CN103160269A - 一种水基胍胶压裂液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水基胍胶压裂液，属于油田压裂技术领域。所述水基胍胶压裂液包括如下组分：胍胶衍生物、交联剂、破胶剂、增稠剂、pH值调节剂和水。本发明还进一步提供了一种所述水基胍胶压裂液的制备方法，包括如下步骤（1）将成胶剂溶于水中，混合均匀，得到稠化水；（2）将交联剂溶于水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；（3）调节上述稠化水的pH值为9~10，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；（4）将所述增稠剂加入至上述冻胶溶液中，最后加入所述破胶剂得到水基胍胶压裂液。本发明所述水基胍胶压裂液破胶后残渣含量低，同时所述水基胍胶压裂液的成本也大大降低。

Description

一种水基胍胶压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水基胍胶压裂液及其制备方法，属于油田压裂技术领域。

背景技术

在油田开采的中后期，水力压裂作为油气藏的主要增产措施已得到迅速的发展和广泛的应用。水力压裂是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液，当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。目前，国内外常用的压裂液为水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液和酸基压裂液，其中，水基压裂液中成胶剂使用较多的是天然植物胶类，如胍尔胶、田菁胶等。

中国专利文献CN101381598A就公开了一种以改性胍尔胶为成胶剂的压裂液及其制备方法，该压裂液由基液与交联液按照100:5的交联比混合而成，所述的基液按质量百分比由以下组分组成：羟丙基胍胶0.3~0.5wt%，压裂液温度稳定剂0.4~0.5wt%，压裂液低温引发剂0.05~0.15wt%，助排剂0.2~0.3wt%，余量为污水，所述交联液按质量百分比由以下组分组成：硼砂0.5~1.5wt%，过硫酸铵0.5~1.5wt%，余量为清水。

上述技术中，所述水基压裂液中的成胶剂为0.3~0.5wt%的羟丙基胍胶，其与交联剂在100:5的配比下交联后形成超大分子，在压裂施工过程中能够起到携砂的作用。但是，由于上述压裂液中使用的成胶剂仅有羟丙基胍胶，并且其用量达到0.3~0.5wt%，而羟丙基胍胶用量超过0.3wt%后，容易导致成胶剂与交联剂交联后形成超大分子，而该超大分子破胶后的残渣含量高，一般残渣含量超过6％，残渣含量越高其对地层渗透率、填砂裂缝的导流能力伤害越大。

如何降低现有技术中水基胍胶压裂液的残渣含量，本领域技术人员认为降低压裂液中的胍胶含量是降低残渣量最直接的方法，但是为了保证压裂液的基本携砂能力，胍胶的含量通常都保持在0.3wt%以上，在这种浓度下产生的残渣伤害是不可忽视的。此外，胍胶的价格大幅度增加，导致水基胍胶压裂液的成本也大大提高。如何能够保证压裂液携砂能力的基础上降低胍胶用量是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中胍胶用量大导致的水基胍胶压裂液残渣含量高、压裂液成本高的问题，进而提供一种携砂能力强、成本低的低胍胶用量的水基胍胶压裂液。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水基胍胶压裂液，至少包含如下组分：胍胶衍生物、交联剂、破胶剂、增稠剂、pH值调节剂和水。

所述胍胶衍生物的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.05~0.15wt%，所述交联剂与所述胍胶衍生物添加量比为1:10，所述破胶剂的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.2~0.6wt%，所述增稠剂的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.5~2wt%，所述pH值调节剂的添加量为使压裂液体系的pH值为9~10，余量为水。

所述胍胶衍生物为羟丙基胍胶、羧甲基胍胶或胍胶中的任意一种；所述交联剂为无机硼；所述破胶剂为过硫酸盐；所述pH值调节剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种。

所述无机硼为硼砂；所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的任意一种。

所述增稠剂为改性纤维素。

所述改性纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基羟乙基纤维素中的任意一种或几种。

还包括粘土防膨剂；其中，所述粘土防膨剂为氯化钾、氯化铵或氯化铝中的任意一种；所述粘土防膨剂含量占所述水基胍胶压裂液质量的1~5wt%。

还包括助排剂；其中，所述助排剂为阴离子表面活性剂中；所述助排剂的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.1~0.5wt%。

所述阴离子表面活性剂为苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。

一种所述水基胍胶压裂液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将胍胶衍生物或胍胶衍生物和粘土防膨剂或胍胶衍生物、粘土防膨剂和助排剂溶于水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将交联剂溶于水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）调节上述稠化水的pH值为9~10，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将所述增稠剂加入至上述冻胶溶液中，最后加入所述破胶剂得到水基胍胶压裂液。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明所述水基胍胶压裂液，通过在胍胶压裂液体系中增加增稠剂，所述增稠剂填充于胍胶衍生物与交联剂交联后的空间网格内，从而使得胍胶压裂液的粘度和携砂能力大大增加。这样可以保证在胍胶压裂液携砂能力不变的条件下，大大降低胍胶衍生物的用量，从而使得水基胍胶压裂液破胶后残渣含量降低，同时也使得水基胍胶压裂液的成本大大降低。

（2）本发明所述水基胍胶压裂液，进一步控制所述胍胶衍生物的用量为0.05~0.15wt，而现有技术中胍胶成胶剂的用量一般高于0.3wt%，由于本发明中所述成胶剂的用量低于现有技术中成胶剂的用量，从而使得本发明所述水基胍胶压裂液体系的交联物质的含量低于现有技术中胍胶压裂液体系的交联物质的含量，交联物质的含量降低有利于减少破胶液中的不易破胶的残渣含量，此外，本发明中还加入0.5~2wt%的增稠剂，所述增稠剂填充于胍胶衍生物与交联剂交联后的空间网格内，大大增加了水基胍胶压裂液的粘度和携砂能力，增稠剂的加入可以补充由于胍胶衍生物与交联剂用量减少所带来的压裂液体系粘度和携砂能力降低的问题。本发明所述水基胍胶压裂液即可以保证所述水基胍胶压裂液具有优异的携砂能力，又可以保证本发明所述水基胍胶压裂液破胶后残渣含量较低，残渣含量仅为1~4wt%，同时还使得所述水基胍胶压裂液的成本大大降低。

（3）本发明所述水基胍胶压裂液的制备方法，通过在交联后的胍胶压裂液体系中加入增稠剂，从而避免了增稠剂参与交联反应的可能性，这样可以保证所述增稠剂在该水基胍胶压裂液体系中仅起到增稠的作用，从而避免在破胶液中引入新的大分子残渣物质。通过本发明所述制备方法制备得到的水基胍胶压裂液具有残渣含量较低且压裂液成本低的优点。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。

实施例1

本实施例中所述水基胍胶压裂液A包括如下组分：0.05g的羟丙基胍胶、0.005g的硼砂、0.2g的过硫酸铵、0.5g的羧甲基纤维素、1.645g的使压裂液体系pH值为9的浓度为3wt%的碳酸钠溶液，97.6g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的羟丙基胍胶溶于70g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于27.6g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的碳酸钠溶液调节上述稠化水的pH值为9，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羧甲基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸铵破胶剂得到水基胍胶压裂液A。

实施例2

本实施例中所述水基胍胶压裂液B包括如下组分：0.07g的羧甲基胍胶、0.007g的硼砂、0.3g的过硫酸钾、1.0g的羟乙基纤维素、0.523g的使压裂液体系pH值为9.5的浓度为6wt%的氢氧化钠溶液，98.1g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的羧甲基胍胶溶于70g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于28.1g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的氢氧化钠溶液调节上述稠化水的pH值为9.5，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羟乙基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸钾破胶剂得到水基胍胶压裂液B。

实施例3

本实施例中所述水基胍胶压裂液C包括如下组分：0.10g的胍胶、0.01g的硼砂、0.4g的过硫酸钾、1.4g的羟丙基纤维素、1.09g的使压裂液体系pH值为10的浓度为5wt%的碳酸钾溶液，97g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的胍胶溶于70g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于27g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的碳酸钾溶液调节上述稠化水的pH值为10，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羟丙基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸钾破胶剂得到水基胍胶压裂液C。

实施例4

本实施例中所述水基胍胶压裂液D包括如下组分：0.12g的胍胶、0.012g的硼砂、0.5g的过硫酸铵、1.7g的羧甲基羟乙基纤维素、0.568g的使压裂液体系pH值为10的浓度为10wt%的氢氧化铵溶液，97.1g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的胍胶溶于70g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于27g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的碳酸钾溶液调节上述稠化水的pH值为10，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羟丙基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸铵破胶剂得到水基胍胶压裂液D。

实施例5

本实施例中所述水基胍胶压裂液E包括如下组分：0.15g的羧甲基胍胶、0.015g的硼砂、0.6g的过硫酸钠、2.0g的羧甲基羟乙基纤维素、1.435g的使压裂液体系pH值为9的浓度为8wt%的氢氧化钾溶液，95.8g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的羧甲基胍胶溶于70g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于25.8g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的氢氧化钾溶液调节上述稠化水的pH值为9，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羧甲基羟乙基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸钠破胶剂得到水基胍胶压裂液E。

实施例6

本实施例中所述水基胍胶压裂液F包括如下组分：0.12g的羟丙基胍胶、0.012g的硼砂、0.45g的过硫酸钠、1.5g的羧甲基羟乙基纤维素、1.61g的使压裂液体系pH值为9的浓度为4wt%的氢氧化铵溶液，4g的氯化铝粘土防膨剂，0.308g的十二烷基硫酸钠助排剂，92g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的羟丙基胍胶、特定量的氯化铝粘土防膨剂和特定量的十二烷基硫酸钠助排剂溶于82g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于10g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的氢氧化铵溶液调节上述稠化水的pH值为9，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羧甲基羟乙基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸钠破胶剂得到水基胍胶压裂液F。

实施例7

本实施例中所述水基胍胶压裂液G包括如下组分：0.13g的羟丙基胍胶、0.013g的硼砂、0.55g的过硫酸钠、2.2g的羧甲基羟乙基纤维素、0.607g的使压裂液体系pH值为9的浓度为8wt%的氢氧化钾溶液，5g的氯化铵粘土防膨剂，0.5g的十二烷基苯磺酸钠助排剂，91g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的羟丙基胍胶、特定量的氯化铵粘土防膨剂和特定量的十二烷基苯磺酸钠助排剂溶于81g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于10g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的氢氧化钾溶液调节上述稠化水的pH值为9，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羧甲基羟乙基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸钠破胶剂得到水基胍胶压裂液G。

实施例8

本实施例中所述水基胍胶压裂液H包括如下组分：0.15g的胍胶、0.015g的硼砂、0.3g的过硫酸钠、1g的羧甲基纤维素、使压裂液体系pH值为9的浓度为3wt%的碳酸钠溶液1.535g、2g的氯化铵粘土防膨剂、95g的水。

本实施例所述水基胍胶压裂液的制备方法如下：

（1）将上述特定量的胍胶和特定量的氯化铵粘土防膨剂溶于70g的水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将上述特定量的硼砂溶于25g的水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）用上述特定量的碳酸钠溶液调节上述稠化水的pH值为9，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将上述特定量的羧甲基纤维素加入至上述冻胶溶液中，最后加入上述特定量的过硫酸钠破胶剂得到水基胍胶压裂液H。

对比例

基液配制：取羟丙基胍胶0.4g、压裂液温度稳定剂0.4g、压裂液低温引发剂0.1g、助排剂0.2g、水98.9g混合均匀；交联液配制：取硼砂1g，过硫酸铵1g，水98g混合均匀；将基液与交联液按100:5的交联比混合，形成羟丙基胍胶压裂液。

测试例

本发明进一步对实施例1~8中制备得到的水基胍胶压裂液A~H以及对比例进行了粘度、耐温性能测试、抗剪切性能、携砂性能和破胶性能测试，测试方法参见标准（SYT5107-2005），测试结果如下：

表1水基胍胶压裂液耐温性能测试

表2水基胍胶压裂液抗剪切性能测试结果

表3水基胍胶压裂液破胶能力测试结果

表4水基胍胶压裂液携砂能力测试结果

由上述测试结果可知，本发明所述水基胍胶压裂压裂具有耐剪切，悬砂性好，破胶后残渣低的特点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种水基胍胶压裂液，其特征在于，至少包含如下组分：胍胶衍生物、交联剂、破胶剂、增稠剂、pH值调节剂和水。

2.根据权利要求1所述水基胍胶压裂液，其特征在于，所述胍胶衍生物的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.05~0.15wt%，所述交联剂与所述胍胶衍生物添加量比为1:10，所述破胶剂的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.2~0.6wt%，所述增稠剂的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.5~2wt%，所述pH值调节剂的添加量为使压裂液体系的pH值为9~10，余量为水。

3.根据权利要求1或2所述水基胍胶压裂液，其特征在于，所述胍胶衍生物为羟丙基胍胶、羧甲基胍胶或胍胶中的任意一种；所述交联剂为无机硼；所述破胶剂为过硫酸盐；所述pH值调节剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种。

4.根据权利要求3所述水基胍胶压裂液，其特征在于，所述无机硼为硼砂；所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的任意一种。

5.根据权利要求1~4任一所述水基胍胶压裂液，其特征在于，所述增稠剂为改性纤维素。

6.根据权利要求5所述水基胍胶压裂液，其特征在于，所述改性纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基羟乙基纤维素中的任意一种或几种。

7.根据权利要求1~6任一所述水基胍胶压裂液，其特征在于，还包括粘土防膨剂；其中，所述粘土防膨剂为氯化钾、氯化铵或氯化铝中的任意一种；所述粘土防膨剂含量占所述水基胍胶压裂液质量的1~5wt%。

8.根据权利要求1~7任一所述水基胍胶压裂液，其特征在于，还包括助排剂；其中，所述助排剂为阴离子表面活性剂；所述助排剂的含量占所述水基胍胶压裂液质量的0.1~0.5wt%。

9.根据权利要求8所述水基胍胶压裂液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。

10.一种权利要求1~9任一所述水基胍胶压裂液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将胍胶衍生物或胍胶衍生物和粘土防膨剂或胍胶衍生物、粘土防膨剂和助排剂溶于水中，混合均匀，得到稠化水；

（2）将交联剂溶于水中，混合均匀，得到交联剂水溶液；

（3）调节上述稠化水的pH值为9~10，然后将交联剂水溶液缓慢加入稠化水中，得到冻胶溶液；

（4）将所述增稠剂加入至上述冻胶溶液中，最后加入所述破胶剂得到水基胍胶压裂液。