CN103361042B - 黄原胶非交联压裂液、其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种黄原胶非交联压裂液、其制备方法和用途，该黄原胶非交联压裂液包括黄原胶稠化剂和辅助添加剂，不含交联剂。该黄原胶非交联压裂液具有粘弹性高和携砂能力强的优点，可作为酸化压裂工艺中的“前置液压裂液”、“携砂液”和“顶替液”使用，以及作为酸化压裂施工中大剂量的“滑溜水”使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气田储层改造压裂液，具体涉及一种黄原胶非交联压裂液、其制备方法和用途。
背景技术
压裂液在油气田开发储层改造中发挥着重要作用，其主要作用原理为：采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将压裂液高压注入油层，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入压裂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，达到石油开采增产增注的目的。
目前，压裂工艺常用的压裂液为水基胍胶交联压裂液，压裂液主要稠化剂为改性胍胶，改性胍胶是采用天然植物胍胶进行化学改性形成的。但是，由于中国国内不生产植物胍胶，生产改性胍胶的厂家原料依赖于进口，从而导致水基胍胶压裂液成本高。并且，水基胍胶交联压裂液有在60℃或以上地层温度下，压裂液中的支撑剂受热下沉且不能恢复悬浮以致携砂能力不高的问题，同时压裂液经交联后会存在低温下破胶难和高温下交联不稳定，交联后压裂液形成的滤饼对裂缝导流能力造成伤害导致渗透率下降和残胶对地层造成进一步伤害的问题，从而限制了水基胍胶压裂液的应用。
发明内容
针对现有水基胍胶交联压裂液技术上存在的上述缺陷，本发明提供一种黄原胶非交联压裂液，该压裂液不交联，具有携砂能力强、对地层伤害小、在地层内流动性能好，摩阻低的特点；可作为酸化压裂工艺中的“前置液”、“携砂液”和“顶替液”使用以及酸化压裂工艺中大剂量的“滑溜水”使用。
本发明采用的技术方案为：
一种黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，所述黄原胶非交联压裂液作为酸化压裂工艺中的“前置液”、“携砂液”或“顶替液”使用，或者，所述的黄原胶非交联压裂液作为酸化压裂施工中大剂量的“滑溜水”使用；所述黄原胶非交联压裂液以水做溶剂，由以下成份组成、或者由以下成份与杀菌剂和/或低温破胶时间调节剂组成：
其中，当所述黄原胶非交联压裂液包括杀菌剂和/或低温破胶时间调节剂时，所述杀菌剂为0.05-0.1％质量浓度；所述低温破胶时间调节剂为0.01-0.1％质量浓度；
其中，所述杀菌剂为多聚甲醛；所述粘土稳定剂为氯化钾；所述破乳剂为OP-10，所述助排剂为氟表面活性剂复配物，所述破胶剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾；所述低温破胶时间调节剂为二氯化铁。
本发明第一目的为提供一种黄原胶非交联压裂液，包括黄原胶主剂和辅助添加剂。其中，黄原胶是生物聚多糖，是以黄单孢杆菌，如XanthomonaoCampestris、XanthomonasIncanae等菌种与1％-5％的碳水化合物，如淀粉、葡萄糖、麦芽糖、果糖、乳糖、玉米淀粉、马铃薯淀粉等底物，以及磷源，如磷酸氢二钾、氮源，如硝酸铵；以及镁源，如硫酸镁等无机盐，在25-35℃，PH＝7条件下发酵1-4天,生成水溶性轻度阴离子型聚糖衍生物。
优选的，所述辅助添加剂包括粘土稳定剂、破乳剂、助排剂、破胶剂和水。
优选的，所述黄原胶非交联压裂液以水做溶剂，包括以下成份：
优选的，所述黄原胶非交联压裂液还包括杀菌剂和/或低温破胶时间调节剂；其中，所述杀菌剂为0.05-0.1％质量浓度；所述低温破胶时间调节剂为0.01-0.1％质量浓度。
优选的，所述杀菌剂为多聚甲醛；所述粘土稳定剂为氯化钾；所述破乳剂为OP-10，所述助排剂为氟表面活性剂复配物，所述破胶剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾；所述低温破胶时间调节剂为二氯化铁。
优选的，所述多聚甲醛包括甲醛和/或戊二醛。
优选的，油气层温度低于60℃时使用以下配方：
油气层温度60℃-120℃时使用以下配方：
油气层温度超过120℃时使用以下配方：
压裂工艺中大剂量使用的滑溜水使用以下配方：
本发明第二目的为提供一种黄原胶非交联压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向干粉混合设备中加入配方量的黄原胶、破胶剂和粘土稳定剂，经混合后得到均匀的粉剂，然后配制成一定量的水溶液，得到第一溶液；
(2)将所述杀菌剂配制为质量浓度为0.05-0.3％溶液，搅拌下，将杀菌剂溶液流加到步骤(1)所得的第一溶液中，得到第二溶液；
(3)将所述破乳剂配制为质量浓度为0.2-1％的溶液，搅拌下，将破乳剂溶液流加到步骤(2)所得的所述第二溶液中，得到第三溶液；
(4)将所述助排剂配制为质量浓度为0.2-1％的溶液，搅拌下，将助排剂溶液流加到步骤(3)所得的所述第三溶液中，得到第四溶液；
(5)将所述低温破胶时间调节剂配制为质量浓度为0.01-0.1％的低温破胶时间调节剂溶液，搅拌下，将所述低温破胶时间调节剂溶液流加到所述第四溶液中；得到第五溶液；
(6)搅拌下，向所述第五溶液中加入余量的水，得到最终产品。
优选的，步骤(1)中，所述干粉混合设备的电机功率为15-25千瓦，混合时间为2小时-10小时；步骤(2)中，搅拌速度为800-1000转/分钟，搅拌时间为2-4小时，流加速度为5-8毫升/秒；步骤(3)中，搅拌速度为900-1100转/分钟，搅拌时间为3-5小时，流加速度为10-15毫升/秒；步骤(4)中，搅拌速度为900-1100转/分钟，搅拌时间为3-5小时，流加速度为10-15毫升/秒；步骤(5)中，搅拌速度为1100-1300转/分钟，搅拌时间为1-2小时，流加速度为15-20毫升/秒；
优选的，步骤(1)中，所述干粉混合设备的电机功率为20千瓦，混合时间为6小时；步骤(2)中，搅拌速度为900转/分钟，搅拌时间为3小时，流加速度为6.5毫升/秒；步骤(3)中，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为4小时，流加速度为13毫升/秒；步骤(4)中，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为4小时，流加速度为13毫升/秒；步骤(5)中，搅拌速度为1200转/分钟，搅拌时间为1.5小时，流加速度为18毫升/秒。
本发明人多年来致力于压裂液的研究，进行了大量的研究实验，该黄原胶非交联压裂液采用黄原胶作为主要成分时，具有非常高的储能模量和粘度，因而具有很强的携砂能力，其与胍胶压裂液的对比实验详见本发明比较例。
需要强调的是，发明人在研究压裂液的过程中发现，当采用黄原胶非交联压裂液，粘度控制在50-100mpa.s之间时，这种粘度已能满足压裂液携砂的条件，同时能很好的控制裂缝高度的增涨。因为压裂液携砂除了靠高的粘度外，其弹性的大小更是携砂的主要能量，黄原胶本身的储能模量(弹性标准)是水基压裂液行业标准的3倍以上，具有很高的弹性，所以根本不需要通过交联建立太高的粘度来达到携砂的目的，因此，黄原胶非交联压裂液已完全具备了压裂工艺的要求。并且，不交联就更好的规避了交联液在压裂领域中产生的问题，比如交联液存在高温下交联不稳定、低温破胶难、交联后残渣更多对地层伤害大、交联后形成滤饼对地层裂缝渗透率造成伤害等问题，所以黄原胶压裂液不交联具有更大的优势。目前体积压裂工艺的发展，要求液体摩阻低、伤害小、配液简单，黄原胶压裂液不交联比交联液更符合体积压裂工艺的要求。
本发明第三目的在于提供一种黄原胶非交联压裂液的用途，采用上述的黄原胶非交联压裂液作为酸化压裂工艺中的“前置液”、“携砂液”或“顶替液”使用；或者，所述的黄原胶非交联压裂液作为酸化压裂施工中大剂量的“滑溜水”使用。
具体实施方式
实施例1
配方：
其中，杀菌剂为多聚甲醛；粘土稳定剂为氯化钾；破乳剂为OP-10；助排剂为氟表面活性剂复配物；破胶剂为过硫酸铵；低温破胶时间调节剂为二氯化铁。其中，OP-10是一种混合物即烷基酚聚氧乙烯醚的复合物。
制备方法：
(1)向20千瓦干粉混合设备中加入配方量的黄原胶、破胶剂和粘土稳定剂固体粉末，经混合8小时后得到均匀的粉剂；
(2)将上述粉剂按设计容量配制成水溶液，得到第一溶液；
(3)将所述杀菌剂配制为质量浓度为0.05％的杀菌剂溶液，900转/分钟搅拌3小时，将所述杀菌剂溶液以13毫升/秒速度流加到步骤(2)所得的溶液中，得到第二溶液；
(4)将所述破乳剂配制为质量浓度为0.3％的溶液，搅拌下，将破乳剂溶液流加到所述第二溶液中，得到第三溶液；
(5)将所述助排剂配制成质量分数为0.3％的溶液，搅拌下，将助排剂溶液流加到第三溶液中，得到第四溶液；
(6)将所述低温破胶时间调节剂配制为质量分数为0.03％的低温破胶时间调节剂溶液，1200转/分钟搅拌1.5小时，将所述低温破胶时间调节剂溶液以18毫升/秒流速流加到第四溶液中；得到第五溶液；
(7)搅拌下，向所述第五溶液中加入余量的水，得到最终产品。
本配方作为油气层温度低于60℃时的使用配方。
实施例2
配方：
其中，杀菌剂为多聚甲醛；粘土稳定剂为氯化钾；破乳剂为OP-10，助排剂为氟表面活性剂复配物，破胶剂为过硫酸铵；
制备方法：
(1)向20千瓦干粉混合设备中加入配方量的黄原胶、破胶剂和粘土稳定剂固体粉末，经混合8小时后得到均匀的粉剂；
(2)将上述粉剂按设计容量配制成水溶液，得到第一溶液；
(3)将所述杀菌剂配制为质量浓度为0.1％的杀菌剂溶液，900转/分钟搅拌3小时，将所述杀菌剂溶液以13毫升/秒速度流加到步骤(2)所得的溶液中，得到第二溶液；
(4)将所述破乳剂配制为质量浓度为0.5％的溶液，搅拌下，将破乳剂溶液流加到所述第二溶液中，得到第三溶液；
(5)将所述助排剂配制成质量浓度为0.5％的溶液，搅拌下，将助排剂溶液流加到第三溶液中，得到第四溶液；
(6)搅拌下，向所述第四溶液中加入余量的水，得到最终产品。
本配方作为油气层温度60℃-120℃时的使用配方。
实施例3
配方：
其中，杀菌剂为多聚甲醛；粘土稳定剂为氯化钾；破乳剂为OP-10，助排剂为氟表面活性剂复配物，破胶剂为过硫酸铵；
制备方法：
(1)向20千瓦干粉混合设备中加入配方量的黄原胶和破胶剂，经混合8小时后得到均匀的粉剂；
(2)将上述粉剂按设计容量配制成水溶液，得到第一溶液；
(3)将所述杀菌剂配制为质量浓度为0.05％的杀菌剂溶液，900转/分钟搅拌3小时，将所述杀菌剂溶液以13毫升/秒速度流加到步骤(2)所得的溶液中，得到第二溶液；
(4)将所述破乳剂配制为质量浓度为0.5％的溶液，搅拌下，将破乳剂溶液流加到所述第二溶液中，得到第三溶液；
(5)将所述助排剂配制成质量浓度为0.5％的溶液，搅拌下，将助排剂溶液流加到第三溶液中，得到第四溶液；
(6)搅拌下，向所述第四溶液中加入余量的水，得到最终产品。
本配方作为油气层温度超过120℃时的使用配方。
实施例4
配方：
其中，杀菌剂为多聚甲醛；粘土稳定剂为氯化钾；破乳剂为OP-10，助排剂为氟表面活性剂，破胶剂为过硫酸铵。
制备方法：
(1)向20千瓦干粉混合设备中加入配方量的黄原胶、粘土稳定剂和破胶剂固体粉末，经混合8小时后得到均匀的粉剂；
(2)将上述粉剂按设计容量配制成水溶液，得到第一溶液；
(3)将所述杀菌剂配制为质量浓度为0.1％的杀菌剂溶液，900转/分钟搅拌3小时，将所述杀菌剂溶液以13毫升/秒速度流加到步骤(2)所得的溶液中，得到第二溶液；
(4)将所述破乳剂配制为质量浓度为0.3％的溶液，搅拌下，将破乳剂溶液流加到所述第二溶液中，得到第三溶液；
(5)将所述助排剂配制成质量浓度为0.3％的溶液，搅拌下，将助排剂溶液流加到第三溶液中，得到第四溶液；
(6)搅拌下，向所述第四溶液中加入余量的水，得到最终产品。
本配方作为压裂工艺中大剂量使用的滑溜水使用。
试验例1
本试验例用于检测本发明实施例1-4制备得到的黄原胶非交联压裂液在不同温度下的表观粘度，测量表观粘度所使用的设备为FANN-35型粘度计，实验结果见表1。
表1
试验例2
对于本发明实施例1，测量黄原胶非交联压裂液的速溶时间以及达到携砂粘度所需要的时间，结果表明，黄原胶非交联压裂液在搅拌状态下，仅需要5分钟的时间就能达到速溶的效果，符合携砂的粘度。
比较例1
实验试剂：以本发明实施例2制备得到的黄原胶非交联压裂液为样品1、以中国昆山物资公司生产的胍胶压裂液为样品2。其中，样品1为0.45％(黄原胶质量浓度)的黄原胶非交联压裂液，样品2为0.45％(胍胶质量浓度)的胍胶压裂液。
实验仪器：流变仪。
实验方法：25±2℃、170s-1下进行粘度测试，实验结果见表2。
表2
| 项目 | 实验条件 | 样品1 | 样品2 |
| 压裂液粘度，mpa.s | 25±2℃、170s-1 | 99 | 98 |
| 压裂液储能模量 | 25±2℃ | 24.61 | 17.63 |
从表2可以看出，本发明提供的黄原胶非交联压裂液粘度与同浓度的胍胶压裂液粘度相近，但同浓度的黄原胶压裂液储能模量比胍胶高很多，说明黄原胶压裂液的弹性比胍胶好，携砂性能强。本发明提供的黄原胶非交联压裂液可以直接用于压裂工艺中的前置液、携砂液，顶替液以及大剂量应用的滑溜水使用。
对本发明其他实施例也进行了相同的实验，实验结果相似。
比较例2
以本发明实施例2制备得到的黄原胶非交联压裂液为样品1，以中国昆山物资公司生产的胍胶不交联压裂液为样品2，以中国昆山物资公司生产的胍胶交联压裂液为样品3；其中，样品1为0.45％(黄原胶质量浓度)的黄原胶非交联压裂液，样品2为0.45％(胍胶质量浓度)的不交联胍胶压裂液，样品3为0.45％的胍胶交联压裂液，通过测量0.45-0.9毫米的陶粒在各种压裂液中的沉降速率来测量这三种样品的携砂能力，试验结果见表3。
表3
从表3可以看出，本发明制备得到的黄原胶非交联压裂液的携砂能力优于市售常规的胍胶交联压裂液，胍胶压裂液不交联不具备悬砂能力。
对本发明其他实施例也进行了相同的实验，实验结果相似。
Claims (6)
1.一种黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，所述黄原胶非交联压裂液作为酸化压裂工艺中的“前置液”、“携砂液”或“顶替液”使用，或者，所述的黄原胶非交联压裂液作为酸化压裂施工中大剂量的“滑溜水”使用；所述黄原胶非交联压裂液以水做溶剂，由以下成份组成、或者由以下成份与杀菌剂和/或低温破胶时间调节剂组成：
其中，当所述黄原胶非交联压裂液包括杀菌剂和/或低温破胶时间调节剂时，所述杀菌剂为0.05-0.1％质量浓度；所述低温破胶时间调节剂为0.01-0.1％质量浓度；
其中，所述杀菌剂为多聚甲醛；所述粘土稳定剂为氯化钾；所述破乳剂为OP-10，所述助排剂为氟表面活性剂复配物，所述破胶剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾；所述低温破胶时间调节剂为二氯化铁。
2.根据权利要求1所述的黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，所述多聚甲醛包括甲醛和/或戊二醛。
3.根据权利要求1所述的黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，
所述黄原胶非交联压裂液于油气层温度低于60℃时使用，其配方为：
或者，所述黄原胶非交联压裂液于油气层温度60℃-120℃时使用，其配方为：
或者，所述黄原胶非交联压裂液于油气层温度超过120℃时使用，其配方为：
或者，所述黄原胶非交联压裂液作为压裂工艺中大剂量使用的滑溜水使用，其配方为：
4.根据权利要求1所述的黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，所述黄原胶非交联压裂液是按照包括以下步骤的方法制备的：
(1)向干粉混合设备中加入配方量的黄原胶、破胶剂和粘土稳定剂，经混合后得到均匀的粉剂，然后配制成一定量的水溶液，得到第一溶液；
(2)将所述杀菌剂配制为质量浓度为0.05-0.3％溶液，搅拌下，将杀菌剂溶液流加到步骤(1)所得的第一溶液中，得到第二溶液；
(3)将所述破乳剂配制为质量浓度为0.2-1％的溶液，搅拌下，将破乳剂溶液流加到步骤(2)所得的所述第二溶液中，得到第三溶液；
(4)将所述助排剂配制为质量浓度为0.2-1％的溶液，搅拌下，将助排剂溶液流加到步骤(3)所得的所述第三溶液中，得到第四溶液；
(5)将所述低温破胶时间调节剂配制为质量浓度为0.01-0.1％的低温破胶时间调节剂溶液，搅拌下，将所述低温破胶时间调节剂溶液流加到所述第四溶液中；得到第五溶液；
(6)搅拌下，向所述第五溶液中加入余量的水，得到最终产品。
5.根据权利要求4所述的黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，步骤(1)中，所述干粉混合设备的电机功率为15-25千瓦，混合时间为2小时-10小时；步骤(2)中，搅拌速度为800-1000转/分钟，搅拌时间为2-4小时，流加速度为5-8毫升/秒；步骤(3)中，搅拌速度为900-1100转/分钟，搅拌时间为3-5小时，流加速度为10-15毫升/秒；步骤(4)中，搅拌速度为900-1100转/分钟，搅拌时间为3-5小时，流加速度为10-15毫升/秒；步骤(5)中，搅拌速度为1100-1300转/分钟，搅拌时间为1-2小时，流加速度为15-20毫升/秒。
6.根据权利要求5所述的黄原胶非交联压裂液的用途，其特征在于，步骤(1)中，所述干粉混合设备的电机功率为20千瓦，混合时间为6小时；步骤(2)中，搅拌速度为900转/分钟，搅拌时间为3小时，流加速度为6.5毫升/秒；步骤(3)中，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为4小时，流加速度为13毫升/秒；步骤(4)中，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为4小时，流加速度为13毫升/秒；步骤(5)中，搅拌速度为1200转/分钟，搅拌时间为1.5小时，流加速度为18毫升/秒。
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