用于壓裂液降阻劑的組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于水基壓裂液減阻劑的組合物以及所述組合物作為壓裂液降阻劑 的應用。
【背景技術】
[0002] 頁巖氣藏普遍屬于超低孔、低滲儲層，滲透率比致密碎屑巖氣藏的滲透率還要低 2-3個數量級，針對此類氣藏，壓裂改造是勘探開發的重要手段。適用于開采低滲、低孔非常 規儲層的壓裂技術在頁巖氣藏開采中得到了越來越多的應用。然而，注入水受到管道以及 巖石層中流動剪切應力的阻礙，流體排量會大大降低。有效降低液體的摩阻可以減少對設 備的需求，在一定程度上降低施工成本。因此，為了減低摩阻，滑溜水壓裂液中一般需要加 入減阻劑添加劑。
[0003] 最早的水基減阻劑是聚合物，但是溶液聚合物產物本身粘度大，聚合物含量低，溶 解時間長，化學性質不穩定，因此給運輸和使用帶來了極大的不變。最關鍵的是，聚合物減 阻劑高分子減阻劑一般為線性分子，分子量大于50萬，但是在強剪切力、高溫等因素的作 用下，長鏈結構將被破壞，并且無法修復。因此，能夠形成蠕蟲狀膠束的表面活性劑減阻劑 引起了廣泛的關注。而且表面活性劑可以有效減少注入流體與儲層流體、巖石之間的接觸 角和表面張力，降低減阻水在頁巖儲層中流動的毛細管力，進而提高壓裂效果。
[0004] 表面活性劑蠕蟲狀膠束在低雷諾系數下(小于IO4)以一種無序排列的方式存在于 水溶液中，對流動剪切幾乎沒有作用。在高雷諾系數下(大于1〇4)，膠束的定向排列導致了 非常明顯的減阻效果。而在更高的雷諾系數下(大于1〇 5)，高剪切應力破壞了蠕蟲狀膠束， 減阻效果快速降低。表面活性劑體系具有明顯減阻效果的雷諾系數范圍取決于很多因素， 比如：總濃度、配比、表面活性劑疏水鏈長等等。
[0005] 大量文獻表明，陽離子表面活性劑和有機鹽混合體系容易形成蠕蟲狀膠束。其 中一些體系有效運用到管道的熱交換應用中，但是大部分陽離子表面活性劑/有機鹽體 系，比如十六烷基三甲基溴化銨/水楊酸鈉體系不適用于低溫體系，在小于20 °C時容易 析出失去減阻效果。為了使該體系應用到低溫體系中，必須有效降低該混合體系的克拉夫 點（KrafTt點）。一般的解決方案是降低表面活性劑疏水鏈的長度或者引入雙鍵，但這也 相應降低了混合體系的臨界膠束濃度，導致使用溫度上限降低。壓裂液減阻劑需要從地表 注入到油氣藏，必須適用于很寬的溫度范圍。US 4615825 (Friction reduction using a viscoelastic surfactant)公開了采用十六燒基三甲基氫氧化銨、水楊酸等按照適當比例 復配形成減阻劑，但現有技術的減阻劑使用的溫度范圍窄。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中存在的減阻劑使用溫度范圍窄的 的問題，提供一種用于水基壓裂液減阻劑的組合物，該組合物用于水基壓裂液減阻劑具有 降阻率高和使用溫度范圍寬的優點。
[0007] 本發明所要解決的技術問題之二是上述技術問題之一所述組合物作為壓裂液降 阻劑的應用。
[0008] 為了解決上述技術問題之一，本發明的技術方案如下：用于水基壓裂液減阻劑的 組合物，包括式（I)所述的陽離子表面活性劑和芳香酸鹽；所述芳香酸鹽選自式（II)或者 式（III)所示的芳香酸鹽中的至少一種；其中，R是含有8~ 24個碳原子的飽和或不飽和脂 族基，R1和R2是彼此獨立的1?4個碳原子的烷基或者2?4個碳原子的羥烷基，R 3是2 ~ 4個碳原子的羥烷基，D為氯離子、溴離子或者碘離子； R4和R5獨立選自選自一 SO3M或一⑶ON，M和N獨立選自H、堿金屬或NH4 ;X選自H或 者C^C4的烷基；Y和Z獨立取自H、氟、氯、溴、碘、OH ;
【主權項】
1. 用于水基壓裂液減阻劑的組合物，包括式（I)所述的陽離子表面活性劑和芳香酸 鹽；所述芳香酸鹽選自式（II)或者式（III)所示的芳香酸鹽中的至少一種；其中，R是含有 8~ 24個碳原子的飽和或不飽和脂族基，&和1?2是彼此獨立的1 ~ 4個碳原子的烷基或者 2 ~ 4個碳原子的羥烷基，馬是2 ~ 4個碳原子的羥烷基，D為氯離子、溴離子或者碘離子； R4和R5獨立選自一S03M或一COON，M和N獨立選自H、堿金屬或NH4 ;X選自H或者的 烷基；Y和Z獨立取自H、氟、氯、溴、碘、0H ;
所述陽離子表面活性劑與所述芳香酸鹽的重量比為1:1?1:50。
2. 根據權利要求1所述的組合物，其特征是Ri、R2和R3中僅其中之一為羥烷基，其余兩 個為燒基。
3. 根據權利要求2所述的組合物，其特征是R4和R5選自一COON。
4. 根據權利要求2所述的組合物，其特征是所述芳香酸鹽選自苯甲酸鹽、苯磺酸鹽、鹵 代苯甲酸鹽、鹵代苯甲酸鹽、羥基取代苯甲酸鹽或羥基苯磺酸鹽中的至少一種。
5. 根據權利要求2所述的組合物，其特征是所述的陽離子表面活性劑由R是短鏈烷基 的陽離子表面活性劑和R是長鏈烴基的陽離子表面活性劑組成，所述長鏈烴基的碳數比短 鏈烷基的碳數多6?8。
6. 根據權利要求5所述的組合物，其特征是所述長鏈烴基為含雙鍵的脂肪族直鏈烴 基。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的組合物，其特征是所述組合物包括水，其中所述 陽離子表面活性劑和芳香酸鹽總計占所述組合物0. 1?l〇kg/m3。
8. 權利要求1至7中任一項所述組合物作為壓裂液降阻劑的應用。
9. 根據權利要求1所述的應用，其特征是所述應用的溫度是2~ 85°C。
10. 根據權利要求1所述的應用，其特征是所述組合物以水溶液的形式使用，所述陽離 子表面活性劑和芳香酸鹽總計在水溶液中的濃度為0. 1?l〇kg/m3。
【專利摘要】本發明涉及用于水基壓裂液減阻劑的組合物以及所述組合物作為壓裂液降阻劑的應用,主要解決現有技術中存在的減阻劑使用溫度范圍窄的問題,發明通過采用用于水基壓裂液減阻劑的組合物，包括式（I）所述的陽離子表面活性劑和芳香酸鹽；所述芳香酸鹽選自式（II）或者式（III）所示的芳香酸鹽中的至少一種；所述陽離子表面活性劑與所述芳香酸鹽的重量比為1:1~1:50的技術方案，較好地解決了該技術問題，可用于頁巖氣壓裂開采工藝中。式（I）；式（II）；式（III）
【IPC分類】C09K8-68
【公開號】CN104560001
【申請號】CN201310512557
【發明人】喻德峰, 翟曉東, 沙鷗, 李應成
【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