CN113736441A - 一种可实时变粘的抗温抗盐压裂液及其一体化应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实时变粘的抗温抗盐压裂液及其一体化应用方法。采用一种含有多种压裂功能助剂的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂混配形成具备优良悬砂、防膨、防水锁性能并且可实时变粘的抗温抗盐压裂液，即解决了常规乳液型稠化剂有效物含量低、溶胀速度慢、稳定性差、功能单一、乳化严重等一系列的问题，又保证了压裂液所需具备的综合性能，同时，通过对悬浮乳液型主剂的相关性能测试，确定了现场施工时添加剂泵入量与配液水类型、施工排量以及设计要求的压裂液粘度之间的关系，从而建立了一体化应用方法，大大提高了在线压裂施工、一体化压裂施工的操作性以及可靠性，表现出良好的现场适用性、高效性以及经济性。
Description
技术领域
本发明涉及油气藏增产技术领域，尤其是一种可实时变粘的抗温抗盐压裂液及其一体化应用方法。
背景技术
在压裂过程中除稠化剂外还须配备其它助剂如粘土稳定剂、助排剂、高温稳定剂、防水锁剂等，以满足压裂液所需要的性能，从而保证施工顺利、减小油气层损害。随着“井工厂”，压裂“工业化”的不断推进，一体化压裂液体系也不断得以现场实施，通过对混砂车上稠化剂加量的优化，实现在不同的施工阶段采用不同粘度压裂液的目的，最终实现一体化压裂施工，可操作性强，降低施工的复杂性，并且降低施工成本。
近年来，如何制备一种满足油气田安全环保要求、性能良好的压裂液助剂成为我们亟需解决的问题，而以乳液型稠化剂和悬浮分散型稠化剂为主的压裂液体系已经成为在线压裂施工、一体化压裂施工研究的热点。目前，国内外对乳液型聚合物压裂液进行的研究也取得了一些成果，专利CN103013488B公开的滑溜水压裂液减阻剂(微乳液聚合物)具有稳定性好、溶解速度快、使用方便、减阻效果显著等特点，适用于滑溜水压裂技术，并且已经应用于现场压裂作业，取得了良好的增产效果。该专利证实了反相微乳液聚合物作为压裂液减阻剂的可行性及显著效果，但未进一步提出其作为高粘度携砂压裂液的可能性。
专利CN104449649B将疏水缔合聚合物稠化剂配制成高浓度油包水乳液态稠化剂，并于施工现场通过混配器进行连续混配或在线施工，较大程度降低了工艺难度及生产成本，同时减小了环境污染。虽然在一定程度上解决了施工上的问题，但体系中引入大量的乳化剂，大大提高了压裂液对油层伤害的可能性，并且稠化剂固相含量低，稳定性差(15天)；中国专利申请CN202011058758.2公开了一种压裂液用聚合物悬浮乳液及配制方法，将稠化剂粉末通过一定方法悬浮于矿物油中得到一种悬浮乳液，并测试了液体的溶解性、稳定性、携砂性以及降阻性能，虽然在常温、较低矿化度下(3.3万ppm)显示性能良好，但并未公开其耐温性能、高温悬砂性能、现场实施方法以及现场应用情况等，表现出主要性能不突出、功能单一，现场操作性有待解决等问题；中国专利申请CN202010096527.4公开了一种一体化压裂施工中稠化剂的添加方法，提到了一种乳液稠化剂的制备，但未公开乳液的性能，尤其提出了一体化施工流程，但实施流程太简单、片面，缺少针对体系性能而制定的***、全面的施工控制方法。
总结而言，现有的乳液型稠化剂在有效物含量、液体成本、长期稳定性上都各有所长，压裂液体系在耐温、耐盐性能方面以及现场施工控制等问题上也存在很多缺点，虽然现场施工报道很多，但大多数都是完成了一体化压裂的形式，其压裂液性能大幅度缩减，有待进一步的改进优化。
发明内容
本发明的目的是提供一种可实时变粘的抗温抗盐压裂液及其一体化应用方法。
本发明提供的可实时变粘的抗温抗盐压裂液，其核心组分为悬浮乳液型主剂。当配制滑溜水压裂液时，由如下质量百分比的组分构成：悬浮乳液型主剂0.03％～0.4％、破胶剂0～0.03％，其余组分为配液水。当配制凝胶/冻胶压裂液时，由如下质量百分比的组分构成：悬浮乳液型主剂0.4％～2.1％、辅剂0～1.0％、破胶剂0.02％～0.1％、其余组分为配液水。
所述悬浮乳液型主剂由如下质量百分比的组分构成：溶剂17.5～47％、油相增粘剂0.5～2.0％、悬浮分散剂0.5～1.5％、防水锁剂3～5％、助排剂4～6％、高温稳定剂2～3％、粘土稳定剂6～8％、稠化剂37～57％。具体制备方法如下：
S1：设置反应釜温度30～35℃，在搅拌条件下，向反应釜中加入溶剂、油相增粘剂、悬浮分散剂，持续搅拌并开启高剪切乳化机进行均质剪切循环60～80min，使溶剂与各组分充分混合作用，得到悬浮液基液。
S2：停止加热和剪切乳化，高速搅拌，由反应釜自带隔膜泵向与反应釜连通的胶体磨中泵入悬浮液基液，并在胶体磨上端添加高温稳定剂、防水锁剂、助排剂、粘土稳定剂和稠化剂，使液体和原料通过胶体磨混合、研磨、剪切循环后回到反应釜中，循环搅拌150min～180min，形成悬浮乳液型主剂。
所述溶剂为5号白油、7号白油、10号白油、环烷基油、氯化石蜡、二氯甲烷、脱芳烃溶剂油、航空煤油中的一种或两种的混合，优选为7号白油、质量比为4:3的7号白油与二氯甲烷混合物、环烷基油中的一种。
所述油相增粘剂为白油增稠剂、聚氨酯油性增稠剂、单硬脂酸甘油酯、甘油山嵛酸酯/二十酸酯、油基提切剂中的一种，优选为白油增稠剂和油基提切剂的一种。所述油基提切剂优选为荆州嘉华科技公司的产品HIRHEO油基提切剂。
所述悬浮分散剂为钠基改性有机土、亲水型气相亲水型气相二氧化硅、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物、苯乙烯-丙烯酸十六酯共聚物悬浮剂、脂肪酸蔗糖甘油酯中的一种，所述钠基改性有机土为湖北嘉华科技生产，产品代号HIVIS；所述亲水型气相二氧化硅的粒径为20-40μm；
所述防水锁剂为甲醇、乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、丙二醇苯醚中的一种，优选为乙二醇单丁醚，此处选用乙二醇单丁醚还有另一作用，可以提高油相粘度或静切力。
所述助排剂为非离子型全氟辛基聚氧乙烯醚表面活性剂。
所述高温稳定剂为硫代硫酸钠或硫代硫酸钾的一种。
所述粘土稳定剂为氯化钾和氯化钙等比例的混合物。
所述稠化剂为部分水解聚丙烯酰胺、清洁压裂液稠化剂BCG-1、海水基压裂液稠化剂BCG-1HS中的一种；稠化剂优选的质量百分比为40～50％。
所述辅剂为有机硼交联剂、有机锆交联剂或稠化增效剂的一种。优选的是，所述辅剂为成都佰椿石油公司生产，产品包括有机硼交联剂B-160B、有机硼交联剂CYB-160、有机硼交联剂HT-BC120、有机硼交联剂HT-BC180、有机锆/钛交联剂B-180G，粘度增效剂直链阴离子表面活性B-55、B-55S，结构增强剂B-99。进一步的，当悬浮乳液型主剂中的压裂液稠化剂组分选用部分水解聚丙烯酰胺时，辅剂选用有机硼/锆交联剂，优选为有机硼交联剂HT-BC180；当悬浮乳液型主剂中的压裂液稠化剂组分选用多元共聚型高分子聚合物稠化剂时，辅剂选用粘度增效剂B-55、B-55S，结构增强剂B-99。
所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
采用上述的可实时变粘的抗温抗盐压裂液进行一体化应用的方法，步骤如下：
S1、采用混砂车从储液罐中吸入配液用水进入混砂罐，然后以排量Q3向混砂罐中泵入悬浮乳液型主剂，由液体添加剂泵以排量Q4向混砂罐中泵入辅剂，由混砂车干粉添加剂泵以排量Q5向混砂罐中添加破胶剂。
S2、各物料在混砂罐中搅拌均匀形成高粘度的压裂液，携带支撑剂以排量Q1通过加砂端压裂车后排出到地面的液体分配器。
S3、供液撬从储液罐中吸入配液用水，并以排量Q2通过打水端压裂车后排出到地面的液体分配器。
S4、高粘度压裂液与打水端压裂车排出的水在地面液体分配器中混合形成所需粘度的压裂液后，以排量Q1+Q2通过井口压入地层。
上述应用方法过程中，各排量的控制关系满足以下计算公式：
Q3＝10K0R1*R2*(Q1+Q2)…………………………………(式1)
式中：
Q1为加砂端压裂车排出排量，m3/min；
Q2为打水端压裂车排出排量，m3/min；
Q3为悬浮乳液型主剂的泵入排量，L/min；
Q4为辅剂的泵入排量，L/min；
Q5为破胶剂的添加速度，kg/min；
η为设计或现场指挥要求的压裂液基液表观粘度，mPa.s；
R1为压裂液粘度变化因子；
R2为水质影响修正系数；
K0为现场悬浮乳液型主剂实际泵入排量的修正范围；
K1为辅剂加量修正系数；
K2为破胶剂加量修正系数。
所述抗温抗盐压裂液中各组分质量百分含量如下：悬浮乳液型主剂0.03％～2.1％、辅剂0～1.0％、破胶剂0～0.1％、其余为配液水。
优选的是，当悬浮乳液型主剂中稠化剂为部分水解聚丙烯酰胺时，
当稠化剂为清洁压裂液稠化剂BCG-1时，
当稠化剂为海水基压裂液稠化剂BCG-1HS时，
优选的是，当采用清水配液时R2取值为1；当采用地层返排液或海水时，R2根据测试情况确定取值范围1～1.8。
优选的是，当η要求在0～21mPa.s时，K0取值为0.9～1.1；当η要求在22～45mPa.s时，K0取值为0.93～1.08；当η要求在46～96mPa.s时，K0取值为0.95～1.05。K0，在现场施工允许的一个范围，泵的排量不可能绝对精确的，都有波动。
当η要求在0～21mPa.s时，K1取值为0；当η要求在22～45mPa.s时，K1取值为2/3；当η要求在46～96mPa.s时，K1取值为1。
当η要求在0～21mPa.s时，K2取值为0；当η要求在22～96mPa.s且Q4＝0时，K2取值为1/3；当η要求在22～96mPa.s且Q4≠0时，K2取值为1/2。
本发明的应用方法中各压裂液组分的排量计算公式中，计算时均采用无量纲数值。压裂过程中，根据实际情况取对应的修正系数，然后分别按照公式1、公式2、公式3计算Q3、Q4、Q5。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
(1)本发明采用的压裂液体系可采用清水或处理过的地层返排液甚至是海水配制，在水中迅速分散、溶胀，低用量下配制的液体具有优良的降阻效果，而超过一定用量时，能够形成一种具有强大空间结构的流体，并且施工工艺简单易操作，有利于一体化压裂施工和水资源的重复利用，也降低了压裂成本。
(2)可实时变粘的抗温抗盐压裂液具有压裂液所应有的综合性能，并且抗温抗盐性能、携砂性能突出，适用于30℃～170℃的油气储层改造。
(3)根据压裂液性能优化了各组分现场用量及过程控制程序，形成的压裂液体系一体化应用方法具有数据计算全面可靠、添加程序可操作性强等特点。
(4)由于体系具有的综合性能和一体化应用方法的准确控制，本发明适合井工厂、非常规油气藏(页岩气、煤层气)的大规模一体化压裂施工。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1、本发明的一体化应用方法流程示意图。
图2、实施例4可实时变粘的抗温抗盐压裂液流变测试曲线(150℃)。
图3、实施例5可实时变粘的抗温抗盐压裂液流变测试曲线(170℃)。
图4、实施例6可实时变粘的抗温抗盐压裂液流变测试曲线(170℃)。
图5、应用施工例1中可实时变粘的抗温抗盐压裂液一体化压裂施工曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
若未特别指出，实施例中涉及到的百分号“％”均为质量百分比。
如图1所示，本发明提供的一体化应用方法采用在线施工的模式，通过在压裂施工过程中向混砂车的混砂罐泵入一定比例的悬浮乳液型主剂、辅剂以及破胶剂，以满足不同压裂阶段对压裂液的粘度要求，或者根据现场指挥人员指令调整。实施流程图及具体应用方法步骤如下：
S1：混砂车从储液罐中吸入配液用水进入混砂罐，由专用的隔膜泵以排量Q3向混砂罐中泵入悬浮乳液型主剂，并根据实际情况，由混砂车的液体添加剂泵以排量Q4向混砂罐中泵入辅剂，由混砂车干粉添加剂泵以排量Q5向混砂罐中添加破胶剂；
S2：添加剂在混砂罐中搅拌均匀，形成较高粘度的压裂液，携带支撑剂并以排量Q1通过加砂端压裂车后排出到地面的液体分配器；
S3：供液撬从储液罐中吸入配液用水，并以排量Q2通过打水端压裂车后排出到地面的液体分配器；
S4：加砂端压裂车排出的高粘度压裂液与打水端压裂车排出的水在地面液体分配器中混合形成要求粘度的压裂液，并以排量Q1+Q2通过井口压入地层。
测试悬浮乳液型主剂在不同用量下以及不同水质中溶胀性能，为现场一体化应用提供准确的实验数据支撑，从而确定计算公式中各个修正系数，完善各剂添加程序和一体化应用方法。模拟在线压裂施工过程，悬浮压裂液主剂在混砂罐内开始溶胀起粘后供液给压裂车，过程控制在5min以内，因此为保证液体泵注性能，测试时以液体在5min时基液粘度不超过96mPa.s为标准(本压裂液体系基液为粘弹性结构流体，表观粘度不宜配制过高)，严格控制悬浮乳液型主剂的用量。
实施例1
选取的悬浮乳液型主剂，其制备方法如下：
S1：设置反应釜温度35℃，在低速搅拌(300r/min)条件下，向反应釜中加入15％的10号白油和20％的二氯甲烷、1.5％的油基提切剂、1.0％的亲水型气相二氧化硅，持续搅拌并开启反应釜配备的高剪切乳化机(转速2800r/min)进行均质剪切循环80min，使各组分充分作用并混合均匀，形成浅黄色的油状粘稠液体，即为悬浮液基液。
S2：停止加热，开启搅拌器高速搅拌(搅拌速率为500r/min)，由反应釜自带隔膜泵向与反应釜连通的胶体磨中泵入悬浮液基液，并在胶体磨(磨盘间隙调节范围选择0.15mm～0.18mm)上端添加2％的硫代硫酸钠、4％乙二醇单丁醚、4％的非离子型全氟辛基聚氧乙烯醚表面活性剂、4％的氯化钾、4％的氯化钙和44.5％的部分水解聚丙烯酰胺，使液体和原料通过胶体磨混合、研磨、剪切循环后回到反应釜中，循环搅拌180min，形成稳定、均匀的悬浮乳液型主剂，编号BC-XF17-4。
采用清水配制成一系列不同悬浮乳液型主剂含量的压裂液基液，测试压裂液基液表观粘度。根据粘度数据作图(粘度为纵坐标、悬浮乳液型主剂含量为横坐标)得到悬浮乳液型主剂的溶胀曲线。对曲线进行多项式拟合，数据处理，得到指定粘度下悬浮乳液型主剂的用量公式，从而得到压裂液的粘度变化因子R1以及水质影响修正系数R2。悬浮液型主剂包含部分水解聚丙烯酰胺，R1为
采用清水配液，R2取值为1。
采用制备的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂和清水水配制可实时变粘的抗温抗盐压裂液，优选的一种组分重量百分比如下表：
实施例2
选取的悬浮乳液型主剂，其制备方法如下：
S1：设置反应釜温度35℃，在低速搅拌(300r/min)条件下，向反应釜中加入40％的环烷基油、2％的白油增稠剂、1％的钠基改性有机土，持续搅拌并开启反应釜配备的高剪切乳化机(转速2800r/min)进行均质剪切循环60min，使各组分充分作用并混合均匀，形成浅黄色的油状粘稠液体，即为悬浮液基液；
S2：停止加热，开启搅拌器高速搅拌(搅拌速率为500r/min)，由反应釜自带隔膜泵向与反应釜连通的胶体磨中泵入悬浮液基液，并在胶体磨(磨盘间隙调节范围选择0.15mm～0.18mm)上端添加3％的硫代硫酸钾、5％乙二醇单丁醚、6％的非离子型全氟辛基聚氧乙烯醚表面活性剂、3％的氯化钾、3％的氯化钙和37％的清洁压裂液稠化剂BCG-1，使液体和原料通过胶体磨混合、研磨、剪切循环后回到反应釜中，循环搅拌160min，形成稳定、均匀的悬浮乳液型主剂，编号BC-XF17-5。具有优良的耐盐性能、溶胀性能及耐温性能，可采用清水或地层返排液配制压裂液并进行一体化施工。
分别制成一系列不同悬浮乳液型主剂含量的压裂液基液，测试压裂液基液表观粘度。根据粘度数据作图(粘度为纵坐标、悬浮乳液型主剂含量为横坐标)得到悬浮乳液型主剂的溶胀曲线。对曲线进行多项式拟合，数据处理，得到指定粘度下悬浮乳液型主剂的用量公式，从而得到压裂液的粘度变化因子R1以及水质影响修正系数R2。悬浮液型主剂包含清洁压裂液稠化剂BCG-1，R1为
R2随配液水矿化度的变化而变化，取值范围为1.0～1.8，具体数值根据现场应用时小样测试结果而定。
采用制备的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂配制可实时变粘的抗温抗盐压裂液，当配液水为清水时，一种优选的组分重量百分比如下表：
采用制备的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂配制可实时变粘的抗温抗盐压裂液，当配液水为地层返排液(矿化度为38000ppm)时，一种优选的组分重量百分比如下表：
实施例3
选取的悬浮乳液型主剂，其制备方法如下：
S1：设置反应釜温度30℃，在低速搅拌(300r/min)条件下，向反应釜中加入15％的7号白油和15％的氯化石蜡、1.5％的HIRHEO油基提切剂、1.5％的脂肪酸蔗糖甘油酯，持续搅拌并开启反应釜配备的高剪切乳化机(转速2800r/min)进行均质剪切循环60min，使各组分充分作用并混合均匀，形成浅黄色的油状粘稠液体，即为悬浮液基液；
S2：停止加热，开启搅拌器高速搅拌(搅拌速率为500r/min)，由反应釜自带隔膜泵向与反应釜连通的胶体磨中泵入悬浮液基液，并在胶体磨(磨盘间隙调节范围选择0.15mm～0.18mm)上端添加2％的硫代硫酸钠、3％的三乙二醇单丁醚、4％的非离子型全氟辛基聚氧乙烯醚表面活性剂、3％的氯化钾、3％的氯化钙和52％的海水基压裂液稠化剂BCG-1HS，使液体和原料通过胶体磨混合、研磨、剪切循环后回到反应釜中，循环搅拌150min，形成稳定、均匀的悬浮乳液型主剂，编号BC-XF17-6。可采用清水、高矿化度水、海水以及地层返排液配制并进行一体化压裂施工。
采用地层返排液矿化度为38000ppm，模拟盐水矿化度为60000ppm，模拟海水矿化度为90000ppm。分别制成一系列不同悬浮乳液型主剂含量的压裂液基液，测试压裂液基液表观粘度。根据粘度数据作图(粘度为纵坐标、悬浮乳液型主剂含量为横坐标)得到悬浮乳液型主剂的溶胀曲线。对曲线进行多项式拟合，数据处理，得到指定粘度下悬浮乳液型主剂的用量公式，从而得到压裂液的粘度变化因子R1以及水质影响修正系数R2。悬浮液型主剂包含海水基压裂液稠化剂BCG-1HS，R1为
随配液水矿化度的变化而变化，取值范围为1.0～1.8，具体数值根据现场应用时小样测试结果而定。
采用制备的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂配制可实时变粘的抗温抗盐压裂液，当配液水为清水时，一种优选的组分重量百分比如下表：
采用制备的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂配制可实时变粘的抗温抗盐压裂液，当配液水为地层返排液(矿化度为38000ppm)时，一种优选的组分重量百分比如下表：
采用制备的悬浮乳液型主剂与辅剂、破胶剂配制可实时变粘的抗温抗盐压裂液，当配液水为模拟海水(矿化度90000ppm)时，一种优选的组分重量百分比如下表：
备注:模拟海水主要离子和总矿化度为：2820mg/LCa2+、2620mg/LMg2+、27600mg/LNa+、4780mg/LK+、3480mg/LSO4 2-、304mg/LHCO3 -、39400mg/LCl-，总矿化度90000mg/L。
实施例4
采用实施例1模拟一体化施工，清水配液，形成的滑溜水压裂液配方组分及用量见下。
可根据压裂施工时油压或套压的变化情况和压裂液携带支撑剂比例的情况，适当调整悬浮乳液型稠化剂的用量来调整压裂液粘度，合理控制加砂进程，当使用高粘度的滑溜水时，尽量配套使用部分破胶剂，有利于压裂液的破胶返排。
采用实施例1模拟一体化施工，清水配液，形成的一种抗150℃的交联冻胶压裂液配方组分及用量见下。
通过现场一体化压裂施工条件及流程，采用在线施工模拟配制压裂液，并严格控制压裂液基液粘度以保证其泵注性能(所以悬浮乳液型主剂用量最高为1.4％)，配液前准备好RS6000流变仪开机并设置好测试参数(测试温度150℃、剪切速率170s-1→510s-1→170s-1、测试时间2h)。
取配液水倒入混调器中，设置一定搅拌速率，然后向配液水中加入设计比例的悬浮乳液主剂，时刻注意混调器中液体旋涡闭合情况，并适量调节转速，当搅拌5min后，向溶液中加入辅剂(有机硼交联剂HT-BC180)，搅拌均匀后，马上取80ml压裂液转入RS6000流变仪圆筒***中，放入转子、密封并装好流变仪开始测试，测试结果见图2。
测试表明该交联冻胶压裂液的抗温能力可达150℃。压裂液经过510s-1的高速剪切(模拟油管剪切速率)时液体粘度低，但当剪切速率降至170s-1(压裂液通过炮眼进入地层)后粘度又迅速上升，压裂液随着温度的上升缓慢交联，并在一定温度时有个二次交联过程，即预防了高粘冻胶在管道内的摩阻，又能保证压裂液在高温高剪切下的稳定性能，经过120min后压裂液粘度保持在100mPa·s左右，说明其抗温抗剪切性能优良。
实施例5
采用实施例2模拟一体化施工，可采用清水、地层返排液(矿化度38000ppm)配制，形成清洁的滑溜水压裂液配方组分及用量见下。
不管采用那种配液水施工，压裂液表观粘度可以通过调整悬浮乳液型稠化剂的用量来实现，并且若需要高粘度的滑溜水，还可通过辅剂(粘度增效剂B-55、粘度增效剂B-55S)的配套使用来实现，粘度和结构同时提升，大大提高了压裂液的携砂性能，当使用高粘度的滑溜水时，需要配套使用部分破胶剂，利于压裂液的破胶返排。
采用实施例2模拟一体化压裂施工，清水配液，形成的一种抗170℃的清洁压裂液配方组分及用量见下表。
采用实施例2模拟一体化压裂施工，现场取样的地层返排液配液，形成的一种抗170℃的返排液基清洁压裂液配方组分及用量见下表。
实施例5-2、5-3抗温抗剪切测试结果见图3。
从粘度-时间曲线可以看出，利用清水、地层返排液配制压裂液并进行在线施工时，该压裂液同样具有溶胀速度快，抗温抗剪切性能优良等特点，高温剪切过程中都存在稠化剂不断溶胀、与辅剂作用键破坏并又不断结合的过程，测试曲线表现出粘度的上升下降，但压裂液最终粘度都稳定在30mPa.s左右，说明压裂液即使是采用高矿化度的返排液配液完全能满足170℃储层的施工要求。
实施例6
采用实施例3模拟一体化施工，可采用清水、地层返排液(矿化度38000ppm)或海水配制，形成的高抗盐滑溜水压裂液配方组分及用量见下。
采用模拟海水配制时，稠化剂溶胀速度较慢，要比使用其它配液水时用量大，但压裂液在5min以内也能满足一体化施工的粘度要求，并且还可通过辅剂(粘度增效剂B-55、粘度增效剂B-55S以及结构增强剂B-99)的配套使用来实现粘弹性的提升，大大提高压裂液的携砂性能，同理，当使用高粘度的滑溜水时，需要配套使用部分破胶剂，利于压裂液的破胶返排。
采用实施例3模拟一体化压裂施工，现场取样的地层返排液(矿化度38000ppm)配液，形成一种抗抗温抗盐压裂液(耐温170℃)的配方组分及用量见下表。
采用实施例3模拟一体化压裂施工，模拟海水(矿化度为90000ppm)配液，形成一种抗抗温抗盐海水基压裂液(耐温170℃)的配方组分及用量见下表。
实施例6-2、6-3抗温抗剪切测试结果见图4。
测试结果表明，即使采用模拟海水配液，主剂用量提高(但基液粘度控制在96mPa.s以内)，压裂液耐温测试最终粘度稳定在30mPa.s左右，说明配制的海水基压裂液能满足170℃储层的施工要求。
实施例7
本发明提供的可实时变粘的抗温抗盐压裂液破胶测试：
采用实施例4、5、6中部分压裂液进行破胶(滑溜水破胶温度统一按120℃考虑)，测试破胶液相关数据，实验结果见下表。数据表明：低粘度滑溜水压裂液无需破胶剂，而高粘度滑溜水、交联冻胶或弱凝胶压裂液在4h内完全破胶，
随悬浮乳液型主剂用量的增加，组分中含有的稠化剂、助排剂都相应增加，因此表现出残渣含量升高、表面张力降低的趋势，但两者都保持在较低的范围内，而高粘度滑溜水、交联冻胶或弱凝胶压裂液由于具有表面活性的辅剂的配套使用，进一步降低了压裂液破胶液的表面张力，低至24mN/m以下，有利于破胶液的快速返排，降低对储层的伤害。
应用施工例1
新疆克拉玛依油田玛湖油田MaHW-XX水平井，该井是目的层位于三叠系百口泉组T1b1 2的采油水平井，完钻井深4822m，水平段长度750m，完井井口KY105/78-65，采用Φ127×11.1mmTP-125V&TP-110V套管固井完井。工程院通过设计对(4072-4822m)/750m进行水平分段压裂改造(分7段)，总体采用(大簇间距+极限限流射孔+免配变粘压裂液)模式进行压裂施工，达到提高单井产量和开发效益的目的。
其中，根据施工压力预测及邻井前期施工经验及本井的裂缝形态控制需求，优化设计排量8.0～12.0m3/min；根据现场施工条件(配液水为处理过的返排液和清水混合液，矿化度较高)和实际加砂压裂施工的需要，压裂液拟采用低粘、高粘免配滑溜水，和交联冻胶压裂液(速溶混配体系)等压裂液体系。设计施工总液量8274m3，其中低粘滑溜水(6～15mPa.s)3760m3、高粘滑溜水3023(18～25mPa.s)m3、高粘弹性弱凝胶压裂液(抗温大于130℃)1491m3。
为满足该井压裂施工要求，采用本发明提供的可实时变粘抗温抗盐压裂液(本发明实施例5满足施工要求)进行现场实施，并顺利完成了一体化应用。具体应用方法及过程如下：
(1)现场配液水离子含量分析(总矿化度29850ppm)及压裂液性能测试，确认水质影响修正系数R2为1.22；
根据设计的滑溜水粘度要求，计算压裂液的粘度变化因子R1：低粘滑溜水取值范围0.144～0.326，高粘滑溜水取值范围0.378～0.488；
现场悬浮液型主剂实际泵入排量的修正范围：使用滑溜水时K0统一取值为0.9～1.1，使用弱凝胶时K0取值为0.95～1.05；
(2)根据各项各个修正系数和压裂施工要求排量，计算现场施工时悬浮乳液型主剂泵入排量为：施工排量8m3时，低粘滑溜水需要主剂排量12.5～35L/min，高粘滑溜水需要主剂排量33.2～52.4L/min；
施工排量12m3时，低粘滑溜水需要主剂排量18.75～52.5L/min，高粘滑溜水需要主剂排量50～78.5L/min；
(3)适合130℃储层的抗温抗盐压裂液配方设计，组分含量：1.15％悬浮乳液型主剂、0.6％的辅剂(粘度增效剂B-55)，施工时添加破胶剂0.03％，该配方能满足130℃储层的抗温抗剪切压裂施工要求，并且悬砂性能良好；
根据各组分用量计算现场施工时悬浮乳液型主剂和辅剂泵入排量：施工排量8m3时，主剂泵入87.4～96.6L/min，辅剂泵入43.7～48.3L/min，破胶剂加入速度4.37～4.83kg/min；施工排量12m3时，主剂泵入131～145L/min，辅剂泵入65.5～72.5L/min，破胶剂加入速度6.55～7.25kg/min；
(4)根据现场施工具体排量和具体粘度值的要求，计算对应的主剂泵、辅剂泵以及破胶剂干添泵排量精确值，并按照本发明提供的一体化应用方法进行现场施工。
施工情况：
2020年11月25日完成MaHW-XX水平井第3段压裂施工，施工排量10m3/min，最高泵压75MPa，一般泵压69-74MPa，总液量1266m3(滑溜水1576m3，线性胶90m3，弱凝胶0m3)，加砂量190.6t/124.3m3(100目粉砂149t/96.8m3，40/70目陶粒41.6t/27.5m3)，最高砂浓度280kg/m3，停泵压力54.9MPa，本段使用采出水约616m3。(本段段长108m，设计液量1280m3，实际液量1266m3，设计加砂186t/m，实际加砂190.6t/m，陶粒比例21.8％)。一体化压裂施工曲线见图5。
利用该压裂液进行一体化压裂施工，多次进行粘度调整，在不同阶段改变主剂泵入排量来改变压裂液粘度，施工顺利完成加砂指标，说明该体系完全能满足一体化压裂施工要求。该井全部层段施工结束后，开井放喷钻塞，返排液呈微乳白色且已完全破胶水化，无乳化现象，4天后统计返排液6636.9m3，返排率接近82.3％，说明压裂液破胶返排性能优异，对储层伤害小。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种可实时变粘的抗温抗盐压裂液，其特征在于，所述压裂液的组分中含有悬浮乳液型主剂；当配制滑溜水压裂液时，由如下质量百分比的组分构成：悬浮乳液型主剂0.03％～0.4％、破胶剂0～0.03％，其余组分为配液水；当配制凝胶/冻胶压裂液时，由如下质量百分比的组分构成：悬浮乳液型主剂0.4％～2.1％、辅剂0～1.0％、破胶剂0.02％～0.1％、其余组分为配液水。
2.如权利要求1所述的可实时变粘的抗温抗盐压裂液，其特征在于，所述悬浮乳液型主剂由如下质量百分比的组分构成：
溶剂17.5～47％、油相增粘剂0.5～2.0％、悬浮分散剂0.5～1.5％、防水锁剂3～5％、助排剂4～6％、高温稳定剂2～3％、粘土稳定剂6～8％、稠化剂37～57％。
3.如权利要求2所述的可实时变粘的抗温抗盐压裂液，其特征在于，所述悬浮乳液型主剂的制备方法如下：
S1：设置反应釜温度30～35℃，在搅拌条件下，向反应釜中加入溶剂、油相增粘剂、悬浮分散剂，持续搅拌并开启高剪切乳化机进行均质剪切循环60～80min，使溶剂与各组分充分混合作用，得到悬浮液基液；
S2：停止加热和剪切乳化，高速搅拌，由反应釜自带隔膜泵向与反应釜连通的胶体磨中泵入悬浮液基液，并在胶体磨上端添加高温稳定剂、防水锁剂、助排剂、粘土稳定剂和稠化剂，使液体和原料通过胶体磨混合、研磨、剪切循环后回到反应釜中，循环搅拌150～180min，形成悬浮乳液型主剂。
4.如权利要求3所述的可实时变粘的抗温抗盐压裂液，其特征在于，所述辅剂为有机硼交联剂、有机锆交联剂或稠化增效剂的一种。
5.如权利要求4所述的可实时变粘的抗温抗盐压裂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的可实时变粘的抗温抗盐压裂液的一体化应用方法，其特征在于，步骤如下：
S1、采用混砂车从储液罐中吸入配液用水进入混砂罐，然后以排量Q3向混砂罐中泵入悬浮乳液型主剂，由液体添加剂泵以排量Q4向混砂罐中泵入辅剂，由混砂车干粉添加剂泵以排量Q5向混砂罐中添加破胶剂；
S2、各物料在混砂罐中搅拌均匀形成高粘度的压裂液，携带支撑剂以排量Q1通过加砂端压裂车后排出到地面的液体分配器；
S3、供液撬从储液罐中吸入配液用水，并以排量Q2通过打水端压裂车后排出到地面的液体分配器；
S4、高粘度压裂液与打水端压裂车排出的水在地面液体分配器中混合形成所需粘度的压裂液后，以排量Q1+Q2通过井口压入地层；
上述方法过程中，各排量的控制关系满足以下计算公式：
Q3＝10K0R1*R2*(Q1+Q2)...........................(式1)
式中：
Q1为加砂端压裂车排出排量，m3/min；
Q2为打水端压裂车排出排量，m3/min；
Q3为悬浮乳液型主剂的泵入排量，L/min；
Q4为辅剂的泵入排量，L/min；
Q5为破胶剂的添加速度，kg/min；
η为设计或现场指挥要求的压裂液基液表观粘度，mPa.s；
R1为压裂液粘度变化因子；
R2为水质影响修正系数；
K0为现场悬浮乳液型主剂实际泵入排量的修正范围；
K1为辅剂加量修正系数；
K2为破胶剂加量修正系数。
7.如权利要求6所述的一体化应用方法，其特征在于，当悬浮乳液型主剂中稠化剂为部分水解聚丙烯酰胺时，
当稠化剂为清洁压裂液稠化剂BCG-1时，
当稠化剂为海水基压裂液稠化剂BCG-1HS时，
8.如权利要求6所述的一体化应用方法，其特征在于，当采用清水配液时R2取值为1；当采用地层返排液或海水时，R2根据测试情况确定取值范围1～1.8。
9.如权利要求6所述的一体化应用方法，其特征在于，当η要求在0～21mPa.s时，K0取值为0.9～1.1，K1取值为0；当η要求在22～45mPa.s时，K0取值为0.93～1.08，K1取值为2/3；当η要求在46～96mPa.s时，K0取值为0.95～1.05，K1取值为1。
10.如权利要求6所述的一体化应用方法，其特征在于，当η要求在0～21mPa.s时，K2取值为0；当η要求在22～96mPa.s且Q4＝0时，K2取值为1/3；当η要求在22～96mPa.s且Q4≠0时，K2取值为1/2。
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