專利名稱：低傷害壓裂液體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低傷害植物膠壓裂液體系，適合低滲透油氣田壓裂增產(chǎn)作業(yè)。
背景技術(shù)：
水力壓裂是油田開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)主要增產(chǎn)措施。一種較理想壓裂液體系應(yīng)該是在施 工中具有一定粘度，能滿足造縫和攜砂的要求，而施工結(jié)束后能迅速?gòu)氐灼颇z，以便實(shí)現(xiàn)壓 裂液的快速返排，對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害盡可能低。目前針對(duì)低滲透油氣田使用的壓裂液體系 通常為有機(jī)硼交聯(lián)的植物膠壓裂液。專利《一種用于水基壓裂液的稠化劑及其生產(chǎn)方法》 (專利申請(qǐng)?zhí)?00610138449.X)中論述，稠化劑原料包括植物膠及其衍生物、纖維素衍生 物、生物聚多糖類，如常用的胍膠、羥丙基胍膠，它們作為稠化劑，其水不溶物高，易造成儲(chǔ) 層傷害；而合成聚合物如聚丙烯酰胺類作為稠化劑，則存在耐剪切性、耐鹽性差等缺點(diǎn)。專 利《有機(jī)硼延遲交聯(lián)植物膠壓裂液》(專利公開(kāi)號(hào)CN1524920A)中論述，常規(guī)的無(wú)機(jī)硼酸鹽 交聯(lián)劑不具備延遲交聯(lián)作用，耐溫能力差(小于93°C )，摩阻高，而有機(jī)鋯和有機(jī)鈦交聯(lián)劑 存在破膠困難，傷害嚴(yán)重等問(wèn)題。常規(guī)有機(jī)硼交聯(lián)劑不具備可調(diào)節(jié)的延遲交聯(lián)時(shí)間，不能充 分滿足油田壓裂施工的需要。通常使用的破膠劑是常規(guī)過(guò)氧化物破膠劑，其破膠快速而徹 底時(shí)則往往出現(xiàn)前期壓裂液攜砂能力差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對(duì)目前低滲透油氣田常用壓裂液體系的不足之處，通過(guò)對(duì) 壓裂液添加劑的研究和配方的優(yōu)化，在滿足施工要求的前提下，實(shí)現(xiàn)最大程度地減少液體 對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害，提高改造效果。本發(fā)明以最大程度地減少液體對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害為目標(biāo)，主要對(duì)壓裂液體系中的 稠化劑、交聯(lián)劑、破膠體系、助排劑和殺菌劑進(jìn)行了研究與優(yōu)選。該壓裂液由以下組分按重量百分比配成
植物膠稠化劑0.30 -0. 42%
氯化鉀2.0 3. 0%
殺菌劑0.005 0. 01%
有機(jī)硼交聯(lián)液0.45 -0. 55%
過(guò)氧化物破膠劑0.01% 0. 20%
過(guò)硫酸鹽膠囊破膠劑0.01 -0. 03%
有機(jī)過(guò)氧化物縫內(nèi)破膠劑0.05 -0. 1%
聚季胺鹽粘土穩(wěn)定劑0.5 1. 0%
檸檬酸0.025%
助排劑0.20 -0. 50%
甲醇或乙醇5.0 10. 0%
余量為水。
室內(nèi)配制該壓裂液體系時(shí)，采用混調(diào)器，將氯化鉀、殺菌劑先加入到水中攪拌溶 解，然后緩慢加入植物膠稠化劑，溶解均勻后再加入PH值調(diào)節(jié)劑，待液體增粘后分別加入 粘土穩(wěn)定劑、助排劑和醇助劑，攪拌均勻，放置1 2小時(shí)即得基液。根據(jù)所需的緩交時(shí)間 要求，按照不同比例混合有機(jī)硼交聯(lián)劑主劑與助劑，配制成有機(jī)硼交聯(lián)液。根據(jù)需要，在基 液中加入破膠劑混合，再加交聯(lián)液攪拌混合均勻形成壓裂液凍膠。上述植物膠稠化劑是精細(xì)羥丙基胍膠、改性羥丙基胍膠、香豆膠、羧甲基瓜爾膠 或羧甲基羥丙基瓜爾膠等，對(duì)于井溫60 110°C、支撐劑50 260m3的施工井，其重量為 0. 30 0. 42%，比常規(guī)瓜膠壓裂液減少重量10 28%。該稠化劑水不溶物重量含量低，小 于 2. 5%。氯化鈉、氯化鉀、氯化銨以及氯化鈣等無(wú)機(jī)鹽是臨時(shí)性粘土防膨劑，當(dāng)其濃度降低 到一定程度，它的防膨作用消失，用于暫時(shí)穩(wěn)定粘土，其中鉀鹽的防膨效果最好。粘土穩(wěn)定 劑為聚季胺鹽類有機(jī)陽(yáng)離子聚合物(包括多羥基陽(yáng)離子聚合物；主鏈和側(cè)鏈都有季氮原子 的聚合物等，如2-氯乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、乙烯醇三甲基氯化銨或 環(huán)氧丙基三甲基氯化銨)具有最好的穩(wěn)定粘土微粒的作用，耐酸處理、耐油、耐沖刷、用量 少、見(jiàn)效快、有效期長(zhǎng)、使用方便，使用后地層的親水表面不會(huì)產(chǎn)生油濕反轉(zhuǎn)，由于四川須家 河粘土含量高、水敏強(qiáng)，因此采用重量2 3%氯化鉀和05 1. 0%的粘土穩(wěn)定劑來(lái)達(dá)到復(fù) 合防膨的效果。助排劑是以氟碳三為主要成分，再?gòu)?fù)配以醇或醚有機(jī)溶劑的物質(zhì)，氟碳三重量為 0. 020 2. 50%，醇或醚有機(jī)溶劑重量為0. 1 60%，其余組分為水。它兼具降低表界面張 力、增大接觸角和微乳增能的雙重作用。同時(shí)引入甲醇、乙醇等醇類助劑進(jìn)一步提高了壓裂 液的抗水敏、水鎖和返排性能。采用常規(guī)過(guò)氧化物破膠劑、過(guò)氧化物膠囊破膠劑和有機(jī)過(guò)氧化物縫內(nèi)破膠劑結(jié) 合，并在現(xiàn)場(chǎng)施工中采用線性追加破膠技術(shù)，保證壓裂施工過(guò)程中具有較好的流變性能和 施工結(jié)束后良好的破膠性能。膠囊破膠劑在加入壓裂液初期不釋放或少釋放破膠活性物 質(zhì)，達(dá)到使壓裂液保持較好流變性能的目的。但當(dāng)施工結(jié)束后又能在地層閉合壓力的作用 下，快速釋放出比常規(guī)用量大得多的過(guò)氧化物，從而達(dá)到快速?gòu)氐灼颇z的目的。常規(guī)過(guò)氧化 物破膠劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀，其重量為0. 01 0. 20% ；縫內(nèi)破膠劑為一類有機(jī)過(guò)氧化 物，即乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等，可有效降低胍膠殘液的分子量；以過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸 鉀為被包裹劑的膠囊破膠劑重量為0. 01 0. 03% ；采用了烷基(》C12) 二甲基氯化銨、二氧化氯、聚烯烴基卡巴嘧啶或者戊二醛類組 成的液體廣譜殺菌防腐劑，對(duì)殺滅腐生菌、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌有特效；它取代了現(xiàn)有的 對(duì)人體傷害大的醛、胺類殺菌劑，其重量?jī)H為0. 005 0. 01%。pH值調(diào)節(jié)劑是檸檬酸，最佳 用量為0. 025%，pH值范圍為7. 5 8. 0。有機(jī)硼交聯(lián)液由兩種產(chǎn)品組成。其中的主劑是有機(jī)硼交聯(lián)劑，助劑為30 60% (重量濃度)的氫氧化鈉或碳酸鉀水溶液。主劑由十水硼酸鈉(硼砂)、乙二醛、山梨醇、 片堿組成，其組份與重量濃度分別為十水硼酸鈉(硼砂)含量10 40%，最佳濃度15 25% ；乙二醛含量10 40%，最佳濃度13 22% ；山梨醇含量1 15%，最佳濃度為4 10% ；氫氧化鈉含量0 5%，最佳濃度1 2% ；通過(guò)調(diào)節(jié)主劑與助劑比例，可在20s 5min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓裂液延遲交聯(lián)時(shí)間，主劑與助劑調(diào)節(jié)質(zhì)量比例為100 2 50。有機(jī)硼交聯(lián)液使用重量濃度為2 8%，最佳重量濃度為0. 45 0. 55%。低傷害壓裂液體系適用于低滲透(滲透率主要分布在0.001 5.0 X 10_3 μ m2)、低 孔隙度(孔隙度主要分布在6. 0 11. 0% )、非均質(zhì)性強(qiáng)、強(qiáng)水敏、強(qiáng)水鎖、含水飽和度高的 致密砂巖儲(chǔ)層。適用儲(chǔ)層溫度為50 110°C。通過(guò)上述藥劑改進(jìn)和配方的精細(xì)優(yōu)化，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果(1)采用優(yōu)質(zhì)無(wú)傷害增稠劑，選用了精細(xì)改性羥丙基胍膠，與普通的半乳甘露聚糖類增 稠劑(如，HPG)等相比，水不溶物含量低，只有2 3%比常規(guī)瓜膠壓裂液低50%以上；同 時(shí)降低稠化劑用量至0. 36% 0. 42%，比常規(guī)瓜膠壓裂液減少10 28%; (2)破膠快且徹 底，1 5h內(nèi)破膠液粘度低于5mPa *s，胍膠殘液分子量從常規(guī)的50 100萬(wàn)降低到10 50萬(wàn)；(3)拓寬了可控制的延遲交聯(lián)時(shí)間范圍，延遲時(shí)間為20s 5min ； (4)壓裂液殘?jiān)?于0. 02%，殘液表面張力在28mN/m以下，壓裂液對(duì)巖芯傷害率從原來(lái)平均35%左右降低到 平均19. 8 %。(5)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況低傷害壓裂液在低滲透氣藏推廣應(yīng)用共300余井次，增加 井口測(cè)試產(chǎn)量770X 104m3/d以上，取得了良好的增產(chǎn)效果。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1取470ml水置于IOOOml容積的混調(diào)器中，依次加入0. 05g烷基(》C12) 二甲基氯 化銨類殺菌劑、15g氯化鉀、攪拌2min溶解，再緩慢加入2. Ig精細(xì)改性羥丙基瓜爾膠，攪拌 5min溶解均勻，再緩慢加入0. 125g檸檬酸，繼續(xù)攪拌至液體增粘后分別加入2. 5ml聚季胺 鹽粘土穩(wěn)定劑、2. 5ml氟碳三類助排劑和25ml乙醇/甲醇助劑，攪拌均勻，放置1 2小時(shí)， 制成基液備用。將有機(jī)硼交聯(lián)劑主劑與氫氧化鈉、碳酸鉀類堿性助劑按10 1混合，配制 成延遲有機(jī)硼交聯(lián)液。取基液IOOml，加入0. Olg過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀類破膠劑混合，然后 加入0. 02g有機(jī)過(guò)氧化物縫內(nèi)破膠劑為乙醇胺、三乙醇胺混合，再加入0. 5ml延遲有機(jī)硼交 聯(lián)液，記錄交聯(lián)液加入到形成凍膠的時(shí)間為壓裂液交聯(lián)時(shí)間。用廣泛PH值試紙，測(cè)得基液 PH值為7. 5，交聯(lián)壓裂液pH值為9. 3，延遲交聯(lián)時(shí)間為2' 35"。使用M5500旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 在170s—1剪切速率下，測(cè)得基液粘度為48. OmPa · s，交聯(lián)凍膠粘度達(dá)到867mPa · s，耐溫能 力達(dá)到120°C。實(shí)施例2取470ml水置于IOOOml容積的混調(diào)器中，依次加入0. Ig聚烯烴基卡巴嘧殺菌劑、 15g氯化鉀、攪拌2min溶解，再緩慢加入1. Sg精細(xì)改性羥丙基瓜爾膠，攪拌5min溶解均勻， 再緩慢加入0. Ilg檸檬酸，繼續(xù)攪拌至液體增粘后分別加入2. 5ml聚季胺類粘土穩(wěn)定劑、 2. 5ml氟碳三類助排劑和25ml乙醇或甲醇助劑，攪拌均勻，放置1 2小時(shí)，制成基液備用。 將有機(jī)硼交聯(lián)劑主劑與氫氧化鈉、碳酸鉀類堿性助劑按10 0.8混合，配制成延遲有機(jī)硼 交聯(lián)液。取基液100ml，加入0. 02g過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀類破膠劑混合，然后加入0. 05g有機(jī) 過(guò)氧化物縫內(nèi)破膠劑為乙醇胺、三乙醇胺混合，再加入0. 5ml延遲有機(jī)硼交聯(lián)液，記錄交聯(lián) 液加入到形成凍膠的時(shí)間為壓裂液交聯(lián)時(shí)間。用廣泛PH值試紙，測(cè)得基液pH值為7. 5 8.0，交聯(lián)壓裂液pH值為9.0 9. 5，延遲交聯(lián)時(shí)間為1' 38〃。使用M5500旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在 170s—1剪切速率下，測(cè)得基液粘度為36. OmPa · s，交聯(lián)凍膠粘度達(dá)到562mPa · s，耐溫能力 達(dá)到80°C。
權(quán)利要求
1. 一種低傷害壓裂液體系，其特征在于 該壓裂液由以下組分按重量百分比配成植物膠稠化劑0. 30 0. 42%氯化鉀2. 0 3. 0%殺菌劑0. 005 0. 01%有機(jī)硼交聯(lián)液 0. 45 0. 55%過(guò)氧化物破膠劑 0. 01% 0. 20%過(guò)硫酸鹽膠囊破膠劑 0. 01 0. 03%有機(jī)過(guò)氧化物縫內(nèi)破膠劑 0. 05 0.1%聚季胺鹽粘土穩(wěn)定劑 0. 5 1. 0%檸檬酸 0. 025%助排劑 0. 20 0. 50%甲醇或乙醇 5. 0 10. 0% 余量為水；助排劑是氟碳三與醇或醚的復(fù)配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于植物膠稠化劑是精細(xì) 羥丙基瓜爾膠、改性羥丙基瓜爾膠、香豆膠、羧甲基瓜爾膠或羧甲基羥丙基瓜爾膠，植物膠 稠化劑水不溶物重量含量小于2. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于過(guò)氧化物破膠劑為過(guò) 硫酸銨或過(guò)硫酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于過(guò)硫酸鹽膠囊破膠劑 以過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀為被包裹劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于有機(jī)過(guò)氧化物縫內(nèi)破 膠劑為乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于有機(jī)硼交聯(lián)液主劑 由十水硼酸鈉、乙二醛、山梨醇、氫氧化鈉和水組成，其組分按重量百分比為十水硼酸鈉 10 40%，乙二醛10 40%，山梨糖醇1 15%，氫氧化鈉1 2%，其余為水；助劑為重 量濃度30 60%的氫氧化鈉或碳酸鉀水溶液；主劑與助劑重量調(diào)節(jié)比例為100 2 50。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于聚季胺鹽是2-氯乙基 三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、乙烯醇三甲基氯化銨或環(huán)氧丙基三甲基氯化銨。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于殺菌劑為烷基(》C12) 二甲基氯化銨、二氧化氯、聚烯烴基卡巴嘧啶或者戊二醛類。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低傷害壓裂液體系，其特征在于助排劑是以氟碳三為 主要成分，再?gòu)?fù)配以醇或醚有機(jī)溶劑；氟碳三重量為0. 020 2. 50%，醇或醚有機(jī)溶劑重量 為0.1 60%，其余組分為水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低傷害植物膠壓裂液體系；由以下組分按重量百分比配成植物膠稠化劑0.30～0.42％、氯化鉀2.0～3.0％、殺菌劑0.005～0.01％、有機(jī)硼交聯(lián)液0.45～0.55％、過(guò)氧化物破膠劑0.01％～0.20％、過(guò)硫酸鹽膠囊破膠劑0.01～0.03％、有機(jī)過(guò)氧化物縫內(nèi)破膠劑0.05～0.1％、聚季胺鹽粘土穩(wěn)定劑0.5～1.0％、檸檬酸0.025％、助排劑0.20～0.50％、甲醇或乙醇5.0～10.0％和余量為水；適用于低滲透、低孔隙度、非均質(zhì)性強(qiáng)、強(qiáng)水敏、強(qiáng)水鎖、含水飽和度高的致密砂巖儲(chǔ)層，適用儲(chǔ)層溫度為50～110℃，壓裂液對(duì)巖芯傷害率降低到平均19.8％。
文檔編號(hào)C09K8/68GK101993688SQ20091009173
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者劉友權(quán), 吳敏, 唐永帆, 張永國(guó), 張燕, 王小紅, 趙萬(wàn)偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司