一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于油气田开采技术领域，具体涉及一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂及其制备方法与应用。

背景技术：

泡沫压裂液是一种液包气乳状液，是大量气体在少量液体中的均匀分散体。国内外泡沫压裂液发展经历了下列四个阶段：第一代泡沫压裂液：水+起泡剂，压后易返排，可用于低压气井压裂；第二代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物，压裂液粘度较高，稳定性较大，适用于高压油气藏压裂；第三代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物+压裂液，粘度和稳定性进一步提高，造缝和携砂能力增强，适用于高温深井大型水力压裂；第四代泡沫压裂液：恒定内相，控制内相体积，降低施工摩阻，可满足大型压裂施工。

随着鄂尔多斯盆地延长气田的大规模开发，气井压裂井次在不断增多，压裂规模在不断增大，co2泡沫压裂液是一种优质低伤害压裂液体系，具有粘度高、携砂悬砂能力强、滤失低、摩阻小、清洁压裂裂缝、对储层伤害小、易返排、压裂液效率高等特点，特别适用于延长气田这种低压、低渗、水敏性储层的压裂改造。起泡剂是影响co2泡沫压裂液性能的主要因素之一。因此起泡剂优劣不仅影响泡沫的形成和性质，而且对压裂的成功与否起着至关重要的作用。

目前，气井的压裂改造普遍采用水基压裂液，但是大部分水基压裂液不能满足低压水敏性油气藏的压裂需要。因此，越来越多的气井采用co2泡沫压裂液来改造低压水敏性油气藏。co2泡沫压裂液泡沫质量的好坏取决于起泡剂的起泡性能和稳泡能力。常规压裂采用的起泡剂多为阴离子型表面活性剂体系或者阳离子型表面活性剂体系，阴离子型表面活性剂体系的起泡剂与高矿化度的压裂液和地层水不配伍，而阳离子型表面活性剂体系的稳泡剂与砂岩地层岩石吸收严重，影响泡沫压裂液的稳泡效果。而且常规压裂采用的起泡剂耐酸、耐温能力较差，且不具有生物降解性，不适合在中高温的气井储层进行酸性co2泡沫压裂。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂及其制备方法与应用，所述起泡剂具有很强的抗盐、稳泡、耐温、耐酸能力，能够满足气井co2泡沫压裂的需要。

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：两性离子表面活性剂38-42%，c12-18的非离子表面活性剂5-8%，高分子化合物0.05-0.2%，溶剂5-10%，余量为水；

其中，所述两性离子表面活性剂为双十二烷基甲基羧基甜菜碱、金刚烷基甜菜碱、双羧基甜菜碱、聚氧乙烯化羧基甜菜碱中的任意一种。

优选地，所述c12-18的非离子表面活性剂为支链醇聚氧乙烯醚、n-十二烷基-n-甲基葡萄糖酰胺、氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠中的任意一种。

优选地，所述c12-18的非离子表面活性剂为氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠。所述氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠采用现有技术中的氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠即可。

优选地，所述高分子化合物为威兰胶、黄原胶、羟乙基纤维素中的任意一种。

优选地，所述溶剂为小分子醇。

优选地，所述小分子醇为乙醇或者异丙醇。

所述二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂的制备方法：将所述原料混合搅拌即可。

所述应用为将所述起泡剂按照质量浓度0.3-0.5%加入到二氧化碳泡沫压裂体系。

本发明的优点：

（1）本发明提供的起泡剂，常温起泡高度高，半衰期长，采用waringblender法，在25℃下，起泡剂浓度为0.5%时，转速8000r/min，搅拌1min，测得该起泡剂的起泡高度最高可达到510ml，半衰期最长可达到12min；

（2）所述起泡剂耐温能力强，起泡高度和半衰期在25-80℃范围内变化不大；

（3）所述起泡剂耐二价盐性能好，常温下起泡剂溶液在盐溶液中无沉淀和分层，在盐溶液中起泡性能好；

（4）所述起泡剂耐酸能力强，常温下起泡剂溶液在酸溶液中无沉淀和分层；

（5）易生物降解。

具体实施方式

本发明实施例中氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠购买自上海银聪新材料科技有限公司。

实施例1

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱38%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠5%，威兰胶0.05%，乙醇5%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例2

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱40%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠6%，威兰胶0.1%，乙醇5%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例3

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱42%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，威兰胶0.05%，乙醇7.5%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例4

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱38%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠5%，威兰胶0.05%，乙醇7.5%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例5

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱38%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，威兰胶0.1%，乙醇7.5%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例6

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱42%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，威兰胶0.1%，乙醇10%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例7

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：双十二烷基甲基羧基甜菜碱40%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，黄原胶0.2%，异丙醇10%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例8

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：金刚烷基甜菜碱40%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，羟乙基纤维素0.05%，乙醇8%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例9

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：双羧基甜菜碱40%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，威兰胶0.05%，乙醇8%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例10

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱42%，n-十二烷基-n-甲基葡萄糖酰胺8%，威兰胶0.1%，乙醇10%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

实施例11

一种二氧化碳泡沫压裂体系起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱42%，支十二链醇聚氧乙烯醚8%，威兰胶0.1%，乙醇10%，余量为水。

将所述原料混合搅拌均匀即可制备得到。

对比例1

将两性离子表面活性剂更换为十六烷基二甲基甜菜碱，其他同实施例6，具体如下：

一种起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：十六烷基二甲基甜菜碱42%，氟碳月桂醇聚氧乙烯醚乙二甲酸单酯磺酸钠8%，威兰胶0.1%，乙醇10%，余量为水。

对比例2

将非离子表面活性剂更换为椰油酸二乙醇酰胺，其他同实施例6，具体如下：

一种起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：聚氧乙烯化羧基甜菜碱42%，椰油酸二乙醇酰胺8%，威兰胶0.1%，乙醇10%，余量为水。

对比例3

将两性离子表面活性剂更换为十六烷基二甲基甜菜碱，将非离子表面活性剂更换为椰油酸二乙醇酰胺，其他同实施例6，具体如下：

一种起泡剂，按照重量百分比100%计，包括以下原料：十六烷基二甲基甜菜碱42%，椰油酸二乙醇酰胺8%，威兰胶0.1%，乙醇10%，余量为水。

性能检测

一．耐温性能检测

将本发明实施例和对比例制备得到的起泡剂，按照质量浓度0.5%配置水溶液，在8000r/min的转速下搅拌1min，制备得到泡沫，检测不同温度对所的泡沫的影响。

表1温度对起泡性能的影响

由表1可知，本发明的起泡剂在25℃-80℃范围内，配制浓度为0.5%的起泡剂，泡沫高度和半衰期在25-80℃下变化不明显，耐温能力强，起泡剂液体清亮。

二、耐酸性能检测

在室温25℃对起泡剂进行耐酸性实验，将起泡剂按照质量度0.5%加入不同浓度的盐酸溶液中，观察溶液是否澄清、是否有絮状物或者沉淀产生，结果见表2。

表2起泡剂耐酸性实验结果

从表2中可以看出，本发明提供的起泡剂溶液在酸液溶液中澄清并无任何沉淀和絮状物产生，表明该起泡剂体系耐酸性能良好。

三．耐盐性能

在常温25℃条件下，将本发明提供的起泡剂按照质量度0.5%分别加入到长2层地层水和自来水中，所述长2层地层水的总矿化度为100000mg/l、钙离子含量为10000mg/l，放置24h并观察现象；同时，在8000r/min的转速下搅拌1min，制备得到泡沫，检测泡沫的起泡高度和半衰期，结果见表3。

表3起泡剂配伍性实验

从表3中可以看出，本发明提供的起泡剂在高矿化度水中仍具有较好的起泡性能，起泡剂溶液在放置过程中溶液澄清并无任何沉淀和絮状物产生，表明该起泡剂体系与地层水具有良好的配伍性。

综上所述，本发明提供的起泡剂，具有较好的耐温性、耐酸性和耐盐性，适合在二氧化碳泡沫压裂体系中使用。

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