CN102994064A

CN102994064A - 一种用于水力压裂的新型清洁压裂液

Info

Publication number: CN102994064A
Application number: CN 201110289999
Authority: CN
Inventors: 孙斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种用于水力压裂的新型清洁压裂液。该用于水力压裂的新型清洁压裂液包括氯化钠、氯化铵、水杨酸钠和水，按重量百分比计：氯化钠占4.0％～6.0％，氯化铵占2.0％～4.0％，水杨酸钠占0.2％～0.8％，余量为水。本发明具有优异的破胶能力，破胶后便于返排，减少了对地层的伤害；降滤失系数和滤失速度与胍胶、香豆胶压裂液相近，具有较好的降滤失效果。

Description

一种用于水力压裂的新型清洁压裂液

技术领域

本发明涉及一种用于水力压裂的新型清洁压裂液。

背景技术

清洁压裂液，国外是在上个世纪90年代发展起来的，自从1997年Schlumberger公司推出第一个产品J508投入市场以来，就迅速得到了推广，目前用量最大的三个国家和地区分别是：加拿大、墨西哥湾和美国东部。同时国外的学者通过长期致力于粘弹性研究，极大地丰富了粘弹性理论，为VES的理论研究奠定了基础，得到的粘弹性评价方法为VES压裂液性能评价指明了方向。

国内对清洁压裂液研究较晚，目前主要应用的VES为CTAB和Schlumberger的J508型表面活性剂，存在的问题是：CTAB的粘弹效应较为弱，特别是在温度高于60℃时，粘性会随之大大降低，失去对支撑剂的有效悬浮作用。Schlumberger的J508型表面活性剂有很好的粘弹性，适用的温度较高，由于其配方中添加了某些高温稳定剂，从而将该体系应用在温度高于100℃的油气井增产作业，但是该配方的成本较CTAB高，使得该体系在国内大规模应用受到限制。近年来国内也有报道不同配方的VES，使用的温度也有了较大的提高，但是关于他们的应用报道还很少。从某种角度说原因是由于分子设计中没有很好的考虑到产品的工业化问题，导致成本太高而制约其应用，另一个重要的原因是由于国内目前对VES流体的评价方法还不完善，致使对VES有一个误区，那就是应该达到多大的粘弹性才能保证压裂的正常施工。

清洁压裂液作为造缝和携砂的介质，其性能的改进一直是人们研究的课题。自50年代大规模进行水力压裂以来，压裂液无论从单项添加剂、整体压裂液配方体系的形成、室内研究仪器设备和方法到现场应用工艺技术等均发生了重大变化，特别是90年代以来，压裂液体系研究趋于完善，在压裂液化学和现场应用中发挥了重要作用。

目前，广泛使用的清洁压裂液体系可分为水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液和乳化压裂液。从50年代初到60年代初是以油基压裂液为主。油基压裂液通常由烃类(原油、柴油)、稠化剂(有机磷酸盐)、交联剂(偏铝酸盐)和破胶剂(强碱弱酸盐)组成，通过两步交联法，提高了其现场可操作性和耐温能力(达130℃)。它具有与油藏配伍性好，易返排、低伤害，适合于强水敏、低压储层等优点。同时，也存在安全性差、成本高、耐温能力较弱和滤失量大等缺点。在60年代初，胍尔胶稠化剂的问世，标志着现代压裂液化学的诞生。70年代，由于胍尔胶化学改性(如羟丙基胍尔胶HPG、羟基羧甲基胍尔胶CMHPG)的成功，以及交联体系的完善(由硼、锑发展到有机钛、有机锆)，水基压裂液迅速发展，在压裂液类型中占主导作用。水基压裂液由聚合物稠化剂(植物胶，如胍尔胶、香豆胶等)、交联剂、破胶剂、pH值调节剂、杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等组成。具有低廉、安全、可操作性强、综合性能好、运用范围广等特点，但潜在的问题是损害水敏性储层，以及由于残渣、未破胶的浓缩胶和滤饼造成的导流能力损害。随着致密气藏的开采和部分低压油井压裂后返排困难等因素，在80年代泡沫压裂液技术又大规模在现场应用，取代了部分水基压裂液。泡沫压裂液一般由气相和液相组成，气相(一般为70％～75％的CO2或N2)以气泡的形式分散在整个连续相中，液相通常含有表面活性剂或其它稳定剂，加入植物胶稠化剂，可以改善泡沫压裂液的稳定性。它具有易返排、伤害小和携砂能力强等特点，适合于低压、水敏性储层，尤其是气藏。乳化压裂液是介于水基与油基之间的压裂液流体，目前常用的是聚合物水包油乳化压裂液，它是由60％～70％的液态烃(原油或柴油为内相)和30％～40％聚合物稠化水(植物胶水溶液为外相)组成，具有低滤失、低残渣、粘度高和伤害较小等特点。目前，压裂液体系仍是以水基压裂液为主(占65％)，泡沫压裂液(占30％)，油基、乳化压裂液(占5％)共存的局面。其中，在水基压裂液中，硼交联压裂液占40％，钛、锆交联压裂液占10％，未交联压裂液占15％。

20世纪90年代，国外研制出了无聚合物水基压裂液体系：一种基于粘弹性表面活性剂的压裂液，该体系不需化学破胶，排液能力强，压裂液残渣含量几乎为零，基本不改变油层的润湿性并且能够有效的稳定粘土，使压裂过程中的表皮效应和油层污染更小，甚至接近零污染，能更有效的提高油井产能，充分达到油气藏压裂的目的。该体系被称之为粘弹性表面活性剂压裂液，又称之为清洁压裂液。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术的不足与缺陷，提供一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，该清洁压裂液具有优异的破胶能力，破胶后便于返排，减少了对地层的伤害，且具有较好的降滤失效果。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，包括氯化钠、氯化铵、水杨酸钠和水，按重量百分比计：氯化钠占4.0％～6.0％，氯化铵占2.0％～4.0％，水杨酸钠占0.2％～0.8％，余量为水。

上述氯化铵为十六烷基三甲基氯化铵。

作为本发明的一种优选方式，按重量百分比计：氯化钠占5.0％，氯化铵占3.0％，水杨酸钠占0.5％，余量为水。

作为本发明的另一种优选方式，按重量百分比计：氯化钠占4.0％，氯化铵占2.0％，水杨酸钠占0.6％，余量为水。

作为本发明的第三种优选方式，按重量百分比计：氯化钠占6.0％，氯化铵占4.0％，水杨酸钠占0.8％，余量为水。

综上所述，本发明的有益效果是：具有优异的破胶能力，破胶后便于返排，减少了对地层的伤害；降滤失系数和滤失速度与胍胶、香豆胶压裂液相近，具有较好的降滤失效果。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明涉及到一种用于水力压裂的新型清洁压裂液包括氯化钠、氯化铵、水杨酸钠和水，各个组分所占的百分比不同将直接影响清洁压裂液的性能，为了得到不同组分所占百分比对清洁压裂液的性能影响，首先进行的是水杨酸钠加量对氯化铵水溶液粘度的影响实验：该试验在温度为40℃下进行，通过实验结果可知：

(1)水杨酸钠的加量对氯化铵水溶液的粘度具有很大的影响，随着水杨酸钠加量的增加，体系粘度先增加后减少，具有一个最优的水杨酸钠加量。

(2)随着氯化铵加量的增加，体系粘度也大大增加。

(3)氯化铵与水杨酸钠配比不同，体系表观粘度也不同。

粘弹性表面活性剂溶液的粘度先随水杨酸钠浓度的增大而增大，并上升到一最大值，然后又下降，这是因为粘弹性表面活性剂溶液的相态发生的一系列变化所致，即是溶液从单个游离胶束→球型胶束→蠕虫状胶束→相互缠绕的空间网状结构→层状胶束→囊泡状胶束，因此溶液的粘度会出现先增加后减小的现象。

因此，可以通过调整氯化铵和水杨酸钠的加量来得到不同井温条件下的配方。本文选取氯化铵浓度为3.0％的配方作为试验配方，此时，水杨酸钠的最佳用量为0.5％。

然后进行的是氯化钠加量对清洁压裂液性能的影响实验：

从油田应用的角度来讲，作为压裂液的配方，不仅要有足够的增粘能力，还要考虑主剂与其它辅剂的配伍性。对清洁压裂液来说，主要是考虑与氯化钠的配伍性，因为现场一般多用氯化钠作粘土稳定剂，以防止粘土的水化、膨胀、分散和运移。基于以上基本事实，本实验考察了压裂液配方与氯化钠的配伍性。

将不同量的氯化钠加入配方3.0％氯化铵+0.5％水杨酸钠中，用ZDJ-79型旋转粘度计在40℃下测定其表观粘度，考察氯化钠加量对压裂液表观粘度的影响规律，通过实验可知：氯化钠加量对压裂液表观粘度的影响不是很大，但随氯化钠的加量增加，清洁压裂液表观粘度先渐渐增加随之又下降，在氯化钠的加量为5.0％时粘度达到最大，说明氯化钠加量有一个最佳值。

通过上述两个试验可知，本文优选了清洁压裂液配方：按重量百分比计，5.0％氯化钠+3.0％氯化铵+0.5％水杨酸钠+92.5％水。

实施例2：

本实施例与实施例1不同之处在于，其配方为：按重量百分比计，4.0％氯化钠+2.0％氯化铵+0.6％水杨酸钠+93.4％水，其配制过程与实施例1相同。

实施例3：

本实施例与实施例1不同之处在于，其配方为：按重量百分比计，6.0％氯化钠+4.0％氯化铵+0.8％水杨酸钠+89.2％水，其配制过程过程与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于水力压裂的清洁压裂液，其特征在于，包括氯化钠、氯化铵、水杨酸钠和水，按重量百分比计：氯化钠占4.0％～6.0％，氯化铵占2.0％～4.0％，水杨酸钠占0.2％～0.8％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，其特征在于，按重量百分比计：氯化钠占5.0％，氯化铵占3.0％，水杨酸钠占0.5％，余量为水。

3.根据权利要求1所述的一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，其特征在于，按重量百分比计：氯化钠占4.0％，氯化铵占2.0％，水杨酸钠占0.6％，余量为水。

4.根据权利要求1所述的一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，其特征在于，按重量百分比计：氯化钠占6.0％，氯化铵占4.0％，水杨酸钠占0.8％，余量为水。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，其特征在于，所述氯化铵为十六烷基三甲基氯化铵。