CN111040752B - 一种低吸附压裂液体系及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低吸附压裂液体系及其制备方法。其中，所述压裂液体系主要是由下列质量百分比的组分组成：稠化剂0.3～0.6%、交联剂0.2～0.6%、伤害控制剂0.5～1%、破胶剂0.01～0.1%、助排剂0.3～0.6%、粘土稳定剂0.3～1%、余量为水。本发明在满足正常压裂施工技术要求的前提下，通过在体系中加入配伍性好、且能够有效破坏高分子化合物稠化剂在储层岩石上的吸附特性的伤害控制剂，从而达到可靠、有效地降低岩石孔喉处吸附的高分子聚体的技术目的，尽可能的保障储层岩石上的孔喉半径少受影响、甚至不受影响，即尽可能低的降低对储层的伤害，确保储层岩石上的油气渗透通道尽可能的畅通。

Description

一种低吸附压裂液体系及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气井压裂施工用的压裂液，具体是一种低吸附、低伤害的压裂液体系，以及该压裂液体系的制备方法。

背景技术

随着油气井的持续开发，业内早已开始更多地关注低渗透油气资源的开发，在今后相当长一段时间内，低渗透油气藏的开发必将是我国增储上产的主要资源基础。

在低渗透油气藏的开发中，水力压裂技术是一项重要的增产改造技术措施。水力压裂的技术原理是，先利用高压泵组以超过地层吸液能力的排量将高粘液体泵入井内而在井底产生高压，当该压力超过井壁附近的地应力并达到岩石抗张强度时，地层产生裂缝；然后将带有支撑剂的压裂液继续泵入，裂缝将继续向前延伸，并实现支撑剂的充填；停泵后，压裂液在地层压力作用下而返排至地面，但支撑剂在裂缝闭合作用下而留在缝中，形成具有一定导流能力的支撑裂缝，从而实现油气井增产。可见，压裂液是水力压裂技术中的关键环节，其具有传递压力、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的重要作用。

理想的压裂液体系应当是在压裂施工过程中具有粘度高、配伍性好、滤失少、摩阻低、残渣少、热稳定性好、抗剪切稳定性好等特点，并且应具有、也是最重要的，在压裂后可以快速破胶、迅速返排、以及在岩石上不产生吸附的特性，从而在稳定、可靠地实现压裂技术目的的同时，对储层造成的伤害尽可能的降到最低。

然而，压裂液中的核心组分-稠化剂(包括但不限于胍胶、聚丙烯酰胺聚合物、黄原胶等)是高分子化合物，其分子链上含有大量亲水基团，这些亲水基团会与岩石表面的亲水基团形成氢键，导致稠化剂的分子会滞留在岩石的表面，滞留在岩石表面的高分子化合物的分子会通过分子间作用力而“抓住”溶液中的其它相应分子，在滞留点附近形成团状或膜状的高分子聚体，这些高分子聚体不可避免的会堵塞岩石中的孔喉，若不能有效地降低压裂过程在岩石孔喉处所吸附形成的高分子聚体堵塞物，则会对岩石中的油气渗透通道造成很大的影响，进而影响压裂效果和油气井产量。

目前，业内对压裂过程中在岩石孔喉处所吸附形成的高分子聚体堵塞物基本没有行之有效的解决措施。

中国专利文献中公开了名称为“一种低伤害小分子瓜胶压裂液”(公开号CN102352233 A，公开日2012年02月15日)的技术，其利用小分子瓜胶分子量较小的特点，在压裂施工结束后稠化剂分子链被氧化剂打断后形成更小的分子链，从而一方面可以减少胍胶的加入量，另一方面可以使得进入地层的稠化剂分子尽可能的返排出地层，以减少对地层的伤害。但是，基于业内对低渗致密储层孔喉及流体特征的研究(参见《石油实验地质》，2014年,36卷，第1期披露的“川西新场须四段致密砂岩储层微观孔喉与可动流体变化特征”)、以及对聚合物吸附滞留规律的研究(参见《石油与天然气化工》，2011年,40卷，第6期披露的“聚合物吸附滞留规律及性能变化研究”)，发现压裂液在致密储层中的伤害主要是因为高分子聚体在岩石孔喉发生吸附作用，而导致岩石孔喉半径减小，这是压裂液在低渗储层伤害的主要来源。因而，该技术虽然减少了高分子稠化剂-胍胶的加入量、并提高了其返排量，但是，其并不能破坏压裂液中高分子化合物的稠化剂在储层岩石上的吸附堵塞，亦就不能有效地降低岩石孔喉处吸附的高分子聚体的技术问题，从而不能有效地改善储层的油气渗透通道环境。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述压裂液中高分子化合物的稠化剂易在储层岩石上的吸附特性、以及现有压裂液技术的不足，提供一种能够有效破坏压裂液中高分子化合物的稠化剂在储层岩石上的吸附，以有效地降低岩石孔喉处吸附的高分子聚体，尽可能低的降低对储层伤害的压裂液体系，以及该压裂液体系的制备方法。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是，一种低吸附压裂液体系，所述压裂液体系主要是由下列质量百分比的组分组成：

所述稠化剂为胍胶、聚丙烯酰胺聚合物和/或黄原胶。

所述交联剂为甘露糖醇硼络合物。

所述伤害控制剂为谷氨酸和/或甘氨酸。

所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

所述助排剂为十二烷基硫酸钠。

所述粘土稳定剂为氯化钾和/或氯化铵。

一种上述低吸附压裂液体系的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：

步骤1.将部分水加入到反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将稠化剂加入到反应釜内的水中，持续搅拌至稠化剂在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将伤害控制剂和粘土稳定剂分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌至伤害控制剂和粘土稳定剂在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将助排剂加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将交联剂和破胶剂分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

所述反应釜为搪瓷反应釜。

步骤4中补加水水量为步骤1中加水水量的55～65％。

步骤2中的持续搅拌时间至少为10分钟。

步骤3中的持续搅拌时间至少为10分钟。

本发明的有益技术效果是：上述压裂液体系在满足正常压裂施工技术要求的前提下，通过在体系中加入配伍性好、且能够有效破坏高分子化合物稠化剂在储层岩石上的吸附特性的伤害控制剂(即谷氨酸和/或甘氨酸)，从而达到可靠、有效地降低岩石孔喉处吸附的高分子聚体的技术目的，尽可能的保障储层岩石上的孔喉半径少受影响、甚至不受影响，即尽可能低的降低对储层的伤害，确保储层岩石上的油气渗透通道尽可能的畅通。

具体实施方式

本发明涉及油气井压裂施工用的压裂液，具体是一种低吸附、低伤害的压裂液体系，以及该压裂液体系的制备方法，下面以多个实施例对本发明的技术内容进行详细说明。

实施例1

本发明以配制100kg为例，主要是由下列组分组成：胍胶0.3kg、黄原胶0.1kg、甘露糖醇硼络合物0.2kg、谷氨酸0.5kg、氯化铵0.3kg、十二烷基硫酸钠0.3kg、过硫酸铵0.01kg、水98.29kg。

上述压裂液体系的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将水分为两部分，一部分作初加之用，另一部分作补加之用；

将作为初加之用的水约60kg加入到搪瓷反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将胍胶和黄原胶分别加入到反应釜内的水中，持续搅拌约10分钟，至胍胶和黄原胶在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将谷氨酸和氯化铵分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌约10分钟，至谷氨酸和氯化铵在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将十二烷基硫酸钠加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水约38.29kg补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将甘露糖醇硼络合物和过硫酸铵分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

实施例2

本发明以配制100kg为例，主要是由下列组分组成：聚丙烯酰胺聚合物0.6kg、甘露糖醇硼络合物0.6kg、甘氨酸0.8kg、过硫酸铵0.05kg、十二烷基硫酸钠0.5kg、氯化钾0.8kg、水96.65kg。

上述压裂液体系的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将水分为两部分，一部分作初加之用，另一部分作补加之用；

将作为初加之用的水约60kg加入到搪瓷反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将聚丙烯酰胺聚合物加入到反应釜内的水中，持续搅拌约15分钟，至聚丙烯酰胺聚合物在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将甘氨酸和氯化铵分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌约15分钟，至谷氨酸和氯化钾在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将十二烷基硫酸钠加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水约36.65kg补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将甘露糖醇硼络合物和过硫酸铵分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

实施例3

本发明以配制100kg为例，主要是由下列组分组成：胍胶0.1kg、黄原胶0.2kg、甘露糖醇硼络合物0.3kg、谷氨酸0.3kg、甘氨酸0.7kg、过硫酸铵0.1kg、十二烷基硫酸钠0.6kg、氯化铵1kg、水96.7kg。

上述压裂液体系的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将水分为两部分，一部分作初加之用，另一部分作补加之用；

将作为初加之用的水约60kg加入到搪瓷反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将胍胶和黄原胶分别加入到反应釜内的水中，持续搅拌约10分钟，至胍胶和黄原胶在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将谷氨酸、甘氨酸和氯化铵分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌约10分钟，至谷氨酸、甘氨酸和氯化铵在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将十二烷基硫酸钠加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水约36.7kg补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将甘露糖醇硼络合物和过硫酸铵分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

实施例4

本发明以配制100kg为例，主要是由下列组分组成：胍胶0.4kg、甘露糖醇硼络合物0.4kg、谷氨酸0.4kg、甘氨酸0.4kg、过硫酸钾0.05kg、十二烷基硫酸钠0.6kg、氯化钾0.7kg、水97.05kg。

上述压裂液体系的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将水分为两部分，一部分作初加之用，另一部分作补加之用；

将作为初加之用的水约60kg加入到搪瓷反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将胍胶加入到反应釜内的水中，持续搅拌约10分钟，至胍胶在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将谷氨酸、甘氨酸和氯化铵分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌约10分钟，至谷氨酸、甘氨酸和氯化铵在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将十二烷基硫酸钠加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水约37.05kg补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将甘露糖醇硼络合物和过硫酸钾分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

实施例5

本发明以配制100kg为例，主要是由下列组分组成：胍胶0.2kg、聚丙烯酰胺聚合物0.3kg、甘露糖醇硼络合物0.5kg、甘氨酸0.6kg、过硫酸钾0.03kg、十二烷基硫酸钠0.4kg、氯化钾0.3kg、氯化铵0.2kg、水97.47kg。

上述压裂液体系的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将水分为两部分，一部分作初加之用，另一部分作补加之用；

将作为初加之用的水约60kg加入到搪瓷反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将胍胶和聚丙烯酰胺聚合物分别加入到反应釜内的水中，持续搅拌约12分钟，至胍胶和聚丙烯酰胺聚合物在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将甘氨酸、氯化钾和氯化铵分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌约10分钟，至甘氨酸、氯化钾和氯化铵在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将十二烷基硫酸钠加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水约37.47kg补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将甘露糖醇硼络合物和过硫酸钾分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

实施例6

本发明以配制100kg为例，主要是由下列组分组成：胍胶0.2kg、聚丙烯酰胺聚合物0.1kg、黄原胶0.3kg、甘露糖醇硼络合物0.4kg、谷氨酸0.7kg、过硫酸钾0.06kg、十二烷基硫酸钠0.5、氯化铵0.5kg、水97.24kg。

上述压裂液体系的制备方法，包括下列步骤：

步骤1.将水分为两部分，一部分作初加之用，另一部分作补加之用；

将作为初加之用的水约60kg加入到搪瓷反应釜中；

步骤2.在搅拌状态下，将胍胶、聚丙烯酰胺聚合物和黄原胶分别加入到反应釜内的水中，持续搅拌约15分钟，至胍胶、聚丙烯酰胺聚合物和黄原胶在水中完全溶解；

步骤3.在搅拌状态下，将谷氨酸和氯化铵分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌约15分钟，至谷氨酸和氯化铵在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4.将十二烷基硫酸钠加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水约37.24kg补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5.在施工使用前，将甘露糖醇硼络合物和过硫酸钾分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

上述实施例1、2、3和4制得的压裂液与常规胍胶压裂液进行了驱替岩心后渗透率的对比试验，对比数据见表1所示。

表1上述实施例1、2、3和4制得的压裂液与常规胍胶压裂液的驱替岩心后渗透率对比试验数据表

由表1可以看出，本发明的、含有伤害控制剂的压裂液体系，驱替岩心后的渗透率明显高于不含伤害控制剂的常规胍胶压裂液体系。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种低吸附压裂液体系，其特征在于，所述压裂液体系主要是由下列质量百分比的组分组成：

稠化剂 0.3～0.6%、

交联剂 0.2～0.6%、

伤害控制剂 0.5～1%、

破胶剂 0.01～0.1%、

助排剂 0.3～0.6%、

粘土稳定剂 0.3～1%、

余量为水；

所述稠化剂为胍胶、聚丙烯酰胺聚合物和/或黄原胶；

所述伤害控制剂为谷氨酸和/或甘氨酸。

2.根据权利要求书1所述低吸附压裂液体系，其特征在于，所述交联剂为甘露糖醇硼络合物。

3.根据权利要求书1所述低吸附压裂液体系，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

4.根据权利要求书1所述低吸附压裂液体系，其特征在于，所述助排剂为十二烷基硫酸钠。

5.根据权利要求书1所述低吸附压裂液体系，其特征在于，所述粘土稳定剂为氯化钾和/或氯化铵。

6.一种权利要求1所述低吸附压裂液体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤：

步骤1. 将部分水加入到反应釜中；

步骤2. 在搅拌状态下，将稠化剂加入到反应釜内的水中，持续搅拌至稠化剂在水中完全溶解；

步骤3. 在搅拌状态下，将伤害控制剂和粘土稳定剂分别加入到步骤2的溶液中，持续搅拌至伤害控制剂和粘土稳定剂在步骤2的溶液中完全分散；

步骤4. 将助排剂加入到步骤3的溶液中，并将剩余的另部分水补加到反应釜中，搅拌均匀即得基液；

步骤5. 在施工使用前，将交联剂和破胶剂分别加入到步骤4的基液中，搅拌均匀即得低吸附压裂液体系。

7.根据权利要求6所述低吸附压裂液体系的制备方法，其特征在于，所述反应釜为搪瓷反应釜。

8.根据权利要求6所述低吸附压裂液体系的制备方法，其特征在于，步骤4中补加水水量为步骤1中加水水量的55～65%。