一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液體系及其制備方法；按每噸水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06-0.25%水溶性減阻劑，0.2-0.5%破乳助排劑以及0.5%粘土穩(wěn)定劑，混合均勻后得到滑溜水壓裂液；配置形成的滑溜水壓裂液為反相微乳液體系，具有粘度低，破膠徹底，返排容易，防膨性能好，摩阻低等特點(diǎn)，減阻效果明顯，與清水相比，減阻效果可達(dá)到50%-70%，并在現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂作業(yè)中，在施工工況為排量3.5m3/min的情況下，水溶性減阻劑的減阻率比傳統(tǒng)的胍膠滑溜水高42.5％。
【專利說明】一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田增產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液體系及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]致密非常規(guī)儲(chǔ)層具有低孔、低滲的特點(diǎn)，勘探開發(fā)難度較大，大多數(shù)致密油氣井需要儲(chǔ)層改造才能獲得比較理想的產(chǎn)量。目前，國內(nèi)外針對(duì)致密非常規(guī)儲(chǔ)層愷發(fā)最主要的增產(chǎn)措施是減阻壓裂，即利用低摩阻滑溜水壓裂液進(jìn)行體積改造?；锼畨毫岩后w系是針對(duì)致密非常規(guī)儲(chǔ)層改造而發(fā)展起來的一種新的壓裂液體系。在美國、加拿大等國，滑溜水壓裂液的使用獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益并且已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的凝膠壓裂液而成為最受歡迎的壓裂液。
[0003]滑溜水壓裂液是指在清水中加入一定量支撐劑以及極少量的減阻劑、破乳助排劑、粘土穩(wěn)定劑、殺菌劑等添加劑的一種壓裂液體系。相比傳統(tǒng)的凝膠壓裂液體系，滑溜水壓裂液在開發(fā)致密非常規(guī)儲(chǔ)層方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，如滑溜水壓裂液極大地減少了凝膠對(duì)地層及裂縫的傷害:傳統(tǒng)的凝膠壓裂液體系使用較高濃度的凝膠，這些凝膠的殘留物以及在壓裂過程中產(chǎn)生的濾餅會(huì)堵塞地層并降低裂縫導(dǎo)流能力，而滑溜水壓裂液中只含有少量的減阻劑等添加劑，并且易于返排，大大降低了地層及裂縫傷害，從而有利于提高產(chǎn)量；并且滑溜水壓裂液成本較低:減阻水中的化學(xué)添加劑及支撐劑的用量較少，可節(jié)省施工成本40%~60%，使許多原來不具商業(yè)開采價(jià)值的儲(chǔ)層便可以得到開發(fā)；此外使用滑溜水壓裂液能夠產(chǎn)生復(fù)雜度更高體積更大的裂縫網(wǎng)絡(luò):這是由于減阻水具有較低的黏度以及施工時(shí)的泵入速率較高，裂縫復(fù)雜度和體積的提高增加了儲(chǔ)層的有效增產(chǎn)體積，使得產(chǎn)量增加；更為重要的是由于減阻水中添加劑含量少，較為清潔，因此更易于循環(huán)利用，可以節(jié)約大量寶貴的淡水資源。
[0004]因此，滑溜水壓裂液的應(yīng)用與需求越來越大。但目前國內(nèi)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的減阻劑不多，各大油田上主要是以線性膠和國外的減阻劑為主，從而無形中提高了施工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目 的是提出了一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液，由減阻劑、破乳助排劑、粘土穩(wěn)定劑、降解劑按一定比例構(gòu)成，其中減阻劑通過采用反相微乳液聚合，同時(shí)控制分子結(jié)構(gòu)，在高分子聚合物結(jié)構(gòu)中同時(shí)引入親水和疏水基團(tuán)，以及通過長時(shí)間低溫反應(yīng)，獲得較大分子量的聚合物，使合成的聚合物具有良好的減阻性能和增稠能力，在壓裂施工中可有效降低管路摩阻，減小泵功和提高施工液體的攜砂能力的。助排劑從降低表、界面張力，增大接觸角考慮，采用12C鏈長度的陽離子型表面活性劑，加入氟碳類表面活性劑利用協(xié)同效應(yīng)有效提高表面活性，減少表面活性劑用量、降低成本。粘土穩(wěn)定劑針對(duì)致密油氣，粘土礦物成分復(fù)雜，借鑒國外公司所使用無機(jī)鹽加表面活性劑結(jié)合，防止粘土膨脹及分散運(yùn)移的思路，設(shè)計(jì)了一種含有多陽離子點(diǎn)，增加防膨劑與儲(chǔ)層表面結(jié)合力的低聚陽離子表面活性劑分子，該分子結(jié)構(gòu)中含有羥基，吸附在儲(chǔ)層表面后，不改變儲(chǔ)層表面的潤濕性。降解劑采用常規(guī)氧化劑可迅速與減阻劑中的潛在氧化斷鏈點(diǎn)反應(yīng)，降解為低分子片段，最大限度降低地層傷害。
[0006]本發(fā)明所述的滑溜水壓裂液的制備采用的技術(shù)方案是:
[0007](I)將占總體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)的3_5被％乳化劑和40_42被％溶劑油加入到反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢瑁⒃谟拖嘀屑尤?-5wt%親油性丙烯基單體，溶解分散均勻后形成油相；
[0008](2)將10_20wt%親水性丙烯基單體充分溶解于水中，加入濃度40%的氫氧化鈉水溶，將體系PH值調(diào)至8-9形成水相；
[0009](3)將水相慢慢滴入油相中攪拌均勻，在攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min的條件下充分乳化30min，隨后保持?jǐn)嚢杷俣葹?00轉(zhuǎn)/min，在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下分次加入
0.25-0.45wt%引發(fā)劑，保持30°C，反應(yīng)48h，冷卻降溫，后加入0.05wt%的阻聚劑，即得到半透明、穩(wěn)定的反相微乳液體系；
[0010](4)將制備的反相微乳液體系和表面活性劑充分混合，表面活性劑用量為反相微乳液質(zhì)量的5-10%，即得到水溶性減阻劑；
[0011](5)按每噸水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06-0.25%水溶性減阻劑，0.2-0.5%破乳助排劑
以及0.5%粘土穩(wěn)定劑， 混合均勻后得到滑溜水壓裂液。
[0012]本發(fā)明所述的破乳助排劑為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種與全氟烷基季胺碘化物、全氟烷基甜菜堿中的一種與烷基苯酚聚氧乙烯醚、水按照比例4:1:1-1.5:93.5-94復(fù)配制得。
[0013]本發(fā)明所采用的粘土穩(wěn)定劑由環(huán)氧氯丙烷、丁烷、環(huán)戊烷的一種或幾種與乙二胺、二甲胺、甘油的一種或幾種通過縮聚反應(yīng)合成，反應(yīng)控制聚合物分子量在2-10萬之間，陽離子度在10%-20%。
[0014]本發(fā)明的致密油藏儲(chǔ)層改造用壓裂液體系能夠滿足7m3/min小直徑油管大排量壓裂施工，對(duì)儲(chǔ)層傷害低，返排性能優(yōu)異，能夠在水中迅速分散溶解，并可利用壓裂返排液重復(fù)配制，體系由減阻劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑、降解劑組成，添加劑全部為液相。配置形成的壓裂液為反相微乳液體系。具有粘度低、破膠徹底、返排容易，防膨性能好、摩阻低等特點(diǎn)，減阻效果明顯，與清水相比，減阻效果可達(dá)到50%-70%。并在現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂作業(yè)中，在施工工況為排量3.5m3/min的情況下，水溶性減阻劑的減阻率比傳統(tǒng)的胍膠滑溜水高42.5%。
【具體實(shí)施方式】
[0015](I)將占總體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)的3_5wt%乳化劑和40_42wt%溶劑油加入到反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢?，并在油相中加?-5wt%親油性丙烯基單體，溶解分散均勻后形成油相；
[0016](2)將10_20wt%親水性丙烯基單體充分溶解于水中，加入濃度40%的氫氧化鈉水溶，將體系PH值調(diào)至8-9形成水相；
[0017](3)將水相慢慢滴入油相中攪拌均勻，在攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min的條件下充分乳化30min，隨后保持?jǐn)嚢杷俣葹?00轉(zhuǎn)/min，在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下分次加入
0.25-0.45wt%引發(fā)劑，保持30°C，反應(yīng)48h，冷卻降溫，后加入0.05wt%的阻聚劑，即得到半透明、穩(wěn)定的反相微乳液體系；[0018] (4)將制備的反相微乳液體系和表面活性劑充分混合，表面活性劑用量為反相微乳液質(zhì)量的5-10%，即得到水溶性減阻劑；
[0019](5)按每噸水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06-0.25%水溶性減阻劑，0.2-0.5%破乳助排劑
以及0.5%粘土穩(wěn)定劑，混合均勻后得到滑溜水壓裂液。
[0020]所述的破乳助排劑為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種與全氟烷基季胺碘化物、全氟烷基甜菜堿中的一種與烷基苯酚聚氧乙烯醚、水按照比例 4:1:1-1.5:93.5-94 復(fù)配制得。
[0021]所采用的粘土穩(wěn)定劑由環(huán)氧氯丙烷、丁烷、環(huán)戊烷的一種或幾種與乙二胺、二甲胺、甘油的一種或幾種通過縮聚反應(yīng)合成，反應(yīng)控制聚合物分子量在2-10萬之間，陽離子度在 10%-20%。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]預(yù)配制模式:在大排量水泥車的循環(huán)條件下，通過真空射流漏斗負(fù)壓依次吸入
0.25%水溶性減阻劑，0.5%破乳助排劑以及0.5%粘土穩(wěn)定劑，循環(huán)IOmin后形成一定粘度的乳白色均一溶液，壓裂施工時(shí)，通過混砂車吸入，并與支撐劑、降解劑混合均勻后通過泵車泵入地層，作為滑溜水壓裂使用。該工藝適用于大排量直井或水平井體積壓裂工藝預(yù)先配置壓裂液適用的工況。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]連續(xù)混配模式:分別將減阻劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑存儲(chǔ)于鐵質(zhì)或塑料質(zhì)儲(chǔ)罐中，通過連續(xù)混配車和混砂車比例泵按照施工排量按0.06%水溶性減阻劑，0.2%破乳助排劑以及0.5%粘土穩(wěn)定劑泵入混砂車攪拌罐中形成均一溶液，同時(shí)與支撐劑、降解劑混勻。該工藝適合有連續(xù)混配作業(yè)的壓裂現(xiàn)場(chǎng)配制。
[0026]實(shí)施例3:
[0027]壓裂液返排液配制:將壓裂返排液通過簡單除砂后，或經(jīng)過水質(zhì)處理后，通過實(shí)施例I或?qū)嵤├?的方法均可重新配制成滑溜水壓裂液，實(shí)現(xiàn)壓裂用水的重復(fù)利用。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法，其特征在于: (1)將占總體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)的3-5wt%乳化劑和40-42wt%溶劑油加入到反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢?，并在油相中加?-5wt%親油性丙烯基單體，溶解分散均勻后形成油相； (2)將10-20wt%親水性丙烯基單體充分溶解于水中，加入濃度40%的氫氧化鈉水溶，將體系pH值調(diào)至8-9形成水相； (3)將水相慢慢滴入油相中攪拌均勻，在攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min的條件下充分乳化30min,隨后保持?jǐn)嚢杷俣葹?00轉(zhuǎn)/min，在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下分次加入0.25-0.45wt%引發(fā)劑，保持30°C，反應(yīng)48h，冷卻降溫，后加入0.05被％的阻聚劑，即得到半透明、穩(wěn)定的反相微乳液體系； (4)將制備的反相微乳液體系和表面活性劑充分混合，表面活性劑用量為反相微乳液質(zhì)量的5-10%，即得到水溶性減阻劑； (5)按每噸水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06-0.25%水溶性減阻劑，0.2-0.5%破乳助排劑以及0.5%粘土穩(wěn)定劑，混合均勻后得到滑溜水壓裂液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法，其特征在于:所述的破乳助排劑為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種與全氟烷基季胺碘化物、全氟烷基甜菜堿中的一種與烷基苯酚聚氧乙烯醚、水按照比例4:1:1-1.5:93.5-94復(fù)配制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法，其特征在于:所述的粘土穩(wěn)定劑是環(huán)氧氯丙烷、丁烷、環(huán)戊烷的一種或幾種與乙二胺、二甲胺、甘油的一種或幾種通過縮聚反應(yīng)合成，反應(yīng)控制聚合物分子量在2-10萬之間，陽離子度在10%-20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法，其特征在于:所述的親水性丙烯基單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉、甲基丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一種或多種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法，其特征在于:所述的親油單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯或甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的一種或多種混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法，其特征在于:所述的乳化劑為失水山梨醇脂肪酸酯與聚山梨酯或烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。
7.一種適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液，其特征在于:根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于致密油氣藏的低摩阻可回收滑溜水壓裂液的制備方法制備的。
【文檔編號(hào)】C09K8/68GK103589416SQ201310585235
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】郭鋼, 慕立俊, 趙振峰, 李憲文, 張礦生, 薛小佳, 吳江, 馬兵, 周曉群, 呂海燕, 劉錦, 曹宗熊, 郭小勇, 范華波 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司