CN107674668A

CN107674668A - 一种清洁型高温水基压裂液

Info

Publication number: CN107674668A
Application number: CN201711101905.8A
Authority: CN
Inventors: 魏振强; 马广华; 喻翔
Original assignee: Hebei Dayongdi Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Hebei Dayongdi Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-02-09

Abstract

本发明提供了一种清洁型高温水基压裂液，包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.5％‑6％的粘土稳定剂，2％‑6％的促进剂，0.01％‑0.1％杀菌剂，0.6％‑3.0％的低分子醇，0.4％‑2％的两性离子表面活性剂，0％‑0.5％的多糖化合物，其余为水；本发明所公开的清洁型高温水基压裂液经室内评价，耐温能力可达到150℃以上，优于一般的清洁压裂液体系；甜菜碱加量为0.4％‑2％(重量比)，远低于常规压裂液配方中两性表面活性剂的加量(2％‑5％)；使用操作方便，无需交联，悬砂能力良好，优于常用的交联胍胶及季铵盐体系。

Description

一种清洁型高温水基压裂液

技术领域

本发明涉及油气资源开发技术领域，具体涉及一种清洁型高温水基压裂液。

背景技术

水利压裂技术作为目前油田增产的重要的手段，已经得到广泛的应用，特别是在备受关注的页岩气、煤层气等非常规油气开采领域，掀起了一场技术革命，压裂液在水力压裂施工中，具有传递压力和携带支撑剂的重要作用，是水力压裂施工的关键。

目前常用的聚合物压力液的增稠剂如改性胍胶、改性纤维素、聚丙烯氨酰胺类等都是大分子聚合物，需要加入交联剂交联后使用，进入地层后有相当一部分交联聚合物不能彻底破胶，残留在地层和支撑剂的裂缝中，这将会严重的降低支撑剂填层的渗透率，从而伤害产层，导致压裂施工效果变差，分析压裂施工后的返排液表明，即使在低渗透性油藏，仅有35％～40％的聚合物能返排出来。

清洁压裂液目前在国内外已有应用，其主剂通常为季铵盐类或两性离子类表面活性剂。通过表面活性剂棒状或蠕虫状纳米胶束的相互缠绕，形成具有一定黏弹性的胶体压裂液，遇水遇油自动破胶，破胶彻底，对地层伤害小，可以有效地保护储层，并且配液方便，适合非常规油气井压裂改造，但是此类清洁压裂液耐温性不好，主剂加量大，导致成本高，限制了其推广使用。

中国石油化工股份有限公司申请的“一种清洁压裂液及其制备方法”，公开号：CN105505370，该发明公开了一种清洁压裂液体系及其制备方法，其压裂液的成分组成为：阳离子表面活性剂3％-6％，两性离子表面活性剂1％-4％，反离子0.5％-1.5％，电解质2％-5％，其余为水。目前国内外常用的压裂液主要是以天然的植物胶、纤维素和合成聚合物为稠化剂的水基压裂液，但通过聚合物交联的水基压裂液都有残渣，这些残渣必然会对地层及充填层造成严重堵塞使其渗透率大幅下降，从而大大降低了压裂的效果。该发明涉及的压裂液是由小分子的表面活性剂组成，携砂能力强、无残渣，与水或油自动破胶，易返排，对地层伤害小。该体系不足之处：阳离子表面活性剂及两性表面活性剂加量太大。

中国石油天然气股份有限公司申请的“清洁压裂液”，公开号：CN 102643637，该发明提出了一种两性复合清洁压裂液的制备方法，其压裂液的成分组成为：按质量百分比包括两性表面活性剂3％-5％，阴离子表面活性剂0.5％-1％，无机盐2％-4％，低分子醇0.3％-0.5％，pH值调节剂0％-5％，粘土稳定剂0.5％，其余为水。两性表面活性剂分子中含有阳离子和阴离子亲水基，阴阳离子之间的吸引促使表面活性剂分子紧密的排列，在不同pH值下的盐溶液或酸溶液中能够形成不同强度的胶束凝胶，可用其配制多种性能优良的工作液，不需要交联剂、破胶剂和其它化学添加剂，压裂液残渣含量几乎为零，因此无地层伤害并能使充填层保持良好的导流能力，能更有效的提高油气井产能，充分达到油气井压裂的目的。该体系不足之处：①两性表面活性剂加量大；②体系耐温性能不够优秀，适合地层温度在60-80℃条件下的油气田压裂。

西南石油大学申请的“一种双子两性粘弹性表面活性剂及其制备方法和以其为稠化剂的清洁压裂液”，公开号：CN 106268496，该发明提出了一种双子两性粘弹性表面活性剂及其制备方法和以其为稠化剂的清洁压裂液。采用该方法制备清洁压裂液用料简单、微观网状结构明显、粘弹性好、悬砂性优越、破胶彻底。该表面活性剂的最大的优点是耐温性好，当稠化剂加量为4.8％时，在160℃以下的剪切粘度不小于130mPa·s；当稠化剂加量为1.8％时，在120℃以下的剪切粘度不稳定在140mPa·s左右。该压裂液的不足之处：配方中稠化剂的浓度加量高。

陕西海山能源发展有限公司申请的“一种新型清洁压裂液体系”，公开号：CN106675544，该发明公开了一种新型清洁压裂液，其组分为：0.8％～1.5％的稠化剂+水，该压裂液粘度低，弹性好，可以有效地输送支撑剂，同时降低摩阻；配制简单，不需要交联剂、破胶剂和其它化学添加剂；无残渣，支撑裂缝能保持良好的导流能力。该压裂液不足之处为：①稠化剂的具体成分没有说明；②配方中稠化剂的浓度加量高；③体系在室温下黏度较低，小于20mPa·s。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明提供一种清洁型高温水基压裂液，所要解决的技术问题是：解决目前清洁压裂液的耐温性能不足的问题，使其满足更高的井温需要，在保证压裂液具有良好携砂能力的同时，降低压裂液表面活性剂的用量，降低成本。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种清洁型高温水基压裂液，包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.5％-6％的粘土稳定剂，2％-6％的促进剂，0.01％-0.1％杀菌剂，0.6％-3.0％的低分子醇，0.4％-2％的两性离子表面活性剂，0％-0.5％的多糖化合物，其余为水。

配制方法：首先配制0.5％-1.0％浓度的多糖化合物溶液，高速搅拌5min-10min，得到均一的溶液；然后依次加入粘土稳定剂、促进剂、低分子醇、杀菌剂、两性离子表面活性剂及水，搅拌3min-5min，即得到具有良好黏弹性的压裂液。

上述技术方案中，所述多糖化合物为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基胍胶、改性黄原胶一种或多种混合物。

上述技术方案中，所述粘土稳定剂为氯化钾或氯化铵一种或多种混合物。

上述技术方案中，所述促进剂为氯化钠、氯化钙或氯化镁一种或多种混合物。

上述技术方案中，所述低分子醇为异丙醇或乙醇一种或两种混合物。

上述技术方案中，所述杀菌剂为十二烷基三甲基氯化铵或戊二醛一种或多种混合物。

上述技术方案中，所述两性离子离子表面活性剂为一种烷基酰胺甜菜碱或几种烷基酰胺甜菜碱的混合物。

本发明的技术原理：

本发明涉及的两性烷基甜菜碱表面活性剂，具有黏弹性，在强电解质溶液中，表面活性剂的球形胶束受到电解质挤压，形成棒状或蠕虫状纳米胶束从而产生黏度。一般来说，甜菜碱表面活性剂的加量越高，黏度越大，耐温性越好，携砂性能越好。但是高加量会直接导致压裂液成本急剧升高。

大分子多糖聚合物与甜菜碱压裂液体系具有良好的配伍性，一方面，甜菜碱压裂液体系加入多糖化合物后，由甜菜碱的胶束受到大分子多糖化合物的缠绕，使得压裂液的耐温效果有了明显的提升，悬砂性能改善；另一方面，部分多糖化合物分子中含有极性基团羟基、羧基等，与压裂液中的粘土稳定剂、促进剂等强电解质通过范德华力的作用，分子之间的网状结构得到加强，可以使压裂液体系的黏度得到提高，从而有效的部分替代甜菜碱类表面活性剂，减少使用成本。

本发明所公开的清洁型高温水基压裂液经室内评价，耐温能力可达到150℃以上，优于一般的清洁压裂液体系；甜菜碱加量为0.4％-2％(重量比)，远低于常规压裂液配方中两性表面活性剂的加量(2％-5％)；使用操作方便，无需交联，悬砂能力良好，优于常用的交联胍胶及季铵盐体系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的黏温曲线。

图2是本发明实施例2的黏温曲线。

图3是本发明实施例3的黏温曲线。

图4是本发明实施例4的黏温曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开如下一种清洁型高温水基压裂液实施例：

实施例1：在容量为1500ml混调器中加入908.5ml水，在搅拌状态下缓慢加入5g黄原胶，高速搅拌5min；然后依次加入氯化钾10g，无水乙醇10g，戊二醛溶液0.5g,氯化钙50g，芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱16g，搅拌3min-5min，即得到本发明的水基压裂液。

对本实施例的压裂液黏温性能进行试验，通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s^-1剪切90min后，得到实施例1的黏温曲线。

本实施案例的压裂液黏温性能进行试验，性能如下：试验温度在150℃，剪切速率为170s^-1，90分钟后，黏度仍然稳定在32mPa·s。

实施例2：在容量为1500ml混调器中加入909.5ml水，在搅拌状态下缓慢加入5g羧甲基纤维素钠，高速搅拌5min；然后依次加入氯化钾溶液20g，无水乙醇9g，戊二醛溶液0.5g,氯化钙溶液50g，芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱溶液6g，搅拌3min-5min，即得到本发明的水基压裂液。

通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s^-1剪切60min后，得到实施例2的黏温曲线。

本实施案例的压裂液黏温性能进行试验，性能如下：试验温度在130℃，剪切速率为170s^-1，一个小时后，黏度仍然稳定在30.4mPa·s。

实施例3：在容量为1500ml混调器中加入908.5ml水，在搅拌状态下缓慢加入5g黄原胶，高速搅拌5min；然后依次加入氯化铵溶液20g，异丙醇10g，十二烷基三甲基氯化铵0.5g,氯化钙溶液50g，瓢儿菜酰胺丙基甜菜碱6g，搅拌3min-5min，即得到本发明的水基压裂液。

通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s^-1剪切90min后，得到实施例3的黏温曲线图3。

本实施案例的压裂液黏温性能进行试验，性能如下：试验温度在140℃，剪切速率为170s^-1，90分钟后，黏度然稳定在32mPa·s。

实施例4：在容量为1500ml混调器中加入904.5ml水，在搅拌状态下缓慢加入5g羟丙基胍胶，高速搅拌5min；然后依次加入氯化铵溶液20g，异丙醇10g，十二烷基三甲基氯化铵0.5g，氯化钙溶液50g，油酸酰胺丙基甜菜碱10g，搅拌3min-5min，即得到本发明的水基压裂液。

通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s^-1剪切90min后，得到实施例4的黏温曲线图4。

本实施案例的压裂液黏温性能进行试验，性能如下：试验温度在125℃，剪切速率为170s^-1，90分钟后，黏度稳定在26mPa·s。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种清洁型高温水基压裂液，其特征在于：包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.5％-6％的粘土稳定剂，2％-6％的促进剂，0.01％-0.1％杀菌剂，0.6％-3.0％的低分子醇，0.4％-2％的两性离子表面活性剂，0％-0.5％的多糖化合物，其余为水；

配制方法：首先配制0.5％-1.0％浓度的多糖化合物溶液，高速搅拌5min-10min，得到均一的溶液；然后依次加入粘土稳定剂、促进剂、低分子醇、杀菌剂、两性离子表面活性剂及水，搅拌3min-5min，即得到具有良好黏弹性的压裂液；

所述多糖化合物为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基胍胶、改性黄原胶一种或多种混合物；

所述粘土稳定剂为氯化钾或氯化铵一种或多种混合物；

所述促进剂为氯化钠、氯化钙或氯化镁一种或多种混合物；

所述低分子醇为异丙醇或乙醇一种或两种混合物；

所述杀菌剂为十二烷基三甲基氯化铵或戊二醛一种或多种混合物；

所述两性离子离子表面活性剂为一种烷基酰胺甜菜碱或几种烷基酰胺甜菜碱的混合物。