[發明專利]一種煤層氣清潔壓裂液

在審

• 申請號: 201410497570.6
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104312572A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 楊志遠;王曉華;楊伏生;任曉媛;曹水靜;管保山;劉萍;龍江
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于煤層氣壓裂技術領域，具體涉及一種煤層氣清潔壓裂液。

背景技術

煤層氣是一種非常重要的非常規天然氣，其甲烷含量一般大于95％，為優質清潔型氣體能源之一，但煤層的彈性模量和氣藏壓力較小，而壓縮系數較高，氣水并存，其天然裂縫發育，氣層也容易受損。壓裂技術是使煤層氣增產的一個很重要的手段，其中壓裂液起著傳遞壓力和攜帶支撐劑作用，是壓裂施工中重要的組成部分。壓裂液作為煤層氣井取得壓裂成功的重要因素，一方面要求能夠將一定濃度支撐劑輸送進入煤層裂縫內，另一方面確保煤巖儲層不會出現物理或化學傷害。煤層氣井用壓裂液包括活性水型，線性膠型，泡沫型和清潔型四種。

清潔壓裂液是目前壓裂技術中應用最廣泛的一種壓裂液，其主劑通常為季銨鹽類表面活性劑。清潔壓裂液具有殘渣很少，對底層傷害低等優勢，在煤層氣壓裂液中具有很好地應用前景。當前煤層施工清潔壓裂液的使用依然在試驗階段，因其成本較高而對其廣泛應用造成制約。因此，當前首要的任務是對高效能、低傷害、低成本清潔壓裂液進行研制，提供一種可廣泛應用的新型煤層氣清潔壓裂液。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種煤層氣清潔壓裂液。該煤層氣清潔壓裂液具有高效能、低傷害和低成本等特點，可實現無殘渣增產煤層氣，煤層氣清潔壓裂液對煤的表界面性質、地層和煤層的影響微小，壓裂液性能優良，可以廣泛投入使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，由以下質量百分含量的原料混合制成：具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑0.3％～3％，反離子助劑1％～6％，余量為水；所述反離子助劑為水楊酸鈉、氯化鉀、溴化鉀或溴化鈉；

所述具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑由具有通式Ⅰ的叔胺和具有通式Ⅱ的對二甲苯取代物反應制成，反應方程式為：

式中R為C₁₂H₂₅、C₁₄H₂₉或C₁₆H₃₃；X為Cl或Br。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，由以下質量百分含量的原料混合制成：具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑0.5％～2％，反離子助劑2％～5％，余量為水。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，由以下質量百分含量的原料混合制成：具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑0.5％，反離子助劑3％，余量為水。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，所述具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑的制備方法包括以下步驟：

步驟一、回流反應：將具有通式Ⅰ的叔胺和具有通式Ⅱ的對二甲苯取代物加入乙醇中，在溫度為75℃～95℃的條件下回流反應24h～72h，然后蒸餾，得到粗產物；

步驟二、重結晶：將步驟一中所述粗產物溶解于乙醇中，然后向溶解后的溶液中滴加乙酸乙酯，直至溶液渾濁，室溫下靜置10h～14h后有晶體析出，抽濾得到結晶晶體；

步驟三、按照步驟二的方法對步驟二中所述結晶晶體進行1～2次重結晶，得到固體微粒，對所述固體微粒進行真空干燥，得到具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，步驟一中所述具有通式Ⅰ的叔胺和具有通式Ⅱ的對二甲苯取代物的摩爾比為(2～2.5):1。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，步驟一中所述乙醇的體積與具有通式Ⅰ的叔胺的摩爾量之比為(100～300)mL:1mol。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，步驟一中所述回流反應的溫度為85℃，回流反應的時間為48h。

上述的一種煤層氣清潔壓裂液，其特征在于，步驟三中所述真空干燥的溫度為50℃～70℃，真空干燥的時間為12h～24h。

本發明煤層氣清潔壓裂液的制備方法為：將具有通式Ⅲ的雙子型表面活性劑、反離子助劑和水混合，攪拌均勻即可。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明的煤層氣清潔壓裂液具有高效能、低傷害和低成本等特點，可實現無殘渣增產煤層氣。