CN102643637A

CN102643637A - 清洁压裂液

Info

Publication number: CN102643637A
Application number: CN2012100779740A
Authority: CN
Inventors: 崔会杰; 王彩玲; 车航; 余东合; 刘国华; 张陶宁
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: CN102643637B

Abstract

清洁压裂液，用于低渗、水敏储层的压裂改造。各组分重量百分比为：二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，0.5～5％；磺基水杨酸三乙醇胺酯，0.2～2％；氯化钾，0.5～2％；其余为水。各组分重量百分比之和为百分之百。制备方法：在配液大罐中加入清水，在搅拌条件下加入氯化钾与磺基水杨酸三乙醇胺酯，搅拌均匀，再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，料加完后搅拌15分钟，使大罐内上、下液体的浓度或粘度均匀一致。效果是：清洁压裂液适合温度在10℃～110℃的储层压裂，能降低压裂液的残渣与储层水敏产生的伤害，提高原油产量。

Description

清洁压裂液

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及油气田压裂改造用的压裂液，是一种低渗、水敏储层的清洁压裂液。

背景技术

在油气藏的勘探与开发过程中，常常会发现一些低渗透、水敏性储层，如华北油田桐47断块，孔隙度11.9～20.0％，渗透率0.238～4.41μm²×10^-3，为中孔、低渗、水敏性储层。对此类储层采用胍胶等聚合物压裂液体系进行压裂改造，不仅会在地层与支撑裂缝中留下部分残渣，还会引起岩石中的粘土矿物膨胀、分散与迁移，对地层与支撑裂缝造成较大伤害。因此，为了提高对低渗、水敏性油层的压裂效果，需要研制开发防水敏性好的低残渣压裂液体系。为此，研制优选出了清洁(粘弹性活性水)压裂液。由于配方中的表面活性剂(二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐)既是一种稠化剂，又是一种很好的粘土稳定剂，与无机盐粘土稳定剂(氯化钾)复配，效果更好，较好地解决了压裂液的残渣与储层的水敏伤害。本发明压裂液体系配制使用方便、无残渣、防膨效果好、对储层伤害小、耐温抗剪切性能好等优点，能满足低渗、水敏储层压裂改造的需要。

中国石油大学(华东)申请的“清洁压裂液及其应用”，公开号：CN101481608，该发明涉及一种清洁压裂液及其应用，压裂液按质量份组分如下：增稠剂50～80份，水杨酸盐10～35份，破胶剂2～5份。清洁压裂液用于油田压裂，在应用现场按质量份将各组份混合后配成2～6％质量百分比的水溶液，搅拌均匀，然后与压裂支撑剂一起打入井下，该发明的清洁压裂液压裂支撑剂分散均匀、破胶彻底。该压裂液的不足之处在于：①配方中没有氯化钾；②没有说明增稠剂的主要成分；③没有说明压裂液的适应储层温度等。

大庆油田有限责任公司申请的“无伤害压裂液”，公开号：CN1439691，涉及油田用无伤害压裂液的组合物。目前在压裂中使用的多种均为植物胶水基压裂液，在生产和使用时存在一定的缺点，如在配制时需要充分溶胀；而且压裂液中添加剂数量多达13种，配方复杂；根据压裂作业进行的分析显示，泵入的聚合物平均返排只有35～45％，大量的聚合物残余物滞留在裂缝中，其中所含的不溶物会给地层造成一定伤害；压裂液对地层的伤害大，且是长期的。由主剂十六烷基三甲基溴化胺、助剂水杨酸钠和水配制而成，按重量百分比，十六烷基三甲基溴化胺占0.1～4％，水杨酸钠占0.1～1％，水占95～99.8％。本发明具有配方简单，成本低廉，对地层岩心渗透率伤害小，岩心渗透率恢复率高，无残留，易返排的优点。该压裂液的不足之处在于：①配方中没有氯化钾；②增稠剂是十六烷基三甲基溴化胺，比十八烷基三甲基氯化铵增稠能力差、耐温性能差、价格高等缺点。

陕西海安实业有限责任公司申请的“无伤害清洁压裂液”，公开号：CN101298555，提供一种无伤害清洁压裂液，包含烷基季铵盐混合物、反离子盐、低碳醇和水，水溶液浓度为2～6％，以重量计烷基季铵盐混合物∶反离子盐∶低碳醇＝6∶3∶1。现场使用清洁压裂液时，将所用成分的原料按比例，在搅拌条件下依次加入水中，当配成浓度为2～6％的水溶液时，有较高的粘弹性，具有携砂功能，完全满足油气田现场压裂液携砂要求。本发明具有配方简单，成本低廉，滤失性小，岩心渗透率恢复率高，无残留，易排放等特点。一其中所述的烷基季铵盐混合物是小于12个碳烷基季铵盐，12～14个碳烷基季铵盐和16～18个碳烷基季铵盐，并且烷基季铵盐不同长度碳链混合物中，以重量比计算短碳链∶中碳链∶长碳链＝1∶3∶6，其中所述的反离子盐是次氯酸钾，其中所述的低碳醇是乙醇或异丙醇。该压裂液的不足之处在于：①配方中没有氯化钾；②增稠剂是12～18个碳烷基季铵盐的混合物，比十八烷基三甲基氯化铵增稠能力差、耐温性能差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种清洁压裂液，提高低渗透、水敏性油层的压裂效果，降低压裂液对地层的伤害，提高压裂施工成功率，达到改造储层又能保护油层。

本发明采用的技术方案是：

制备清洁压裂液的材料主要性能与生产厂家：

1、二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐。(化学工业出版社1999年1月出版，由黄洪周主编的《工业表面活性剂》一书，第25页)；性质：棕色油状粘稠液体，有效含量55～60％，1％水溶液的pH值6～8。在室温下易溶于水及丙酮、丁醇、苯、氯仿等有机溶剂，在50摄氏度时可溶于氯化碳、二氯乙烷、苯乙烯等有机溶剂。对5％酸、碱稳定，180℃以上时分解。用途：用作涤纶、氯纶、维纶等合成纤维的纺丝油剂的抗静电剂，也可用作聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯薄膜及塑料制品的抗静电剂，也用于聚丙烯晴纤维的染色均染剂。生产单位：上海助剂厂，浙江助剂总厂，沈阳助剂厂，江苏无锡化工集团公司电化厂。

2、磺基水杨酸三乙醇胺酯。由5-磺(酸)基水杨酸、三乙醇胺和水反应制备；淡黄色液体，密度1.05±0.01g/cm³，易溶于水，1％水溶液的pH值6～8。用作清洁压裂液的胶联剂与温度稳定剂。

3、5-磺(酸)基水杨酸。(1999年1月，化学工业出版社出版，司航主编的《有机化工原料》一书，第720页)；性质：白色结晶或结晶性粉末，若带有微量铁离子时为粉红色结晶体。有吸湿性。熔点198℃(分解)，无水熔点120℃。易溶于水和乙醇，能溶于***，通常溶于极性溶剂。用途：用作合成染料、表面活性剂、催化剂和医药强力霉素的中间体，也可用作润滑油添加剂。生产单位：上海第五制药厂，上海水泥化工厂等。

4、三乙醇胺。(1999年1月，化学工业出版社出版，司航主编的《有机化工原料》一书，第439页)；性质：无色或淡黄色透明粘稠液体，熔点21.2℃，沸点360℃，相对密度1.1242，易溶于水和乙醇。用途：可用作脱除气体中二氧化碳或硫化氢的清净液，三乙醇胺和高级脂肪酸所形成的酯广泛用作洗涤剂、乳化剂、润湿剂和润滑剂，也用于配制化妆用香脂。三乙醇胺还可用作防腐剂和防水剂，以及分析试剂和溶剂。生产单位：辽源石油化工厂，佳木斯石油化工厂等。

5、氯化钾，工业品，白色固体小颗粒或粉末，K20含量≥60％。

清洁压裂液，各组分重量百分比为：

二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，0.5～5％；

磺基水杨酸三乙醇胺酯，0.2～2％；

氯化钾，0.5～2％；

其余为水，各组分重量百分比之和为百分之百。

磺基水杨酸三乙醇胺酯，各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，28～35％；三乙醇胺，25～35％；水，35～50％，各组分重量百分比之和为百分之百。

清洁压裂液的配制方法：

首先，制备磺基水杨酸三乙醇胺酯。在反应釜加入水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温至60～65℃，再搅拌反应30分钟，停止搅拌后温度降至室温，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

被压裂油层的温度在10℃～65℃时，配制清洁压裂液的方法：首先在配液大罐中加入水，在搅拌条件下加入氯化钾与磺基水杨酸三乙醇胺酯，待完全溶解后加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，在搅拌条件下，使大罐内液体的浓度和粘度均匀一致，得到的清洁压裂液用于被压裂油层的温度为10～65℃。

被压裂油层的温度在65～110℃时，配制清洁压裂液的方法：首先在配液大罐中加入水，在搅拌条件下加入氯化钾和磺基水杨酸三乙醇胺酯用量的1/2～2/3，待完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，在搅拌条件下，使大罐内液体的浓度或粘度均匀一致，压裂施工时在压裂混砂车上再加入剩余的磺基水杨酸三乙醇胺酯，得到的清洁压裂液用于被压裂油层的温度为65～110℃。

本发明的有益效果：本发明清洁压裂液，充分考虑了压裂液的流变性能与储层的配伍性能，较好地解决了压裂液的残渣与储层的水敏伤害，对储层伤害小。适合储层温度10℃～110℃，清洁压裂液配制使用方便、无残渣、防膨效果好、耐温抗剪切性能好等优点，能满足低渗、水敏储层压裂改造的需要。具有如下特点：

1、清洁压裂液pH值6～8，交联时间在1～3分钟可调；

2、摩阻低，摩阻仅为水的40～50％；

3、抗剪切性能好，在15℃～100℃、170s-1时连续剪切2小时，粘度≥30mPa·s；

4、破胶性能好，在15℃～100℃恒温密闭放置0.5h～16h，破胶液粘度≤5mPa·s；

5、对粘土防膨稳定效果好，防膨率≥90％；

6、对储层伤害小，对岩心伤害率≤10％。

具体实施方式

实施例1：韩城煤层气井WL1-001井11#煤层埋深869～874m，温度36℃。清洁压裂液各组分重量百分比为：二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，0.5％；磺基水杨酸三乙醇胺酯，0.2％；氯化钾，1％；清水，98.3％。

清洁压裂液配制过程：制备磺基水杨酸三乙醇胺酯：磺基水杨酸三乙醇胺酯各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，30％；三乙醇胺，30％；水，40％。先在反应釜加入清水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温62℃，搅拌反应30分钟，停止搅拌后温度降至室温，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

配制清洁压裂液：首先在配液大罐中加入清水，在搅拌条件下加入氯化钾与磺基水杨酸三乙醇胺酯，完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，料加完后搅拌15分钟，使大罐内液体的浓度和粘度均匀一致，得到该井的清洁压裂液。

WL1-001井11#煤层加砂63.55m³，平均砂比为32％，最高砂比达到55％；压裂后抽排求产，日产气2000m³，产气量是活性水压裂井(临井同层)的一倍以上。

实施例2：西6-47井压裂井段1344.0～1398.0m，储层温度55℃，清洁压裂液各组分重量百分比为：二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，0.8％；磺基水杨酸三乙醇胺酯，0.4％；氯化钾，1％；清水，97.8％。

制备磺基水杨酸三乙醇胺酯：磺基水杨酸三乙醇胺酯各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，29％；三乙醇胺，32％；水，39％。先在反应釜加入清水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温65℃，搅拌反应30分钟，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

配制清洁压裂液：首先在配液大罐中加入清水，在搅拌条件下加入氯化钾与磺基水杨酸三乙醇胺酯，完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，料加完后搅拌20分钟。测得大罐内液体的浓度和粘度均匀一致，得到该井的清洁压裂液。

西6-47井压裂前，产油0.12m³/t，水0.7m³/t；压裂后产油6.32m³/t，水1.30m³/t。

实施例3：桐47-43x井压裂井段2254.0～2269.6m，储层温度83℃，清洁压裂液各组分重量百分比为：二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，2.5％；磺基水杨酸三乙醇胺酯，1％；氯化钾，1.5％；清水，95％。

清洁压裂液配制过程：制备磺基水杨酸三乙醇胺酯：磺基水杨酸三乙醇胺酯各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，28％；三乙醇胺，26％；水，46％。先在反应釜加入清水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温68℃，搅拌反应30分钟，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

在配液大罐中加入清水，在搅拌条件下加入氯化钾，加入磺基水杨酸三乙醇胺酯用量的1/2，完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，料加完后搅拌20分钟，使大罐内液体的浓度或粘度均匀一致。在压裂施工时在压裂混砂车上再加入剩余的磺基水杨酸三乙醇胺酯。

桐47-43x井第一次用羟丙基胍胶压裂液压裂，加陶粒32.39m³，压裂后抽吸日产原油3.5t；第二次用清洁压裂液压裂，加陶粒37.58m³，压裂后5mm油嘴自喷日产原油10.64t。

实施例4：留416-23井压裂井段2621.0-2652.6m，储层温度96℃。清洁压裂液各组分重量百分比为：二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，3.5％；磺基水杨酸三乙醇胺酯，1.5％；氯化钾，1％；清水，94％。

清洁压裂液配制过程：制备磺基水杨酸三乙醇胺酯：磺基水杨酸三乙醇胺酯各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，33％；三乙醇胺，30％；水，37％。先在反应釜加入清水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温65℃，搅拌反应30分钟，停止搅拌后温度降至室温，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

在配液大罐中加入清水，在搅拌条件下加入氯化钾，加入磺基水杨酸三乙醇胺酯用量的2/3，完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，料加完后搅拌20分钟。大罐内液体的浓度或粘度均匀一致。在压裂施工时在压裂混砂车上再加入剩余部分的磺基水杨酸三乙醇胺酯。

留416-23井压裂前产油1.61m³/t，水0.4m³/t；压裂后产油8.89m³/t，水4.30m³/t。

实施例5：雁9-8x井压裂井段2941.0～2966.0m，厚度19.4m/4层，温度110℃，清洁压裂液各组分重量百分比为：二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，5％；磺基水杨酸三乙醇胺酯，2％；氯化钾，1％；清水，92％。

清洁压裂液配制过程：制备磺基水杨酸三乙醇胺酯：磺基水杨酸三乙醇胺酯各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，30％；三乙醇胺，30％；水，40％。先在反应釜加入清水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温65℃，搅拌反应30分钟，停止搅拌后温度降至室温，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

在配液大罐中加入清水，在搅拌条件下加入氯化钾，加入磺基水杨酸三乙醇胺酯用量的1/3，完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，料加完后搅拌20分钟。大罐内液体的浓度或粘度均匀一致。在压裂施工时在压裂混砂车上再加入剩余部分的磺基水杨酸三乙醇胺酯。

雁9-8x井压裂后日产油19.94m³，水5.33m³，比用羟丙基胍胶压裂液压裂的其它4口井日产原油多6～8m³。

Claims

1.一种清洁压裂液，其特征在于：各组分重量百分比为：

二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，0.5～5％；

磺基水杨酸三乙醇胺酯，0.2～2％；

氯化钾，0.5～2％；

其余为水，各组分重量百分比之和为百分之百；

所述的磺基水杨酸三乙醇胺酯，各组分重量百分比为：5-磺(酸)基水杨酸，28～35％；三乙醇胺，25～35％；水，35～50％；各组分重量百分比之和为百分之百。

2.根据权利要求1所述的清洁压裂液，其特征是：所述的磺基水杨酸三乙醇胺酯制备方法是：在反应釜加入水与三乙醇胺，在搅拌条件下加入5-磺(酸)基水杨酸，加温至60～65℃，再搅拌反应30分钟，停止搅拌后温度降至室温，得到磺基水杨酸三乙醇胺酯。

3.根据权利要求1或2所述的清洁压裂液，其特征是：被压裂油层的温度在10℃～65℃时，配制清洁压裂液的方法：首先，在配液大罐中加入水，在搅拌条件下加入氯化钾与磺基水杨酸三乙醇胺酯，待完全溶解后加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，在搅拌条件下，使大罐内液体的浓度和粘度均匀一致，得到的清洁压裂液用于被压裂油层的温度为10～65℃。

4.根据权利要求1或2所述的清洁压裂液，其特征是：被压裂油层的温度在65～110℃时，配制清洁压裂液的方法：首先，在配液大罐中加入水，在搅拌条件下加入氯化钾与部分磺基水杨酸三乙醇胺酯用量的1/2～2/3，待完全溶解后再加入二甲基十八烷基羟乙基季铵硝酸盐，在搅拌条件下，使大罐内液体的浓度或粘度均匀一致，最后，压裂施工时在压裂混砂车上再加入剩余的磺基水杨酸三乙醇胺酯，得到的清洁压裂液用于被压裂油层的温度为65～110℃。