氣開采過程中，具 有降阻效率高的特點。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的壓裂 液降阻劑在頁巖氣開采過程中的應用。
[0007] 為解決上述技術問題之一，本發(fā)明采用的技術方案如下：壓裂液降阻劑，以重量百 分比計包括以下組分： (1) 1份季銨鹽雙子表面活性劑； (2) 0. 01?100份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽； 其中組分（1)的分子通式為：
【主權項】
1. 一種壓裂液降阻劑，以重量份數(shù)計包括以下組分： (1) 1份季銨鹽雙子表面活性劑； (2) 0. 01?100份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽； 其中組分（1)的分子通式為：
其中組分（2)的分子通式為
其中，&，R3，R6為Q?C3Q的烴基，R2為C2?C6的亞烴基，R4、R14、R5和R15獨立取自Q?C4的烴基；X1"為陰離子，其中h為該陰離子的陰電荷數(shù)；n彡1，j彡1，且n+j=2?20 ; 其中M選自堿金屬、堿土金屬、NH4、H中任意一種，i是M的正電荷數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述壓裂液降阻劑，其特征在于&，R3為C8?C24的烷基、烯基、芳 基中的任意一種。
3. 根據(jù)權利要求1所述壓裂液降阻劑，其特征在于R6為C12?C24的烷基、烯基、芳基中 的任意一種。
4. 根據(jù)權利要求1所述壓裂液降阻劑，其特征在于n+j=4?12。
5. 根據(jù)權利要求1所述壓裂液降阻劑，其特征在于其中組分（1)分子通式中Xh_為F' Cl\ Br\ no3\ so3h\ ch3coo\ ho-c6h4-coo\ ch3-c6h4-so3\ ch3so3\ ho-ch2coo\ ch3ch (oh) cocr中的任意一種。
6. 根據(jù)權利要求1所述壓裂液降阻劑，其特征在于Ri=R3，為C8?C24的烴基。
7. 根據(jù)權利要求1所述的壓裂液降阻劑，其特征在于組分（2)選自R6為C12?C24的烴 基且n+j=4?12的烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽中的一種或任意幾種。
8. 根據(jù)權利要求1所述的壓裂液降阻劑，其特征在于較優(yōu)的配方包括1份季銨鹽雙子 表面活性劑、0. 1?10份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽、10?1000份水。
9. 根據(jù)權利要求1所述壓裂液降阻劑，其特征在于所述壓裂液降阻劑還包括組份（3) 10?10000份水；所述的水選自去離子水、河水、地下水、海水中的任意一種。
10. 權利要求1至9中任一項所述壓裂液降阻劑在頁巖氣開采過程中作為壓裂液降阻 劑的應用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓裂液降阻劑及其應用，主要解決現(xiàn)有技術中降阻率低的問題。本發(fā)明通過采用壓裂液降阻劑，以重量份數(shù)計包括以下組分：（1）1份季銨鹽雙子表面活性劑；（2）0.01～100份烴基銨聚氧乙烯醚羧酸鹽；（3）10～10000份水的技術方案，較好地解決了該問題，可用于頁巖氣開采過程中。
【IPC分類】C09K8-68, E21B43-26
【公開號】CN104559999
【申請?zhí)枴緾N201310512317
【發(fā)明人】鮑新寧, 張衛(wèi)東, 李應成, 沙鷗
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月28日