一種高密度壓裂液及增大壓裂液靜液柱壓力的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及儲(chǔ)層壓裂施工中一種高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液及采用該壓裂液增大壓裂液靜液柱壓力的方法，其高密度壓裂液各組分的質(zhì)量百分比為：稠化劑0.45~0.58%，加重劑25~45%，促進(jìn)劑0.4~0.5%，粘土穩(wěn)定劑0.3~0.5%，助排劑0.3~0.5%，交聯(lián)劑0.1~0.3%，pH調(diào)節(jié)劑0.04~0.06%，延遲破膠劑0.005~0.01%，余量為水，所述加重劑為硝酸鈉，所述稠化劑為羧甲基羥丙基胍膠。本發(fā)明采用硝酸鈉進(jìn)行加重，具有成本低、與羧甲基羥丙基胍膠壓裂液配伍性好，配制而成的壓裂液在常溫下密度最高可達(dá)1.36g/cm3，并且壓裂液具有延遲交聯(lián)、摩阻低、耐溫和抗剪切性能好、對(duì)儲(chǔ)層傷害低等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足180℃以內(nèi)地層溫度的深井、超深井壓裂攜砂要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種高密度壓裂液及增大壓裂液靜液柱壓力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采中的儲(chǔ)層壓裂改造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液及采用該壓裂液增大壓裂液靜液柱壓力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著勘探開發(fā)的不斷深入，油氣資源越來越向深層致密方向發(fā)展，深井、超深井越來越多。這類深井、超深井不僅儲(chǔ)層滲透性較差而且溫度大多可能達(dá)到150°C以上。應(yīng)用羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系在滿足耐溫?cái)y砂性能的同時(shí)還可以大大降低壓裂液殘?jiān)鼘?duì)儲(chǔ)層的傷害程度，其殘?jiān)客ǔＶ挥谐Ｒ?guī)羥丙基胍膠壓裂液的1/3~1/2，因此有助于提高壓裂效果。
[0003]但是羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系在深井、超深井應(yīng)用過程中也面臨井口施工壓力較高的問題。為了提高深層致密儲(chǔ)層動(dòng)用程度和壓裂效果，在進(jìn)行大排量大砂量施工時(shí)井口施工壓力通常達(dá)到8(T90MPa甚至?xí)^lOOMPa。長(zhǎng)時(shí)間的高壓施工會(huì)對(duì)壓裂設(shè)備提出更高要求，施工過程中容易出現(xiàn)設(shè)備故障而直接影響施工安全和施工成功率。
[0004]壓裂施工時(shí) ，井口施工壓力:(1)
式中:PS——井口施工壓力，MPa ；PB——地層破裂壓力，MPa ；Pf——壓裂液摩擦阻力，MPa ；PH——壓裂液靜液柱壓力，MPa。
[0005]地層破裂壓力主要是由地層巖石的力學(xué)特性決定的，是客觀存在，因此從式(I)可以看出:要想減小壓裂施工時(shí)井口施工壓力可以通過減小壓裂液的摩擦阻力和增大壓裂液的靜液柱壓力來實(shí)現(xiàn)。其中，通過增加壓裂靜液柱壓力來降低地面施工壓力是一種有效的途徑之一。
[0006]壓裂液靜液柱壓力:(2)
式中:一壓裂液密度，g/cm3 ;H—壓裂儲(chǔ)層深度，m。
[0007]從式(2)可以看出:增加壓裂液的密度可以提高壓裂液的靜液柱壓力。壓裂液密度每提高0.lg/cm3，井筒中壓裂液靜液柱壓力每千米可以提高近IMPa。例如對(duì)于5000m的井來說，壓裂液密度如果提高0.2^0.3g/cm3，壓裂液靜液柱壓力就增加l(Tl5MPa，那么地面施工壓力就減少l(Tl5MPa，就將大大降低這類深井、超深井施工難度。
[0008]目前國(guó)內(nèi)發(fā)明專利200610090681.0 (高密度壓裂液)提出可以采用NaCl、NaBr或者上述兩者的混合物來加重常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液等壓裂液體系。但是NaCl加重壓裂液密度偏低，最大加重壓裂液密度僅1.1 g/cm3，對(duì)于深井、超深井地面施工壓力降低程度有限。而NaBr加重壓裂液效果明顯,最大加重密度達(dá)3.2g/cm3,但是NaBr價(jià)格昂貴，并且具有毒性，容易對(duì)人體和環(huán)境造成傷害。因此需要優(yōu)選價(jià)格適宜、加重密度效果較好的加重劑來開發(fā)一種高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液配方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中儲(chǔ)層壓裂施工壓力高的問題，提供一種高密度壓裂液，以增加壓裂施工中靜液柱壓力從而減小井口施工壓力，提高施工的全安性和成功率。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高密度壓裂液，其各組分的質(zhì)量百分比為:稠化劑0.45~0.58%，加重劑25~45%，促進(jìn)劑0.4~0.5%，粘土穩(wěn)定劑0.3~0.5%，助排劑0.3~0.5%，交聯(lián)劑0.1~0.3%，pH調(diào)節(jié)劑0.04、.06%,延遲破膠劑0.005、.01%,余量為水，所述加重劑為硝酸鈉，所述稠化劑為羧甲基羥丙基胍膠。
[0011]本發(fā)明采用硝酸鈉進(jìn)行加重，具有成本低、與羧甲基羥丙基胍膠壓裂液配伍性好，配制而成的壓裂液在常溫下密度最高可達(dá)1.36g/cm3,并且壓裂液具有延遲交聯(lián)、摩阻低、耐溫和抗剪切性能好、對(duì)儲(chǔ)層傷害低等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足180°C以內(nèi)地層溫度的深井、超深井壓裂攜砂要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述促進(jìn)劑為氫氧化鈉、三乙醇胺和四甲基氫氧化銨的混合物。
[0013]再一步優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為有機(jī)鋯交聯(lián)劑。
[0014]又一步優(yōu)選的，所述pH調(diào)節(jié)劑為檸檬酸。
[0015]采用上述配方的壓裂液具有如下性能優(yōu)點(diǎn):
(1)壓裂液密度在1.2~1.36g/cm3可調(diào)；
(2)壓裂液耐溫在1 20°C~180°C可調(diào)；
(3)壓裂液耐溫抗剪切性能好，在120°C^180^,1708^1條件下連續(xù)剪切2小時(shí)，粘度保持在80mPa.s以上，具有較好的攜砂性能。
[0016]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種采用上述壓裂液進(jìn)行儲(chǔ)層壓裂施工時(shí)增大壓裂液靜液柱壓力的方法，以減小施工時(shí)井口施加的壓力。主要包括如下過程:
(O配制基液:通過壓裂液配液車配制基液，并注入到配液大罐中，在循環(huán)條件下加入水、加重劑和pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)整pH值為5.5-6.5，攪拌至完全溶解后加入稠化劑、促進(jìn)劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑，調(diào)整PH值為10.5-11.5，得到粘度大于60mPa.s的基液，使胍膠分子鏈得到充分溶脹；
(2)交聯(lián)壓裂液:通過交聯(lián)泵添加交聯(lián)劑，形成挑掛性能好的交聯(lián)壓裂液，交聯(lián)的同時(shí)全程均勻加入延遲膠囊破膠劑。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]實(shí)施例1
一種高密度壓裂液，各組分重量百分比為:0.45%羧甲基羥丙基胍膠；25%硝酸鈉加重劑，0.4%促進(jìn)劑，0.3%粘土穩(wěn)定劑，0.3%助排劑，0.2%有機(jī)鋯交聯(lián)劑，0.05%檸檬酸，0.005%延遲破膠劑，余量為水，各組分重量百分比之和為百分之百，最終壓裂液的密度為1.2019
/ 3
g/cm ο
[0019]實(shí)施例2
一種高密度壓裂液，各組分重量百分比為:0.5%羧甲基羥丙基胍膠，40%硝酸鈉加重劑，0.5%促進(jìn)劑，0.3%粘土穩(wěn)定劑，0.3%助排劑，0.2%有機(jī)鋯交聯(lián)劑，0.06%pH檸檬酸，
0.008%延遲破膠劑，余量為水，各組分重量百分比之和為百分之百，最終壓裂液的密度為
1.3122 g/cm3
實(shí)施例3一種高密度壓裂液，各組分重量百分比為:0.58%羧甲基羥丙基胍膠；45%硝酸鈉加重劑，0.4%促進(jìn)劑，0.3%粘土穩(wěn)定劑，0.3%助排劑，0.2%有機(jī)鋯交聯(lián)劑，0.06%pH檸檬酸，
0.01%延遲破膠劑，余量為水，各組分重量百分比之和為百分之百。液體密度為1.3605 g/cm3
下面以XW3井段為例具體說明采用本發(fā)明的高密度壓裂液進(jìn)行壓裂施工時(shí)增大壓裂液靜液柱壓力的方法。
[0020]XW3井壓裂井段為:儲(chǔ)層深度為5045.5065.2m，儲(chǔ)層滲透率
0.1~0.55 X 10_3 μ m2，地層溫度166°C。按照油管下深3500m,施工排量5.0mVmin,加砂53m3設(shè)計(jì)，若未加重 羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，預(yù)計(jì)地面施工壓力將達(dá)94MPa，在高壓條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加砂無論對(duì)于設(shè)備安全運(yùn)行還是施工排量等
措施調(diào)整都提出了極大的考驗(yàn)。為了降低地面施工壓力，提高施工成功性，采用本發(fā)明的高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液進(jìn)行壓裂施工以增大壓裂液靜液柱壓力。壓裂液配方:
0.58%羧甲基羥丙基胍膠+45%硝酸鈉加重劑+0.3%粘土穩(wěn)定劑+0.3%助排劑+0.4%促進(jìn)劑+0.06%pH調(diào)節(jié)劑+0.2%交聯(lián)劑+0.01%延遲破膠劑。
[0021 ] 施工步驟如下:(I)通過壓裂液配液車配制基液，并注入到配液大罐中，在循環(huán)條件下加入水45%硝酸鈉加重劑和0.06%pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)整pH值至6.5，攪拌溶解完全后加入
0.58%稠化劑、0.4%促進(jìn)劑、0.3%助排劑、0.3%粘土穩(wěn)定劑至攪拌均勻，確定最佳交聯(lián)pH值
11.0 ; (2)通過交聯(lián)泵添加0.2%有機(jī)鋯交聯(lián)劑，形成挑掛性能好的交聯(lián)壓裂液，同時(shí)全程加入0.01%延遲膠囊破膠劑。
[0022]該井實(shí)際施工時(shí)施工排量5.0mVmin,實(shí)際施工最高壓力為81MPa，順利完成加砂53m3的設(shè)計(jì)要求，比預(yù)計(jì)采用常規(guī)胍膠施工壓力下降13 MPa。通過應(yīng)用高密度羧甲基壓裂液增大了壓裂液靜液柱壓力，從而有效降低了地面施工壓力，為壓裂施工安全和成功提供了保障，拓寬了羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系在深井、超深井的應(yīng)用。
[0023]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，凡是在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高密度壓裂液，其特征在于，其各組分的質(zhì)量百分比為:稠化劑0.45、.58%，加重劑25~45%，促進(jìn)劑0.4~0.5%，粘土穩(wěn)定劑0.3~0.5%，助排劑0.3~0.5%，交聯(lián)劑0.1~0.3%，pH調(diào)節(jié)劑0.04、.06%,延遲破膠劑0.005、.01%,余量為水，所述加重劑為硝酸鈉，所述稠化劑為羧甲基羥丙基胍膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于，所述促進(jìn)劑為氫氧化鈉、三乙醇胺和四甲基氫氧化銨的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于，所述交聯(lián)劑為有機(jī)鋯交聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于，所述pH調(diào)節(jié)劑為檸檬酸。
5.一種采用權(quán)利要求1一4中任意項(xiàng)所述的壓裂液增大壓裂液靜液柱壓力的方法，其特征在于，包括如下過程: (O配制基液:通過壓裂液配液車配制基液，并注入到配液大罐中，在循環(huán)條件下加入水、加重劑和pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)整pH值為5.5-6.5，攪拌至完全溶解后加入稠化劑、促進(jìn)劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑，調(diào)整PH值為10.5-11.5，得到粘度大于60mPa.s的基液，使胍膠分子鏈得到充分溶脹； (2)交聯(lián)壓裂液:通過交聯(lián)泵添加交聯(lián)劑，形成挑掛性能好的交聯(lián)壓裂液，交聯(lián)的同時(shí)全程均勻加入延遲膠囊破膠劑。
【文檔編號(hào)】C09K8/68GK103980875SQ201410212694
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】李升芳, 金智榮, 殷玉平, 李太偉, 張華麗, 王進(jìn)濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司