[发明专利]水基压裂液减阻剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及水基压裂液减阻剂的组合物合成以及所述组合物作为压裂液减阻剂的应用。

背景技术

页岩气藏普遍属于超低孔、低渗储层，渗透率比致密碎屑岩气藏的渗透率还要低2-3个数量级，针对此类气藏，压裂改造是勘探开发的重要手段。适用于开采低渗、低孔非常规储层的压裂技术在页岩气藏开采中得到了越来越多的应用。然而，注入水受到管道以及岩石层中流动剪切应力的阻碍，流体排量会大大降低。有效降低液体的摩阻可以减少对设备的需求，在一定程度上降低施工成本。因此，为了减低摩阻，滑溜水压裂液中一般需要加入减阻剂添加剂。

最早的水基减阻剂是聚合物，但是溶液聚合物产物本身粘度大，聚合物含量低，溶解时间长，化学性质不稳定，因此给运输和使用带来了极大的不变。最关键的是，聚合物减阻剂高分子减阻剂一般为线性分子，分子量大于50万，但是在强剪切力、高温等因素的作用下，长链结构将被破坏，并且无法修复。因此，能够形成蠕虫状胶束的表面活性剂减阻剂引起了广泛的关注。而且表面活性剂可以有效减少注入流体与储层流体、岩石之间的接触角和表面张力，降低减阻水在页岩储层中流动的毛细管力，进而提高压裂效果。

表面活性剂蠕虫状胶束在低雷诺系数下（小于10⁴）以一种无序排列的方式存在于水溶液中，对流动剪切几乎没有作用。在高雷诺系数下（大于10⁴），胶束的定向排列导致了非常明显的减阻效果。而在更高的雷诺系数下（大于10⁵），高剪切应力破坏了蠕虫状胶束，减阻效果快速降低。表面活性剂体系具有明显减阻效果的雷诺系数范围取决于很多因素，比如：总浓度、配比、表面活性剂疏水链长等等。

大量文献表明，阳离子表面活性剂和有机盐混合体系容易形成蠕虫状胶束。其中一些体系有效运用到管道的热交换应用中（美国专利号：US4705860，名称，quaternary ammonium salts and their use as drag reduction agents），但是大部分阳离子表面活性剂/有机盐体系，比如十六烷基三甲基溴化铵/水杨酸钠体系不适用于低温体系，在20℃或更低温度时容易析出失去减阻效果。现在我们合成了带有酰胺基团的阳离子表面活性剂，发现该类型的表面活性剂水溶性好，耐高温性好，和有机盐的复配可以有效提高水基体系的减阻率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的减阻剂降阻率低的问题，提供一种水基压裂液减阻剂组合物，该组合物用于水基压裂液减阻剂具有降阻率高的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是上述技术问题之一所述组合物的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是上述技术问题之一所述组合物作为压裂液减阻剂的应用。

为了解决上述技术问题之一，本发明的技术方案如下：水基压裂液减阻剂组合物，包括式（I）所述的阳离子表面活性剂和芳香酸盐；所述芳香酸盐选自式（II）或者式（III）所示的芳香酸盐中的至少一种；其中，R是含有8～24个碳原子的饱和或不饱和脂族基，R₁是1～4个碳原子的亚烷基，R₂和R₃独立选自1～4个碳原子的烷基或者2～4个碳原子的羟烷基，R₄是1～4个碳原子的烷基或者苄基，D为氯离子、溴离子或者碘离子；R₅和R₆独立选自－SO₃M或－COOG，M和G独立选自H、碱金属或NH₄；X选自H或者C₁～C₄的烷基；Y和Z独立取自H、氟、氯、溴、碘、OH；

所述阳离子表面活性剂与所述芳香酸盐的重量比为1:1～1:50。

上述技术方案中，R₁优选2～3个碳原子的亚烷基。

上述技术方案中，R₄优选甲基、乙基、丙基或苄基。

上述技术方案中，所述芳香酸盐优选自苯甲酸盐、苯磺酸盐、卤代苯甲酸盐、卤代苯甲酸盐、羟基取代苯甲酸盐或羟基取代苯磺酸盐中的至少一种。

上述技术方案中，R₅和R₆优选自－COOG。