CN108102633A - 一种粘弹性酸基压裂液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粘弹性酸基压裂液及其制备方法。本发明的粘弹性酸基压裂液的组成包括：稠化剂：2.0‑7.5重量份；31wt.％‑37wt.％浓盐酸：50.0‑75.0重量份；反离子盐：0.5‑2.5重量份；缓蚀剂：0.5‑2.5重量份；铁离子稳定剂：1.5‑5.0重量份。本发明的体系呈强酸性，耐高温、黏度高、自动破胶，破胶液无残渣，并具有原料简单、成本低、配液方便等优点。

Description

一种粘弹性酸基压裂液及其制备方法

技术领域

本发明是关于一种粘弹性酸基压裂液及其制备方法，属于油气开采技术领域。

背景技术

压裂酸化一体化的水力加砂复合压裂技术能形成高导流能力的裂缝。目前常用的压裂液为水基压裂液，压裂液黏度越高携砂性能越好，水基压裂液主要应用稠化剂胍胶和交联剂硼砂在碱性条件下交联等，胍胶分子量均大于100万，胍胶大分子物质容易吸附滞留堵塞储层流体渗流通道、压裂液残渣堵塞支撑裂缝且滤饼对裂缝壁面也造成伤害。近年来国内外针对这几个方面做了大量的研究工作，但大分子物质在储层孔道的吸附滞留问题以及碱性流体对储层的侵入伤害等问题始终没有得到解决。此外，常规盐酸酸化速度快，作用距离短，需提高酸液黏度以降低酸岩反应速度。

杨衍东在“交联酸酸基压裂液体系的研究”(西南石油大学硕士学位论文，2006)中公开了一种交联酸酸基压裂液体系交联酸，其中选择了化学合成阳离子型高分子化合物作为稠化剂的路线，用廉价的丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)进行二元共聚，合成一种新型的酸液稠化剂CH—II，并以研制的稠化剂CH—II为基础，研制优选出配套的交联剂ZJL和复合破胶剂DP。该交联酸酸基压裂液体系具有粘度高、滤失低、摩阻低、易泵送，酸岩反应速度慢、造缝效率高、返排容易、流变性好、能携沙等一系列优点，从而可以实现酸液体系深穿透、提高酸蚀裂缝导流能力、延长压后有效期、提高单井产能的目的。但是，该交联酸酸基压裂液体系，由于其中稠化剂为聚合物高分子物质且需添加交联剂等重金属，因此无法减少高分子对地层的伤害。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种粘弹性酸基压裂液，具有耐高温、黏度高的性能，并减少对地层的伤害。

本发明的另一目的在于提供所述粘弹性酸基压裂液的制备方法。

一方面，本发明提供了一种粘弹性酸基压裂液组合物，该组合物包括：

稠化剂：2.0-7.5重量份；

31wt.％-37wt.％浓盐酸：50.0-75.0重量份；

反离子盐：0.5-2.5重量份；

缓蚀剂：0.5-2.5重量份；

铁离子稳定剂：1.5-5.0重量份。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性酸基压裂液组合物中，还包括适量的水，使得各组分之和为100重量份。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性酸基压裂液组合物，以其总重量为100％计，其组分为：

稠化剂：2.0wt.％-7.5wt.％；

31wt.％-37wt.％浓盐酸：50.0wt.％-75.0wt.％；

反离子盐：0.5wt.％-2.5wt.％；

缓蚀剂：0.5wt.％-2.5wt.％；

铁离子稳定剂：1.5wt.％-5.0wt.％；

水：余量。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性酸基压裂液组合物中，所述稠化剂可以包括十六烷基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种。当采用多种组分的混合物作为本发明的稠化剂时，各组分可以任意比例混合。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性酸基压裂液组合物中，所述反离子盐包括十二烷基硫酸钠、水杨酸钠、苯甲酸钠、氯化钾中的一种或多种。当采用多种组分反离子盐时，各组分可以任意比例混合。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性酸基压裂液组合物中，所述缓蚀剂包括氯化-1,6-(a-辛基吡啶)已烷、1,3-二氯化吡啶-2羟基丙烷、溴化-1,4(a-辛基吡啶)丁烷、油酸基咪唑啉、双环咪唑啉、苯并咪唑中的一种或多种。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性酸基压裂液组合物中，所述铁离子稳定剂包括柠檬酸铁离子稳定剂、乙二胺四乙酸钠盐铁离子稳定剂、异抗坏血酸铁离子稳定剂中的一种或多种。

本发明还提供了一种粘弹性酸基压裂液，其是由所述的粘弹性酸基压裂液组合物配制得到的。

本发明还提供了一种制备粘弹性酸基压裂液的方法，该方法包括步骤：

a、稠化剂溶于水中，再加入缓蚀剂、铁离子稳定剂(不限定加入缓蚀剂、铁离子稳定剂的先后顺序)，然后加入浓盐酸，得到酸性稠化剂液体；

b、将反离子盐溶于水，得到反离子溶液；

c、将上述酸性稠化剂液体与反离子溶混合，搅拌均匀，即可得到粘弹性酸基压裂液体系。

本发明的粘弹性酸基压裂液的制备方法，可在常温常压下进行。

本发明的粘弹性酸基压裂液体系是由表面活性剂和反离子盐在酸溶液中交联而成，分子量均小于1000，不含任何高分子，体系呈强酸性，耐高温、黏度高、自动破胶，破胶液无残渣，能实现压裂酸化一体化的水力加砂复合压裂技术，由于压裂液的携砂性取决于其黏度大小，压裂液的黏度越大，其携砂性能越好，酸压可将支撑剂带入裂缝，在压裂的同时进行人工裂缝周围的基质酸化，因而酸化的范围大幅度增加，不但可解除近井地带污染和渗流阻力而且可形成与水力压裂相同的高导流能力的裂缝，同时压裂液中的酸，将可解除近裂缝壁面滤失带中压裂液对地层的伤害，从而形成具有更高、更长期导流能力的酸蚀-支撑复合裂缝，彻底改善近井地带和近裂缝地带的渗流能力。

整体而言，本发明的粘弹性酸基压裂液及其制备方法具有如下有益效果：

1、本发明提供的粘弹性酸基压裂液能用于压裂酸化一体化的水力加砂复合压裂技术，耐90℃～110℃的碳酸盐岩储层，黏度达100mPa·s～180mPa·s，在压裂的同时进行人工裂缝周围的基质酸化，因而酸化的范围大幅度增加，不但可解除近井地带污染和渗流阻力而且可形成与水力压裂相同的高导流能力的裂缝，同时压裂液中的酸，将可解除近裂缝壁面滤失带中压裂液对地层的伤害，从而形成具有更高、更长期导流能力的酸蚀-支撑复合裂缝。

2、传统的水基压裂液破胶不彻底，水不溶物含量大、破胶后残渣多，伤害地层，而粘弹性酸基压裂液使用的稠化剂为表面活性剂，分子量小，所形成的粘弹性酸基压裂液在接触到原油、地层水、或者天然气均自动破胶。

3、本发明的粘弹性酸基压裂液具有原料简单、成本低、配液方便等优点。

附图说明

图1为双十八烷基二甲基氯化铵的酸基压裂液黏度随温度变化。

图2为月桂酰胺丙基甜菜碱的酸基压裂液黏度随温度变化。

图3为二十二烷基三甲基氯化铵的酸基压裂液黏度随温度变化。

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酸基压裂液，以质量百分比计：

稠化剂：双十八烷基二甲基氯化铵7.5wt.％

31wt.％浓盐酸：50.0wt.％

反离子盐：十二烷基硫酸钠0.5wt.％

缓蚀剂：双环咪唑啉0.5wt.％

铁离子稳定剂：乙二胺四乙酸钠盐铁离子稳定剂1.5wt.％

余量为水。

具体制备过程为：

按照上述比例，常温下将双十八烷基二甲基氯化铵加入到水中充分溶解，依次加入缓蚀剂双环咪唑啉3、乙二胺四乙酸钠盐类铁离子稳定剂、31wt.％浓盐酸，得到酸性稠化剂溶液，反离子盐十二烷基硫酸钠溶于水中，再将两种溶液混合，搅拌均匀，即可得到粘弹性酸基压裂液体系，数据如表1。

表1双十八烷基二甲基氯化铵酸基压裂液黏度随温度变化

温度/℃	60	70	80	90	100	110	120
								黏度/mPa·s	120	115	110	100	60	30	20

粘弹性酸基压裂液在地层中完成酸化压裂的作用后遇到接触到原油、地层水、或者天然气破胶化水，否则粘弹性物质会对地层的酸化增产效果产生负面影响。粘弹性酸基压裂液的一大特点就在于残酸破胶简单彻底，无须外加破胶剂，残酸遇烃即可破胶。

破胶实验1、

实验中选煤油做破胶剂，实验时将酸基压裂液与煤油按照不同比例混合，在60℃及90℃下搅拌60min后取出残酸压裂液测定粘度(实验温度下表观粘度＜5mPa·s即为彻底破胶)。数据如表2。

破胶实验2、

实验中加大量的水，测其黏度(实验温度下表观粘度＜5mPa·s即为彻底破胶)。数据如表3。

表2粘弹性酸基压裂液在不同温度下加入不同量煤油经60min后的黏度

煤油含量/wt.％	5	6	8	10	12
						60℃的黏度/mPa·s	4	3	2	1	1
90℃的黏度/mPa·s	1	1	0	0	0

表3粘弹性酸基压裂液在不同温度下加入不同量水后的黏度

水/wt.％	100	200	300	400	500
						60℃的黏度/mPa·s	45	24	5	1	0
90℃的黏度/mPa·s	22	12	3	0	0

从表1和图1可以看出，稠化剂双十八烷基二甲基氯化铵配制的酸基压裂液随着温度升高粘度下降，90℃时黏度达100mPa·s，能满足压裂携砂所要求粘度。

从表2可以看出，在低温60℃时，煤油含量5wt.％能满足破胶要求，双十八烷基二甲基氯化铵酸基压裂液能在60℃～90℃内彻底破胶。

从表3可以看出，双十八烷基二甲基氯化铵酸基压裂液在加入3倍水时能彻底破胶。

实施例2：

本实施例提供了一种酸基压裂液，以质量百分比计：

稠化剂：月桂酰胺丙基甜菜碱7.5wt.％

37wt.％浓盐酸：50wt.％

反离子盐：氯化钾2.5wt.％

缓蚀剂：油酸咪唑啉2.5wt.％

铁离子稳定剂：异抗坏血酸铁离子稳定剂4.5wt.％

余量为水。

具体制备过程为：

按照上述比例，常温下将月桂酰胺丙基甜菜碱加入到水中充分溶解，依次加入缓蚀剂油酸咪唑啉、异抗坏血酸铁离子稳定剂、37wt.％浓盐酸，得到酸性稠化剂溶液，反离子盐氯化钾溶于水中，再将两种溶液混合，搅拌均匀，即可得到粘弹性酸基压裂液体系，数据如表4。

表4月桂酰胺丙基甜菜碱酸基压裂液黏度随温度变化

温度/℃	60	70	80	90	100	110	120
								黏度/mPa·s	150	140	130	120	100	60	20

粘弹性酸基压裂液在地层中完成酸化压裂的作用后遇到接触到原油、地层水、或者天然气需能破胶化水，否则粘弹性物质会对地层的酸化增产效果产生负面影响。粘弹性酸基压裂液的一大特点就在于残酸破胶简单彻底，无须外加破胶剂，残酸遇烃即可破胶。

破胶实验3、

实验中选煤油做破胶剂，实验时将酸基压裂液与煤油按不同比例混合，在60℃及100℃下搅拌60min后取出残酸压裂液测定粘度(实验温度下表观粘度＜5mPa·s即为彻底破胶)。数据如表5。

破胶实验4、

实验中加大量的水，测其黏度(实验温度下表观粘度＜5mPa·s即为彻底破胶)。数据如表6。

表5粘弹性酸基压裂液在不同温度下加入不同量煤油经60min后的黏度

煤油含量/wt.％	5	6	8	10	12
						60℃的黏度/mPa·s	4	3	2	1	1
100℃的黏度/mPa·s	1	0	0	0	0

表6粘弹性酸基压裂液在不同温度下加入不同量水后的黏度

水/wt.％	100	200	300	400	500
						60℃的黏度/mPa·s	50	25	5	1	0
100℃的黏度/mPa·s	25	10	0	0	0

从表4和图2可以看出，稠化剂月桂酰胺丙基甜菜碱配制的酸基压裂液随着温度升高粘度下降，100℃时黏度达100mPa·s，能满足压裂携砂所要求粘度。

从表5可以看出，在低温60℃时，煤油含量5wt.％能满足破胶要求，月桂酰胺丙基甜菜碱酸基压裂液能在60℃～100℃内彻底破胶。

从表6可以看出，月桂酰胺丙基甜菜碱酸基压裂液在加入3倍水时能彻底破胶。

实施例3：

本实施例提供了一种酸基压裂液，以质量百分比计：

稠化剂：二十二烷基三甲基氯化铵4wt.％

31wt.％浓盐酸：75.0wt.％

反离子盐：苯甲酸钠2.5wt.％

缓蚀剂：溴化-1,4(a-辛基吡啶)丁烷2.5wt.％

铁离子稳定剂：柠檬酸铁离子稳定剂5.0wt.％

余量为水。

具体制备过程为：

按照上述比例，常温下将二十二烷基三甲基氯化铵加入到水中充分溶解，依次加入缓蚀剂溴化-1,4(a-辛基吡啶)丁烷、柠檬酸铁离子稳定剂、31wt.％浓盐酸，得到酸性稠化剂溶液，反离子盐苯甲酸钠溶于水中，再将两种溶液混合，搅拌均匀，即可得到粘弹性酸基压裂液体系，数据如表7。

表7二十二烷基三甲基氯化铵酸基压裂液黏度随温度变化

温度/℃	60	70	80	90	100	110	120
								黏度/mPa·s	180	165	150	138	124	100	60

粘弹性酸基压裂液在地层中完成酸化压裂的作用后遇到接触到原油、地层水、或者天然气需能破胶化水，否则粘弹性物质会对地层的酸化增产效果产生负面影响。粘弹性酸基压裂液的一大特点就在于残酸破胶简单彻底，无须外加破胶剂，残酸遇烃即可破胶。

破胶实验5、

实验中选煤油做破胶剂，所以实验中选煤油做破胶剂，实验时将酸基压裂液与煤油按不同比例混合，在60℃及110℃下搅拌60min后取出残酸压裂液测定粘度(实验温度下表观粘度＜5mPa·s即为彻底破胶)。数据如表8。

破胶实验6、

实验中加大量的水，测其黏度(实验温度下表观粘度＜5mPa·s即为彻底破胶)。数据如表9。

表8粘弹性酸基压裂液在不同温度下加入不同量煤油经60min后的黏度

煤油含量/wt.％	5	6	8	10	12
						60℃的黏度/mPa·s	4	3	2	1	1
110℃的黏度/mPa·s	0	0	0	0	0

表9粘弹性酸基压裂液在不同温度下加入不同量水后的黏度

水/wt.％	100	200	300	400	500
						60℃的黏度/mPa·s	60	40	5	1	0
110℃的黏度/mPa·s	25	9	0	0	0

从表7和图3可以看出，稠化剂二十二烷基三甲基氯化铵配制的酸基压裂液随着温度升高粘度下降，110℃时黏度达100mPa·s，能满足压裂携砂所要求粘度。

从表8可以看出，在低温60℃时，煤油含量5wt.％能满足破胶要求，二十二烷基三甲基氯化铵酸基压裂液能在60℃～110℃内彻底破胶。

从表9可以看出，二十二烷基三甲基氯化铵酸基压裂液在加入3倍水时能彻底破胶。

实施例4：

本实施例对比实施例1的制备方法制备酸基压裂液，以质量百分比计：

稠化剂：双十八烷基二甲基氯化铵7.5wt.％

31wt.％浓盐酸：50.0wt.％

反离子盐：十二烷基硫酸钠0.5wt.％

缓蚀剂：双环咪唑啉0.5wt.％

铁离子稳定剂：乙二胺四乙酸钠盐铁离子稳定剂1.5wt.％

余量为水。

具体制备过程为：

按照上述比例，常温下将31wt.％浓盐酸加入到水中，再依次加入缓蚀剂双环咪唑啉、乙二胺四乙酸钠盐类铁离子稳定剂、双十八烷基二甲基氯化铵，充分溶解得到酸性稠化剂溶液，反离子盐十二烷基硫酸钠溶于水中，再将两种溶液混合，搅拌均匀，即可得到粘弹性酸基压裂液体系，数据如表1 0。

表10双十八烷基二甲基氯化铵酸基压裂液不同制备过程的黏度随温度变化

温度/℃	60	70	80	90	100	110	120
								黏度/mPa·s	10	5	2	2	1	1	0

从表1和表10数据可以看出，稠化剂双十八烷基二甲基氯化铵在酸中先溶解后，不产生粘弹性酸基压裂液，而在水中先溶解能产生粘弹性酸基压裂液，因此稠化剂需要在水中充分溶解。

Claims (10)

1.一种粘弹性酸基压裂液组合物，该组合物包括：

稠化剂：2.0-7.5重量份；

31wt.％-37wt.％浓盐酸：50.0-75.0重量份；

反离子盐：0.5-2.5重量份；

缓蚀剂：0.5-2.5重量份；

铁离子稳定剂：1.5-5.0重量份。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中包括适量的水，使得各组分之和为100重量份。

3.根据权利要求1所述的组合物，以其总重量为100％计，其组分为：

稠化剂：2.0wt.％-7.5wt.％；

31wt.％-37wt.％浓盐酸：50.0wt.％-75.0wt.％；

反离子盐：0.5wt.％-2.5wt.％；

缓蚀剂：0.5wt.％-2.5wt.％；

铁离子稳定剂：1.5wt.％-5.0wt.％；

水：余量。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述稠化剂包括十六烷基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述反离子盐包括十二烷基硫酸钠、水杨酸钠、苯甲酸钠、氯化钾中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述缓蚀剂包括氯化-1,6-(a-辛基吡啶)已烷、1,3-二氯化吡啶-2羟基丙烷、溴化-1,4(a-辛基吡啶)丁烷、油酸基咪唑啉、双环咪唑啉、苯并咪唑中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述铁离子稳定剂包括柠檬酸铁离子稳定剂、乙二胺四乙酸钠盐铁离子稳定剂、异抗坏血酸铁离子稳定剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中，

所述稠化剂包括二十二烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵；

所述反离子盐包括十二烷基硫酸钠、苯甲酸钠；

所述缓蚀剂包括溴化-1,4(a-辛基吡啶)丁烷、双环咪唑啉；

所述铁离子稳定剂包括柠檬酸铁离子稳定剂、乙二胺四乙酸钠盐铁离子稳定剂。

9.一种粘弹性酸基压裂液，其是由权利要求1～8任一项所述粘弹性酸基压裂液组合物配制得到的。

10.权利要求9所述粘弹性酸基压裂液的制备方法，该方法包括步骤：

a、稠化剂溶于水中，再加入缓蚀剂、铁离子稳定剂，然后加入浓盐酸，得到酸性稠化剂液体；

b、将反离子盐溶于水，得到反离子溶液；

c、将上述酸性稠化剂液体与反离子溶混合，搅拌均匀，即可得到粘弹性酸基压裂液体系。