一種壓裂液及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓裂液，其由鹽酸、聚丙烯酰胺類聚合物、有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑、緩蝕劑和水組成。根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液，具有優(yōu)良的耐高溫剪切性能，對油田高溫深井碳酸鹽巖儲層酸壓改造能夠提供強(qiáng)有力的工藝技術(shù)支持，在低滲透碳酸鹽巖儲層油氣資源的開發(fā)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種壓裂液及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田儲層改造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種壓裂液。

【背景技術(shù)】
[0002]酸化壓裂是碳酸鹽地層增產(chǎn)增注的主要工藝措施，是指在井底壓力大于地層破裂壓力的條件下高壓擠注酸液而壓破地層，從而形成人工裂縫，使得注入的酸液在張開的裂縫中流動，并與裂縫壁面巖石發(fā)生反應(yīng)，最終形成具有一定長度的酸蝕裂縫，酸化壓裂結(jié)束后該裂縫不完全閉合，進(jìn)而提高地層的導(dǎo)流能力，實現(xiàn)單井增產(chǎn)增注的目的。
[0003]酸化工作液及酸液添加劑的性能直接影響酸化壓裂效果。為滿足深度不斷加大和溫度越來越高儲層的高效改造，交聯(lián)酸酸壓成為近些年來發(fā)展的熱點技術(shù)。交聯(lián)酸是酸液中的稠化劑，經(jīng)酸性交聯(lián)劑交聯(lián)，形成三維網(wǎng)絡(luò)狀分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到使酸液體系粘度增加的目的。其中，作為交聯(lián)酸主劑之一的酸性交聯(lián)劑的性能對酸化壓裂施工的成敗影響較大。
[0004]目前有文獻(xiàn)公開了“一種交聯(lián)酸加砂壓裂酸液”，它由稠化劑、交聯(lián)劑、緩蝕劑、表面活性、穩(wěn)定齊U、鹽酸及水組成，其中交聯(lián)劑按質(zhì)量比由氧氯化鋯1%、甲醛80%和乙二醛19%組成，此交聯(lián)酸加砂壓裂酸液可在20%的鹽酸中交聯(lián)。所述壓裂液的配方復(fù)雜，壓裂液無法耐高溫，且其交聯(lián)劑中含有甲醛，甲醛易揮發(fā)，具有一定的毒性，生產(chǎn)的安全系數(shù)不高。有文獻(xiàn)公開了“酸化壓裂用酸液凝膠及其制備方法與應(yīng)用”，由酸5-40%，聚丙烯酰胺類聚合物0.3-2.0%，無機(jī)交聯(lián)劑0.03-1.5%，有機(jī)交聯(lián)劑0.03-1.5%，其余為水。本發(fā)明酸化壓裂用酸液凝膠用于70-120°C油田酸化壓裂，但無法耐更高的溫度；且其配方中的有機(jī)交聯(lián)劑具有一定的毒性，對人體有害，生產(chǎn)的安全系數(shù)不高。CN102352235A中公開了一種壓裂液，包括水、鹽酸、CJ2-10酸液稠化劑、JL-10交聯(lián)劑和緩蝕劑組成，但其高溫剪切性能不高，無法在高溫下使用。
[0005]目前，現(xiàn)有技術(shù)中提供的壓裂液，其中的交聯(lián)酸的耐高溫剪切性能不理想，限制了其在高溫碳酸鹽巖酸壓的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種壓裂液，其為交聯(lián)酸酸化的壓裂液，所述壓裂液能夠在高溫下具有良好的剪切性能，在高溫條件下仍然能夠正常使用。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種壓裂液，其由鹽酸、聚丙烯酰胺類聚合物、有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑、咪唑啉緩蝕劑和水組成。
[0008]根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液，由于鹽酸、聚丙烯酰胺類聚合物、有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑、咪唑啉緩蝕劑和水的協(xié)同螯合作用，使得所述壓裂液在高溫下具有較好的耐長時間剪切性倉泛。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，使用所述的有機(jī)鋯鈦交聯(lián)劑，使得鋯、鈦和聚合物凝膠之間形成很強(qiáng)的絡(luò)合鍵，將交聯(lián)的聚合物凝膠牢固地結(jié)合在一起，最后得到交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物凝膠，進(jìn)一步提高了交聯(lián)的聚合物凝膠的交聯(lián)密度和交聯(lián)強(qiáng)度，改善生成的壓裂液耐溫性和耐剪切性；咪唑啉緩蝕劑與其他組分的配合使用，能夠防止強(qiáng)酸條件下的腐蝕，且不會影響聚合物與交聯(lián)劑之間的交聯(lián)反應(yīng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述的壓裂液的一個具體實施例中，所述聚丙烯酰胺類聚合物為丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉的共聚物，所述聚丙烯酰胺類聚合物，數(shù)均分子量為200?1000萬，優(yōu)選500-800萬。所述丙烯酰胺類聚合物中丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉單元的摩爾比為7:1-7:5。在一個具體的實施例中，所述丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉(AMPS)單元的摩爾比為7:3。
[0011]根據(jù)本發(fā)明所述的壓裂液，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑中，鈦元素和鋯元素的摩爾比為I: 10-1: 1，優(yōu)選1:7-1: 5。其中所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的制備方法包含，將鋯化合物與混合醇反應(yīng)，然后加入鈦化合物反應(yīng)，得到所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑。在一個具體的實例中，所述鋯化合物優(yōu)選為氧氯化鋯。所述鈦化合物優(yōu)選為異丙醇鈦。所述混合醇為包含至少兩種醇的混合物。在一個具體的實施例中，所述混合醇為丙三醇和甘露醇的混合物。
[0012]在一個具體的實施例中，將氧氯化鋯(ZrOCl2.8H20)溶于水中，攪拌至全溶，在回流條件下加入丙三醇和甘露醇，升溫至40°C -50°C，反應(yīng)后，加入異丙醇鈦，繼續(xù)升溫至70 0C -80 0C，反應(yīng)制得有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑。
[0013]根據(jù)本發(fā)明所述的壓裂液的一個具體實施例中，所述緩蝕劑為咪唑啉緩蝕劑。所述咪唑啉緩蝕劑包括咪唑啉季胺鹽、油酸咪唑啉、環(huán)烷酸咪唑啉。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的壓裂液的一個具體實施例，所述鹽酸的含量為5?30wt%，所述聚丙烯酰胺類聚合物的含量為0.5?1.5%，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的含量為0.5?10.0%，緩蝕劑的含量為2?4%,余量為水。優(yōu)選地,所述鹽酸的含量為10?25wt%,所述聚丙烯酰胺類聚合物的含量為0.6?1.2%，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的含量為0.5?5.0%，緩蝕劑的含量為2?4%,余量為水。
[0015]本發(fā)明的壓裂液(或稱交聯(lián)酸酸化壓裂液)可由如下方法得到:常溫下，將聚丙烯酰胺類聚合物加入到鹽酸的水溶液中，快速攪拌至完全溶解，然后靜置20?24h，得到均勻的粘稠液體，最后加入有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑，攪拌均勻。
[0016]根據(jù)本發(fā)明所述的壓裂液，有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑在鹽酸的存在下能夠有效地引發(fā)聚合物的交聯(lián)，從而可形成可調(diào)掛的凝膠。根據(jù)本發(fā)明所述的壓裂液，其高溫剪切性能好，在高溫條件下能夠正常使用。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供了一種上述的壓裂液在油田開采中的應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液，其能夠用于油田開采，如提高碳酸鹽地層的導(dǎo)流能力，提高產(chǎn)量，尤其適用于高溫深井碳酸鹽巖儲層酸壓改造。
[0018]根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液，具有優(yōu)良的耐高溫剪切性能，對油田高溫深井碳酸鹽巖儲層酸壓改造能夠提供強(qiáng)有力的工藝技術(shù)支持，在低滲透碳酸鹽巖儲層油氣資源的開發(fā)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0020]實施例1:有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的合成
[0021]將氧氯化錯(ZrOCl2)10.0g溶于20.0g蒸懼水中，攪拌至全溶,倒入裝有回流冷凝裝置的三口反應(yīng)瓶中，然后加入丙三醇5.0g,甘露醇1.0g,升溫至40 ± I °C，反應(yīng)2.5h后，加入異丙醇鈦5.0g，繼續(xù)升溫至70 土 1°C，反應(yīng)1.5h，制得有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑。
[0022]將上述合成的有機(jī)鈦鋯作為有機(jī)交聯(lián)劑，用于以下的應(yīng)用實施例2-7中。其中，剪切試驗條件:RS-600流變儀，150°C下以170s—1剪切2小時。
[0023]實施例2
[0024]交聯(lián)酸酸化壓裂液，按質(zhì)量百分比組份如下:濃度為37%的濃鹽酸55.6% (折合純酸20%)，聚丙烯酰胺類聚合物(即稠化劑，其分子量為500-800萬，AM和AMPS的摩爾比為7:3)1.2%，交聯(lián)劑(即實施例1中的有機(jī)鋯鈦化合物)2.0%，緩蝕劑(十七烯基胺乙基咪唑啉季銨鹽)2.0%，其余為水。壓裂液的制備如下(質(zhì)量份):將39.2份水、55.6份濃鹽酸和1.2份稠化劑依次加入，攪拌均勻后加入2.0份有機(jī)交聯(lián)劑，2.0份緩蝕劑。
[0025]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為74mPa.S。
[0026]實施例3
[0027]如實施例2所述，所不同的是稠化劑的質(zhì)量百分比為1.0%。
[0028]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為52mPa.S。
[0029]實施例4
[0030]如實施例2所述，所不同的是稠化劑的質(zhì)量百分比為0.8%。
[0031]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為28mPa.S。
[0032]實施例5
[0033]如實施例2所述，所不同的是有機(jī)交聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為3.0%。
[0034]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為81mPa.S。
[0035]實施例6
[0036]如實施例2所述，所不同的是有機(jī)交聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為4.0%。
[0037]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為86mPa.S。
[0038]實施例7
[0039]如實施例2所述，所不同的鹽酸的質(zhì)量百分比為15.0%。
[0040]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為95mPa.S。
[0041]實施例8
[0042]如實施例2所述，所不同的是鹽酸的質(zhì)量百分比為10.0%。
[0043]本實施例的交聯(lián)酸酸化壓裂液在150°C，170s—1剪切2h，粘度為IlOmPa.S。
[0044]對比例I
[0045]根據(jù)專利CN102352235A中的壓裂液，其與實施例2的不同在于，其使用幾_10交聯(lián)劑，所得到的凝膠在150°C，170s—1剪切2h，粘度僅為1mPa.S。
[0046]由以上數(shù)據(jù)可以得知，在相同的條件下，根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液(實施例2)，在150°C的溫度下，1708^1剪切2h的粘度為74mPa.s,為現(xiàn)有技術(shù)中的壓裂液粘度(對比例I中1mPa *s)的7.4倍。這就說明，根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液，具有非常高的耐高溫剪切性能，尤其適用于高溫深井碳酸鹽巖儲層酸壓改造。
[0047]由以上數(shù)據(jù)可以得知，根據(jù)本發(fā)明提供的壓裂液，具有良好的高溫剪切性能，能夠用于高溫條件下碳酸鹽巖儲層的酸壓，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0048]應(yīng)當(dāng)注意的是，以上所述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。通過參照典型實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解為其中所用的詞語為描述性和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯?？梢园匆?guī)定在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明作出修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對本發(fā)明進(jìn)行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉及特定的方法、材料和實施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開的特定例，相反，本發(fā)明可擴(kuò)展至其他所有具有相同功能的方法和應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種壓裂液，其由鹽酸、聚丙烯酰胺類聚合物、有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑、咪唑啉緩蝕劑和水組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液，其特征在于，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑中，鈦元素和鋯元素的摩爾比為1:10-1:1，優(yōu)選1:7-1:5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓裂液，其特征在于，所述聚丙烯酰胺類聚合物的數(shù)均分子量為200?1000萬，優(yōu)選500-800萬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項所述的壓裂液，其特征在于，所述聚丙烯酰胺類聚合物為丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉的共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓裂液，其特征在于，所述聚丙烯酰胺類聚合物中丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉單元的摩爾比為7:1-7: 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意一項所述的壓裂液，其特征在于，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的制備方法包含，將鋯化合物與混合醇反應(yīng)，然后加入鈦化合物反應(yīng)，得到所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓裂液，其特征在于，所述有機(jī)鋯化合物為氧氯化鋯，所述鈦化合物為異丙醇鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任意一項所述的壓裂液，其特征在于，所述鹽酸的含量為5?30wt%，所述聚丙烯酰胺類聚合物的含量為0.5?1.5%，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的含量為0.5?10.0%，緩蝕劑的含量為2?4%，余量為水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中任意一項所述的壓裂液，其特征在于，所述鹽酸的含量為10?25wt%,所述聚丙烯酰胺類聚合物的含量為0.6?1.2%，所述有機(jī)鈦鋯交聯(lián)劑的含量為0.5?5.0%，緩蝕劑的含量為2?4%，余量為水。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1?9中任意一項所述的壓裂液在油田開采中的應(yīng)用。
【文檔編號】E21B43/27GK104419400SQ201310399832
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】趙曉, 魏娟明, 祁尚義, 眭世元, 李秀云, 張超, 王立楊, 國維玉, 屈文松, 唐育迪, 楊龍杰, 許洋, 蔡英杰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院