CN102757777A - 一种用于致密气藏压裂的抑制水锁型耐高温压裂液 - Google Patents

Abstract

一种用于致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液，应用于石油工业中致密气藏增产技术领域。该压裂液主要由基液、交联剂溶液和破胶剂组成。基液各组分重量百分比为：羟丙基瓜胶：0.5～0.6％；聚二丙烯基二甲基氯化铵：0.3～0.5％；PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物：0.3～0.5％；N,N-二仲丁基对苯二胺：0.06～0.10％；氯化钾：1～2％；妥尔油酸聚氧乙烯酯：0.3～0.5％；碱性pH调节剂（Na₂CO₃）:0.10～0.12％；其余为水。交联剂溶液各组分重量百分比为：有机硼交联剂BCL-61:0.3～0.5％；其余为水。该致密气藏压裂用抑制水锁型耐高温压裂液配制简单，表面张力低，具有良好的防水锁性能，对致密气藏地层伤害小。

Description

一种用于致密气藏压裂的抑制水锁型耐高温压裂液

技术领域

本发明涉及石油工业用化学品技术领域，尤其涉及一种石油、天然气开采中，致密气藏的压裂增产技术领域。是一种对致密气藏低伤害、防水锁，耐高温压裂液。

背景技术

“水锁效应”是指钻井、完井及压裂等过程中，钻井、完井及压裂液等水相流体侵入储层后，使储层含水饱和度从初始含水饱和度到束缚水饱和度再到100％含水饱和度之间变化上升，气相流动阻力增大，导致气相渗透率下降的现象。本质是由于毛细管压力产生了附加表皮压降，等于毛细管弯液面两侧非润湿相压力与润湿相压力之差，大小可由任意曲界面的拉普拉斯方程确定。

对于低渗透或致密气藏，储层中供流体自由流动的孔喉尺寸较小，气相流动通道窄，渗流阻力大，液固界面及液气界面相互作用力大，使得水锁效应尤为突出，一旦发生水锁，渗透率损害率可达到70％以上，气井产量会降至原来1/3以下，研究表明，储层中粘土矿物(尤其是膨胀型粘土矿物)及其它自生矿物处于一定矿化度中，当低矿化度水进入储层后，由于矿化度的改变，这些矿物就会发生膨胀、分散、脱落及运移，造成孔隙变小或裂缝闭合，出现更多的微细孔隙，产生强吸水区而导致极强的水锁伤害。

目前国内现场使用的压裂液体系多为水基的，当压裂液破胶液不能及时返排，易产生强吸水区而产生严重的压裂液水锁伤害，致使压裂后不能增产，尤其是致密气藏压裂。

中国专利公开号：CN101531892A，提供了一种“超低温超级胍胶压裂液”。压裂液包括下列各组分按质量百分比配比：超级胍胶0.20％、有机硅聚醚0.12％、聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚0.07％、有机胺阳离子0.32％、阳离子长链聚合物0.09％、有机硅油0.03％、硼砂0.0003％、过硫酸盐0.00027％、高价含氧酸盐0.00009％、过氧化物0.00014％，余量为水。该压裂液抗剪切性能好、破胶彻底。

发明内容

本发明的目的是：提供一种致密气藏压裂用抑制水锁型耐高温压裂液，配制简单，性能优良，在90℃、170S^-1剪切速度下剪切一小时后凝胶粘度仍可达600mPa.S以上（90℃），防水锁能力强，能使相同条件下对同层岩心伤害率降低46%，对地层伤害小。

本发明采用的技术方案是：

一、一种用于致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液的原料：

原料包括：

1、羟丙基瓜尔胶（工业品）英文名：HPG

性质：其水溶液在常温或pH值在2.0～12.0的范围内比较稳定，加热到70℃以上黏度急剧降低，遇强氧化剂可降解。无臭，无味。不溶于醇、醚、酮等有机溶剂，易溶于水。白色或浅黄色粉末。用途：在压裂液中，一般用量在0.3％～0.5％。主要用于油田压裂液和钻井泥浆中。可与阴离子、阳离子、非离子表面活性剂配伍使用，并且具有优异的耐电解质性能和剪切稀释性能。在钻井泥浆中，加入羟丙基瓜尔胶，一般起到保持水分、润滑的作用，降低泥浆的失水，减轻对地层的伤害。是一种高级非离子增稠剂，在水中具有良好的分散溶解性能。将羟丙基瓜尔胶配制成溶液加入交联剂、支撑剂混合在一起，制成压裂液，用于油田压裂，提高油井的产油量。安全性：贮存于阴凉、通风、干燥的库房内，远离火源，避免日晒、雨淋。生产厂：中国石油物资昆山公司。

2、聚二丙烯基二甲基氯化铵

宋万超主编“水溶性阳离子高分子在油田中的应用”一书，石油工业出版社,出版日期：2002年5月第1版第1次印刷,第41页。

性质：无色或淡黄色均匀液体，密度≥0.95g/cm3(20℃)，与水互溶。酸性（pH=6-8），防膨率≥80，浸泡冲刷失重率%≤10；用途：油田地层粘土稳定防膨胀；生产厂：河南郸城顺兴石油助剂有限公司。

3、氯化钾

4、PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物

刘宝和主编“中国石油勘探开发百科全书”中“开发卷”一书，石油工业出版社，出版日期：2009年7月第1版第2次印刷，第530页。性质：无色到黄色液体，密度0.950～1.080，PH值：6.5～7.5；用途：油水乳化破乳剂；生产厂：廊坊市万科石油天然气技术工程有限公司；

5、N,N-二仲丁基对苯二胺（工业品）

分子式：C₁₄H₂₄N₂

结构式：

性质：红棕色液体，密度0.942，折射率1.539；用途：抗氧剂，抗氧化剂；生产厂：南京化利达化工有限公司。

6、妥尔油酸聚氧乙烯酯（OKM）

刘程主编表面活性剂应用手册一书，化学工业出版社，出版日期：1992年5月第1版第1次印刷，第606页。性质：黄色粘稠液体，密度≥0.90g/cm³(20℃)，与水互溶。酸性（pH=6-9），表面张力≤21％mN/m，界面张力≤27mN/m；用途：抑制致密储层孔喉水锁；生产厂：北京石大恩泽有限公司

7、碳酸钠（碱性PH调节剂、Na₂CO₃）

8、有机硼交联剂BCL-61

王德胜主编“现代油藏压裂酸化开采新技术实用手册”一书，北京石油工业出版社，出版日期：2006年11月第1版第1次印刷，第1189页。性质：淡黄色液体，密度为1.17g/cm³(20℃)，与水互溶。粘度4.23mPa.S（20℃.1h.170S-1），放置稳定性良好，交联性能良好，交联后能用玻璃棒挑挂，抗剪切能力≥100mPa.S（160℃.1h.170S^-1）；耐温能力良好，可达到150～160℃，有3～12min的缓释交联特性，适用于高温深井压裂。用途：植物凝胶用交联剂；生产厂：廊坊市万科石油天然气技术工程有限公司。

9、“有机钛交联剂”（三乙醇胺钛酸酯）

王德胜主编“现代油藏压裂酸化开采新技术实用手册”一书，北京石油工业出版社，出版日期：2006年11月第1版第1次印刷，第1189页。性质：棕红色液体，密度≥0.90g/cm³(20℃)，与水互溶。酸性（PH≥7），交联性能良好，交联后能用玻璃棒挑挂，抗剪切能力≥100mPa.S（180℃.1h.170S^-1）；耐温性大于170℃，可满足4000-5000米的深井压裂施工，且用量少，耐温高。用途：植物凝胶用耐高温交联剂；生产厂：广州正清然科技有限公司。

10、水。

一种用于致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液包括基液、交联剂溶液和破胶剂组成。基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1。

其中，基液各组分重量百分比为：

羟丙基瓜胶：0.5～0.6％；

聚二丙烯基二甲基氯化铵：0.3～0.5％；

PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物：0.3～0.5％；

N,N-二仲丁基对苯二胺：0.06～0.10％；

氯化钾：1～2％；

妥尔油酸聚氧乙烯酯：0.3～0.5％；

碳酸钠（碱性PH调节剂Na₂CO₃）:0.10～0.12％；

其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

交联剂溶液各组分重量百分比为：

有机硼交联剂BCL-61:0.3～0.5％或有机钛交联剂0.3～0.4％；

其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

破胶剂溶液各组分重量百分比为：

过硫酸铵：0.5～1％;

其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

二、一种用于致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液的制备方法：

主要设备：带有搅拌器的容器、秤、储存大罐、循环泵车等。

制备方法：

A、制备基液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比依次加入一定量的羟丙基瓜胶、聚二丙烯基二甲基氯化铵、PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物、N,N-二仲丁基对苯二胺、氯化钾和妥尔油酸聚氧乙烯酯；然后搅拌30分钟；

c、在搅拌条件下，加入碳酸钠，调节PH值到8~10；

d、搅拌均匀，制得基液。

B、制备交联剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的有机硼交联剂BCL-61或有机钛交联剂，然后搅拌2分钟；制得交联剂溶液。

C、制备破胶剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的过硫酸铵粉剂，然后搅拌2分钟；制得破胶剂溶液。

D、制备致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液：

a、取制备好的基液倒入带有搅拌器的容器中，启动搅拌器；

b、按基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1的比例，边搅拌边加入制备好的交联剂溶液，然后边搅拌边加入破胶剂溶液，制得致密气藏抑制水锁型耐高温压裂液。

本发明的效果：本发明致密气藏压裂用抑制水锁型耐高温压裂液，配制简单，性能优良，在90℃、170S^-1剪切速度下剪切一小时后凝胶粘度仍可达600mPa.S以上（90℃），防水锁能力强，能使相同条件下对同层岩心伤害率降低30～46%，对地层伤害小。

具体实施方式：

实施例1：致密气藏防水锁型耐高温压裂液由基液、交联剂溶液和破胶剂组成。基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1。

其中，基液各组分重量百分比为：羟丙基瓜胶：0.5％；聚二丙烯基二甲基氯化铵：0.35％；PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物：0.3％；N,N-二仲丁基对苯二胺：0.07％；氯化钾：1.5％；妥尔油酸聚氧乙烯酯：0.4％；碳酸钠（碱性PH调节剂Na₂CO₃）:0.1％；其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

交联剂溶液各组分重量百分比为：有机硼交联剂BCL-61:0.4％；其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

破胶剂溶液各组分重量百分比为：过硫酸铵：0.5％;其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

致密气藏防水锁型耐高温压裂液的制备方法包括下述操作步骤：

A、制备基液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比依次加入一定量的羟丙基瓜胶、聚二丙烯基二甲基氯化铵、PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物、N,N-二仲丁基对苯二胺、氯化钾和妥尔油酸聚氧乙烯酯；然后搅拌30分钟；

c、在搅拌条件下，加入碳酸钠，调节PH值到8~10；

d、搅拌均匀，制得基液。

B、制备交联剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的有机硼交联剂BCL-61，然后搅拌2分钟；制得交联剂溶液。

C、制备破胶剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的过硫酸铵粉剂，然后搅拌2分钟；制得破胶剂溶液。

D、制备致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液：

a、取制备好的基液倒入带有搅拌器的容器中，启动搅拌器；

b、按基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1的比例，边搅拌边加入制备好的交联剂溶液，然后边搅拌边加入破胶剂溶液，制得致密气藏抑制水锁型耐高温压裂液。

实施例1的压裂液使用效果：在90℃、170S^-1剪切速度下剪切一小时后凝胶粘度仍可达600mPa.S以上（90℃），防水锁能力强，能使相同条件下对同层岩心伤害率降低36％，对地层伤害小。

实施例2：致密气藏防水锁型耐高温压裂液由基液、交联剂溶液和破胶剂组成。基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1。

其中，基液各组分重量百分比为：羟丙基瓜胶：0.6％；聚二丙烯基二甲基氯化铵：0.4％；PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物：0.4％；N,N-二仲丁基对苯二胺：0.08％；氯化钾：1％；妥尔油酸聚氧乙烯酯：0.5％；碳酸钠（碱性PH调节剂Na₂CO₃）:0.12％；其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

交联剂溶液各组分重量百分比为：有机钛交联剂0.4％；其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

破胶剂溶液各组分重量百分比为：过硫酸铵：0.8％;其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

制备方法中交联剂的制备与实施例1不同，其他步骤与实施例1相同，但加入重量比不同。制备交联剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的有机钛交联剂0.4％，然后搅拌2分钟；制得交联剂溶液。

实施例2的使用效果：在90℃、170S^-1剪切速度下剪切一小时后凝胶粘度仍可达600mPa.S以上（90℃），防水锁能力强，能使相同条件下对同层岩心伤害率降低45%，对地层伤害小。

实施例3：致密气藏防水锁型耐高温压裂液由基液、交联剂溶液和破胶剂组成。基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1。

其中，基液各组分重量百分比为：羟丙基瓜胶：0.5％；聚二丙烯基二甲基氯化铵：0.5％；PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物：0.5％；N,N-二仲丁基对苯二胺：0.09％；氯化钾：2％；妥尔油酸聚氧乙烯酯：0.5％；碳酸钠（碱性PH调节剂Na₂CO₃）:0.12％；其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

交联剂溶液各组分重量百分比为：有机硼交联剂BCL-61:0.4％；其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

破胶剂溶液各组分重量百分比为：过硫酸铵：0.8％;其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

制备方法与实施例1相同，但加入重量比不同。

实施例3的使用效果：在90℃、170S^-1剪切速度下剪切一小时后凝胶粘度仍可达600mPa.S以上（90℃），防水锁能力强，能使相同条件下对同层岩心伤害率降低46%，对地层伤害小。

Claims (2)

1.一种用于致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液，其特征是：包括基液、交联剂溶液和破胶剂组成；基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1；

其中，基液各组分重量百分比为：

羟丙基瓜胶：0.5～0.6％；

聚二丙烯基二甲基氯化铵：0.3～0.5％；

PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物：0.3～0.5％；

N,N-二仲丁基对苯二胺：0.06～0.10％；

氯化钾：1～2％；

妥尔油酸聚氧乙烯酯：0.3～0.5％；

碳酸钠:0.10～0.12％；

其余为水；各组分重量百分比之和为100％；

交联剂溶液各组分重量百分比为：

有机硼交联剂BCL-61:0.3～0.5％或有机钛交联剂0.3～0.4％；

其余为水；各组分重量百分比之和为100％；

破胶剂溶液各组分重量百分比为：

过硫酸铵：0.5～1％;

其余为水；各组分重量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种用于致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液，其特征是：制备方法包括下述操作步骤：

A、制备基液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比依次加入一定量的羟丙基瓜胶、聚二丙烯基二甲基氯化铵、PFA型聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛多乙烯多胺嵌段共聚物、N,N-二仲丁基对苯二胺、氯化钾和妥尔油酸聚氧乙烯酯；然后搅拌30分钟；

c、在搅拌条件下，加入碳酸钠，调节PH值到8~10；

d、搅拌均匀，制得基液；

B、制备交联剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的有机硼交联剂BCL-61或有机钛交联剂，然后搅拌2分钟；制得交联剂溶液；

C、制备破胶剂溶液：

a、取所需一定量的水倒入带有搅拌器的容器中；启动搅拌器；

b、在常温和搅拌条件下，按配方重量百分比加入一定量的过硫酸铵粉剂，然后搅拌2分钟；制得破胶剂溶液；

D、制备致密气藏的抑制水锁型耐高温压裂液：

a、取制备好的基液倒入带有搅拌器的容器中，启动搅拌器；

b、按基液、交联剂溶液、破胶剂溶液的体积比为100:10:1的比例，边搅拌边加入制备好的交联剂溶液，然后边搅拌边加入破胶剂溶液，制得致密气藏抑制水锁型耐高温压裂液。