一種防膨助排劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油氣開采技術領域，特別涉及一種防膨助排劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 在石油開采過程中，尤其是非常規油氣藏的開采過程中，由于石油儲層具有巖心 致密、低孔、低滲、地層壓力低等特點，通常根據大規模體積壓裂的模式使用水基壓裂液對 儲層進行改造，以在儲層中形成"人工復雜縫網+人工主縫"，來提高儲層的滲透率，從而獲 得工業油氣流。但是，壓裂過程中使用的水基壓裂液進入儲層，尤其是特低滲的非常規油氣 藏儲層后可引起粘土礦化物的水化膨脹，對儲層造成一定傷害。而且，壓裂過程結束后，需 要將上述壓裂液的殘液從儲層中返排出來。但是，由于地層毛細管阻力的作用，壓裂液將無 法完全返排至地面，部分壓裂液將滯留在儲層，降低其滲透率，對其造成進一步的傷害。為 了能夠抑制粘土膨脹，且幫助壓裂液返排，以降低壓裂液對儲層的傷害，目前通常在壓裂液 中加入防膨劑和助排劑。
[0003] 其中，常用的防膨劑主要有以下幾類：1)無機鹽類，如氯化鉀、氯化銨、羥基鋁、羥 基鐵等；2)有機鹽類，如鹽酸胍、乙酸胍、吡啶鹽、咪唑啉鹽等；3)有機陽離子聚合物類，如 聚季銨鹽等。舉例來說，CN101921366A公開了將濃度為50%~90%二烯丙基氯化銨單體 和濃度為10%~50%的三烯丙基胺單體溶于蒸餾水，獲取質量百分比濃度為20%~80% 的混合液體。在通氮氣，以及65~85°C條件下，向該混合液體中加入引發劑過硫酸銨反應 4_6h，得到一種三支鏈含有機陽離子的聚合物防膨劑。CN101585775A公開了將三溴丁烯與 二甲基十八叔胺按摩爾比1:1混合，在50~60°C條件下，反應1~2h，得到一種帶有雙鍵 季銨鹽聚合物。
[0004] 常用的助排劑主要有低分子醇、表面活性劑等。舉例來說，CN101538462A公開了 一種助排劑，包括：十二烷基二甲基芐基氯化銨、脂肪醇聚氧乙烯醚JFC-4、聚氧乙烯烷基 醇醚-8、脂肪醇聚氧乙烯醚JFC-6、氟碳表面活性劑FN-3以及水。
[0005] 然而，在向壓裂液中單獨加入防膨劑和助排劑的過程中，兩者之間常存在配伍性 不好的問題，導致防膨劑和助排劑均無法發揮其最佳效果。所以有必要提供一種防膨助 排劑，其同時具有抑制粘土膨脹，且能幫助壓裂液返排的功能。CN103396785A提供了這樣 一種配伍性良好的防膨助排劑，包括以下質量百分比的成分：氟碳類表面活性劑2-4%、 四甲基氯化銨35-45 %、助排劑1. 5-3 %、烷基酚聚氧乙烯醚0. 3-0. 8 %、十二烷基磺酸鈉 0· 3-0. 8%、水 50-60%。
[0006] 發明人發現現有技術至少存在以下問題：
[0007] 現有技術提供的防膨助排劑防膨率可低至75%，其防膨效果較差，且該防膨助排 劑使壓裂液的表面張力高達25mN/m，助排效果較差。
【發明內容】
[0008] 本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供了一種兼具優良的防膨效果和助排 效果的防膨助排劑及其制備方法。具體技術方案如下：
[0009] 第一方面，本發明實施例提供了一種防膨助排劑，包括以下重量百分比的成分： 氟碳類表面活性劑〇. 5-1 %、磺基甜菜堿10-15 %、季銨鹽40-45 %、烷基酚聚氧乙烯醚 1-1. 5%、余量為水。
[0010] 作為優選，所述防膨助排劑包括以下重量百分比的成分：氟碳類表面活性劑 0. 7-1 %、磺基甜菜堿10-15%、季銨鹽42-45%、烷基酚聚氧乙烯醚1. 2-1. 5%、余量為水。 [0011] 作為優選，所述防膨助排劑包括以下重量百分比的成分：氟碳類表面活性劑1%、 磺基甜菜堿10%、季銨鹽45%、烷基酚聚氧乙烯醚1.5%、水42. 5%。
[0012] 作為優選，所述防膨助排劑包括以下重量百分比的成分：氟碳類表面活性劑 0. 8%、磺基甜菜堿15%、季銨鹽42%、烷基酚聚氧乙烯醚1. 3%、水40. 9%。
[0013] 具體地，作為優選，所述氟碳類表面活性劑為陽離子類氟碳表面活性劑和/或非 離子型氟碳表面活性劑。
[0014] 具體地，所述陽離子類氟碳表面活性劑為全氟烷基醚季銨鹽陽離子類表面活性 劑。
[0015] 所述氟碳類表面活性劑選自全氟烷基醚季銨鹽陽離子類表面活性劑和/或非離 子型氟碳表面活性劑。
[0016] 具體地，作為優選，所述非離子型氟碳表面活性劑為乙氧基類非離子型氟碳表面 活性劑。
[0017] 具體地，作為優選，所述磺基甜菜堿選自十二烷基二甲基磺丙基甜菜堿和/或 十四烷基二甲基磺丙基甜菜堿。
[0018] 具體地，作為優選，所述季銨鹽選自四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、甲基三乙基氯 化銨中的至少一種。
[0019] 具體地，作為優選，所述烷基酚聚氧乙烯醚選自烷基酚聚氧乙烯醚TX-9、烷基酚聚 氧乙烯醚TX-10、烷基酚聚氧乙烯醚0P-9、烷基酚聚氧乙烯醚0P-10中的至少一種。
[0020] 第二方面，本發明實施例提供了防膨助排劑的制備方法，包括：根據防膨助排劑中 的各成分的配比，將水、磺基甜菜堿加入帶攪拌器的反應釜中，升溫至50_53°C ;然后，在不 斷攪拌狀態下，向所述反應釜中加入烷基酚聚氧乙烯醚，繼續攪拌18_20min ;然后，在不斷 攪拌下，向所述反應釜中加入氟碳類表面活性劑、季銨鹽，繼續攪拌60-65min，冷卻至常溫， 得到所述防膨助排劑；
[0021] 所述防膨助排劑中的各成分的配比為：按重量百分比計，氟碳類表面活性劑 0. 5-1 %、磺基甜菜堿10-15%、季銨鹽40-45%、烷基酚聚氧乙烯醚1-1. 5%、余量為水。
[0022] 本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
[0023] 本發明實施例提供的防膨助排劑，包括以下重量百分比的成分：氟碳類表面活性 劑0. 5-1%、磺基甜菜堿10-15%、季銨鹽40-45%、烷基酚聚氧乙烯醚1-1. 5%、余量為水。 通過上述各成分間的協同作用，一方面，該防膨助排劑能強烈吸附在粘土顆粒表面，有效防 止粘土膨脹，防膨率超過85% ;另一方面，該防膨助排劑能顯著降低壓裂液的表面張力至 22. lmN/m，并能有效提高壓裂液與儲層巖石的接觸角，從而降低壓裂液返排時的毛細管阻 力，提高其返排率。可見，本發明實施例提供的防膨助排劑同時兼具優良的防膨助排效果， 對于降低石油開采過程中地層所受的傷害具有重要的意義。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施方式作進一 步地詳細描述。
[0025] 第一方面，本發明實施例提供了一種防膨助排劑，包括以下重量百分比的成分： 氟碳類表面活性劑〇. 5-1 %、磺基甜菜堿10-15 %、季銨鹽40-45 %、烷基酚聚氧乙烯醚 1-1. 5%、余量為水。
[0026] 通過上述各成分之間的協同作用，一方面，本發明實施例提供的防膨助排劑能強 烈吸附在粘土顆粒表面，有效防止粘土膨脹，防膨率超過85% ;另一方面，該防膨助排劑能 顯著降低壓裂液的表面張力至22. lMn/m，并能有效提高壓裂液與儲層巖石的接觸角，從而 降低壓裂液返排時的毛細管阻力，提高返排率。可見，本發明實施例提供的防膨助排劑不僅 安全無毒，且同時兼具優良的防膨助排效果，對于降低石油開采過程中地層所受的傷害具 有重要的意義。
[0027] 作為優選，該防膨助排劑包括以下重量百分比的成分：氟碳類表面活性劑 0. 7-1 %、磺基甜菜堿10-15%、季銨鹽42-45%、烷基酚聚氧乙烯醚1. 2-1. 5%、余量為水。
[0028] 進一步地，作為優選，該防膨助排劑包括以下重量百分比的成分：氟碳類表面活性 劑1%、磺基甜菜堿10%、季銨鹽45%、烷基酚聚氧乙烯醚1.