CN104962275A - 一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液及其使用方法。以重量百分比计，该纤维活性水压裂液的原料组成包括：降阻剂0.05-0.1％、复合增效剂0.5-2.0％、水溶性纤维0.1-0.3％以及水余量。该纤维活性水压裂液的使用方法为：在压裂施工过程中，使降阻剂、复合增效剂、水溶性纤维以及水混合均匀，泵注入到地层。本发明提供的纤维活性水压裂液具有不含稠化剂、伤害低、摩阻小、配方简单、配置容易、可操作性强等特点，由于不使用稠化剂，残渣少，能够最大限度地降低储层伤害，尤其适用于致密储层的压裂改造。

Description

一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液及其使用方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
一般的压裂液主要由稠化剂和交联剂以及其它与储层配伍的添加剂组成，由于压裂液的主要目的是输送压裂支撑剂以及降低滤失，通常采用交联剂使其形成冻胶，具有较好的携带支撑剂的能力和较低的滤失能力，但是由于压裂液交联后粘度迅速升高，在管柱中流动有较大的摩阻。国内活性水压裂主要通过大规模、大排量注入保证携砂和裂缝的形成，但活性水压裂在大排量下施工摩阻高。
因此，针对致密储层的特点，研发出一种纤维活性水压裂液，仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液。该纤维活性水压裂液不含有稠化剂，具有伤害低、摩阻小等优点，适合于致密储层改造使用。
本发明的另一目的在于提供一种上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液的使用方法
为实现上述目的，本发明提供了一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，以重量百分比计，其原料组成包括：降阻剂0.05-0.1％、复合增效剂0.5-2.0％、水溶性纤维0.1-0.3％以及水余量。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述降阻剂包括***胶、明胶、海藻胶、卡拉胶、魔芋胶和刺槐豆胶等中的一种或几种的组合。若所述降阻剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，以所述复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料组成包括：阳离子表面活性剂10-20％、非离子表面活性剂5-10％、长链烷基铵盐10-30％、氯盐8-40％、低分子量的醇20-40％以及水余量。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述阳离子表面活性剂包括氯化十六烷基吡啶和/或氯化十八烷基吡啶等。若所述阳离子表面活性剂包括所述物质中的两种，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚等中的一种或几种的组合。若所述非离子表面活性剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述长链烷基铵盐包括十二～十八烷基三甲基溴化铵、十二～十八烷基苄基二甲基氯化铵以及十二～十八烷基苄基三甲基氯化铵等中的一种或几种的组合。若所述长链烷基铵盐包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述氯盐包括氯化铵、氯化钠和氯化钾等中的一种或几种的组合。若所述氯盐包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述低分子量的醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和丙二醇等中的一种或几种的组合。若所述低分子量的醇包括所述物质中的两种以上，则它们以任意比例混合。
在本发明的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，所述复合增效剂可通过将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、长链烷基铵盐、氯盐、低分子量的醇以及水混合均匀而制备得到。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述水溶性纤维包括直线状的水溶性纤维和/或略弯曲状的水溶性纤维等。其中，所述略弯曲状的水溶性纤维的弯曲程度可以由本领域技术人员进行常规的选择与调控。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述水溶性纤维包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和聚酯纤维等中的一种或几种的组合。若所述水溶性纤维包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。
在上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，优选地，所述水溶性纤维的性能参数为：(1)纤维抗拉强度为：20MPa-300MPa；(2)纤维真实密度为：0.98g/cm3-1.326g/cm3；(3)纤维长度为：3mm-5mm；(4)纤维直径为：25μm-150μm。
在本发明中，上述的所有物质均为市售产品。
在本发明中，上述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中的各个原料可以事先混合均匀后再用于压裂施工；也可以单独存放，并在压裂施工的过程中混合均匀。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液是通过以下方法制备得到的：(1)在压裂施工过程中，在配液罐中加入水(该水是指所述纤维活性水压裂液的原料组成中的水)，在搅拌或循环的条件下，加入降阻剂，混合均匀，得到降阻剂水溶液；(2)在压裂施工过程中的泵注压裂液步骤中，将复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到所述降阻剂水溶液中，得到复合增效剂与降阻剂的混合溶液；(3)然后将水溶性纤维加入混砂斗，与所述复合增效剂与降阻剂的混合溶液混合均匀，得到所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液；(4)将所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液泵注入到地层。
另一方面，本发明还提供了一种上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液的使用方法，其包括以下步骤：(1)在压裂施工过程中，在配液罐中加入水(该水是指所述纤维活性水压裂液的原料组成中的水)，在搅拌或循环的条件下，加入降阻剂，混合均匀，得到降阻剂水溶液；(2)在压裂施工过程中的泵注压裂液步骤中，将复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到所述降阻剂水溶液中，得到复合增效剂与降阻剂的混合溶液；(3)然后将水溶性纤维加入混砂斗，与所述复合增效剂与降阻剂的混合溶液混合均匀，得到所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液；(4)将所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液泵注入到地层。
在本发明提供的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液中，所述降阻剂的减阻效果明显；所述复合增效剂一剂多效，能够增加纤维的分散性，以提高压裂液的携砂能力、帮助破胶液返排、减少滤液产生的粘土膨胀和运移；所述水溶性纤维可以提高压裂液携砂能力，从而无需极大排量注入活性水压裂液，能够进一步降低摩阻，且纤维溶解后几乎不产生残渣，不产生伤害。本发明提供的纤维活性水压裂液具有不含稠化剂、伤害低、摩阻小、配方简单、配置容易、可操作性强等特点，由于不使用稠化剂，残渣少，能够最大限度地降低储层伤害。而致密储层孔喉细小、粘土矿物含量高，使用常规压裂液不可避免地产生伤害，降低压裂施工的效果，但本发明提供的纤维活性水压裂液尤其适用于致密储层的压裂改造。
附图说明
图1为用于致密储层改造的纤维活性水压裂液的降阻率曲线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，以重量百分比计，其原料组成包括：降阻剂0.1％、复合增效剂1.2％、水溶性纤维0.3％以及水余量。其中，所述降阻剂由0.05％(以所述纤维活性水压裂液的总重量为基准)的海藻胶和0.05％的刺槐豆胶组成。以所述复合增效剂的总重量为基准，其由异丙醇20％、氯化十八烷基吡啶20％、烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚5％、烷基酚聚氧乙烯醚5％、十六烷基三甲基溴化铵15％、十二烷基苄基二甲基氯化铵5％、氯化钾10％以及水余量组成，所述复合增效剂是通过将各原料混合并充分搅拌均匀而制得。所述水溶性纤维由聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维安重量比3:1组成；所述聚丙烯腈纤维的性能参数为：纤维抗拉强度为159MPa，纤维真实密度为0.998g/cm3，纤维长度为5mm，纤维直径为75μm；所述聚乙烯醇纤维的性能参数为：纤维抗拉强度为210MPa，纤维真实密度为1.129g/cm3，纤维长度为5mm，纤维直径为124μm。
实施例2
本实施例提供了一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，以重量百分比计，其原料组成包括：降阻剂0.08％、复合增效剂1.0％、水溶性纤维0.2％以及水余量。其中，所述降阻剂为魔芋胶。以所述复合增效剂的总重量为基准，其由乙醇30％、氯化十六烷基吡啶10％、脂肪醇聚氧乙烯醚10％、十二烷基苄基三甲基氯化铵20％、十八烷基三甲基溴化铵5％、氯化钾20％以及水余量组成，所述复合增效剂是通过将各原料混合并充分搅拌均匀而制得。所述水溶性纤维为聚丙烯腈纤维；所述聚丙烯腈纤维的性能参数为：纤维抗拉强度为159MPa，纤维真实密度为0.998g/cm3，纤维长度为5mm，纤维直径为75μm。
实施例3
本实施例提供了一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，以重量百分比计，其原料组成包括：降阻剂0.05％、复合增效剂0.5％、水溶性纤维0.1％以及水余量。其中，所述降阻剂为***胶。以所述复合增效剂的总重量为基准，其由乙醇30％、氯化十六烷基吡啶10％、脂肪醇聚氧乙烯醚10％、十二烷基苄基三甲基氯化铵20％、十八烷基三甲基溴化铵5％、氯化钾20％以及水余量组成，所述复合增效剂是通过将各原料混合并充分搅拌均匀而制得。所述水溶性纤维为聚乙烯纤维和聚乙烯醇纤维；所述聚乙烯纤维的性能参数为：纤维抗拉强度为75MPa，纤维真实密度为0.985g/cm3，纤维长度为3mm，纤维直径为88μm；所述聚乙烯醇纤维的性能参数为：纤维抗拉强度为210MPa，纤维真实密度为1.129g/cm3，纤维长度为5mm，纤维直径为124μm。
实施例4
本实施例提供了一种上述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液的使用方法，其包括以下步骤：(1)在压裂施工过程中，在配液罐中加入水(该水是指所述纤维活性水压裂液的原料组成中的水)，在搅拌或循环的条件下，加入降阻剂，混合均匀，得到降阻剂水溶液；(2)在压裂施工过程中的泵注压裂液步骤中，将复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到所述降阻剂水溶液中，得到复合增效剂与降阻剂的混合溶液；(3)然后将水溶性纤维加入混砂斗，与所述复合增效剂与降阻剂的混合溶液混合均匀，得到所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液；(4)将所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液泵注入到地层。
实验例1
使用可视化模拟压裂支撑剖面***可以得到摩阻随排量变化的曲线，用以反映压裂液在施工过程产生的摩阻。所述可视化模拟压裂支撑剖面***为申请号为201220133225.0，申请日为2012.03.31，公告号为CN202494617U的实用新型专利中所公开的缝内液体携砂模拟实验装置。本申请将该专利授权文本的全文引用于此，作为参考。该装置是一种模拟压裂液注入地层实际过程并反映其过程中参数变化的仪器，其由配液与交联剂加入模拟***、支撑剂加入***、泵、液体加热和剪切***、管式(泡沫)流变模拟***、视化缝内支撑剂剖面测试计算机控制与数据采集***组成，主要原理是模拟压裂施工过程中压裂液在管路中的摩擦和降阻过程，其中数据采集***收集的数据用于分析。测试降阻率的具体实验过程如下：(1)分别将清水、实施例1～3提供的纤维活性水压裂液注入可视化模拟压裂支撑剖面***；(2)用压力表分别测试进入和排出管路的液体的压力，进入和排出管路的液体的压力差用△P表示。其中设定用清水实验时的△P为△P水，设定用纤维活性水压裂液实验时的△P为△P压；(3)利用降阻率＝(△P水-△P压)×100％÷△P水的公式计算降阻率。图1是实施例1～3提供的纤维活性水压裂的降阻率曲线。由图1可以看出，实施例1～3提供的纤维活性水压裂的降阻率在排量6L/min以上时，降阻率大于50％。
实验例2
含有本发明的复合增效剂的纤维活性水压裂液可以提高纤维分散性，可以使压裂液中纤维网状结构更加细密，使压裂液携砂性提高，减缓支撑剂在压裂液中的沉降速率。本实验例采用静态携砂实验对比室温中，清水、未加入本发明的复合增效剂的活性水压裂液和实施例1～3提供的含有复合增效剂的纤维活性水压裂液的支撑剂沉降速率，通过沉降速率反映压裂液携砂能力的提高和纤维分散性的改善。具体评价方法如下：(1)在烧杯中加入水，在搅拌条件下，分别按照实施例1～3中的比例加入降阻剂、复合增效剂和水溶性纤维，混合均匀后，得到含有复合增效剂的纤维活性水压裂液；(2)以加入支撑剂后的纤维活性水压裂液的总重量基准，将20％的支撑剂加入到所述含有复合增效剂的纤维活性水压裂液中，搅拌均匀后倒入100mL量筒中；(3)使量筒在室温中静置120min，记录砂子在量筒中的沉降高度，并计算沉降速率(沉降速率＝沉降高度/120min)，其中清水和未加入本发明的复合增效剂的活性水压裂液的沉降速率实验与上述的方法相同。实验结果如表1所示。沉降速率越小说明纤维分散性好，压裂液携砂性好。由表1可知，水溶性纤维本身可以提高压裂液的携砂性能；而本发明的复合增效剂加大了纤维的分散，进一步提高了压裂液的携砂性能。
表1 支撑剂沉降速率对比表
实验例3
将上述实施例1～3提供的纤维活性水压裂液按照SY/T5755-1995标准测试表面张力。实验结果见表2。
表2 纤维活性水压裂液表面张力
序号 表面张力，mN/m
实施例1 18.5
实施例2 21.3
实施例3 25.3
由表2中的数据可以看出，实施例1～3中的复合增效剂能够有效降低纤维活性水压裂液的表面张力，提高其返排能力。
实验例4
本实验用于检测实施例1～3提供的纤维活性水压裂液的残渣。实验方法参照石油天然气行业标准SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》；测量设备为离心机、水浴锅、电子天平等。实验结果见表3，实验显示，实施例1～3提供的纤维活性水压裂液的残渣含量很低。
表3 纤维活性水压裂液残渣含量
序号 残渣含量，mg/L
实施例1 49.2
实施例2 40.3
实施例3 28.3
压裂液残渣是导致地层伤害的主要原因，实施例1～3提供的含有复合增效剂的纤维活性水压裂液的残渣含量低，可以大大降低储层伤害，有利于导流能力和油气产量的提升。对于易于伤害的致密储层，该纤维活性水压裂液尤为适合。
实验例5
利用3块气测渗透率分别为4.42×10-3μm2、5.35×10-3μm2和5.18×10-3μm2的人造岩心，在常温下，采用实施例1～3提供的纤维活性水压裂液进行岩心流动实验，测试其伤害率。实验方法采用石油天然气行业标准SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》中的《岩心伤害试验方法》。实验结果见表4，实验显示实施例1～3提供的纤维活性水压裂液的残渣小、伤害率低，对地层伤害较小。
表4 纤维活性水压裂液伤害率
序号 伤害率，mg/L
实施例1 14.3
实施例2 12.8
实施例3 7.6
由上述实施例及实验例可以看出，本发明提供的纤维活性水压裂液具有不含稠化剂、伤害低、摩阻小、配方简单、配置容易、可操作性强等特点，由于不使用稠化剂，残渣少，能够最大限度地降低储层伤害，尤其适用于致密储层的压裂改造。

Claims (12)

1.一种用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，以重量百分比计，其原料组成包括：降阻剂0.05-0.1％、复合增效剂0.5-2.0％、水溶性纤维0.1-0.3％以及水余量。
2.根据权利要求1所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述降阻剂包括***胶、明胶、海藻胶、卡拉胶、魔芋胶和刺槐豆胶中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，以所述复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料组成包括：阳离子表面活性剂10-20％、非离子表面活性剂5-10％、长链烷基铵盐10-30％、氯盐8-40％、低分子量的醇20-40％以及水余量。
4.根据权利要求2所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述阳离子表面活性剂包括氯化十六烷基吡啶和/或氯化十八烷基吡啶。
5.根据权利要求2所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求2所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述长链烷基铵盐包括十二～十八烷基三甲基溴化铵、十二～十八烷基苄基二甲基氯化铵以及十二～十八烷基苄基三甲基氯化铵中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求2所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述氯盐包括氯化铵、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求2所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述低分子量的醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和丙二醇中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述水溶性纤维包括直线状的水溶性纤维和/或略弯曲状的水溶性纤维。
10.根据权利要求1或9所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述水溶性纤维包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和聚酯纤维中的一种或几种的组合。
11.根据权利要求1、9或10所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液，其中，所述水溶性纤维的性能参数为：(1)纤维抗拉强度为：20MPa-300MPa；(2)纤维真实密度为：0.98g/cm3-1.326g/cm3；(3)纤维长度为：3mm-5mm；(4)纤维直径为：25μm-150μm。
12.权利要求1-11任一项所述的用于致密储层改造的纤维活性水压裂液的使用方法，其包括以下步骤：(1)在压裂施工过程中，在配液罐中加入水，在搅拌或循环的条件下，加入降阻剂，混合均匀，得到降阻剂水溶液；(2)在压裂施工过程中的泵注压裂液步骤中，将复合增效剂通过混砂斗的比例泵加入到所述降阻剂水溶液中，得到复合增效剂与降阻剂的混合溶液；(3)然后将水溶性纤维加入混砂斗，与所述复合增效剂与降阻剂的混合溶液混合均匀，得到所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液；(4)将所述用于致密储层改造的纤维活性水压裂液泵注入到地层。
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