CN115305077A - 胍胶压裂液及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胍胶压裂液及应用。该胍胶压裂液包括：胍胶、水溶性单体、交联剂、破胶剂及水，在破胶剂的作用下，水溶性单体能够接枝在胍胶上。使用过程中，胍胶和交联剂能够发生交联形成网状结构，提高压裂液的粘度，形成冻胶。破胶剂加入后，能够使上述冻胶发生破胶，并形成残渣。水溶性单体能够参与到上述交联聚合反应中，并提高残渣的水溶性和悬浮性，这有利于阻止或减少破胶液中的胍胶残渣的析出，从而降低胍胶残渣堵塞渗流通道，并降低原油产量风险。

Description

胍胶压裂液及应用
技术领域
本发明涉及胍胶压裂液的制备，具体而言，涉及一种胍胶压裂液及应用。
背景技术
目前我国各油田在对低渗透超低渗透油藏以及页岩油藏的开发过程中主要采用水力压裂技术，选用的压裂液通常是水基胍胶压裂液体系。
国内应用成熟的胍胶主要是羟丙基胍胶(HPG)和羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)，破胶剂通常选用强氧化剂过硫酸铵及过硫酸钠。快速破胶后，由于高分子自身的特殊性，很难完全降解，破胶液中仍存在大量的絮状物沉淀。对0.25％～0.60％浓度胍胶的残渣含量进行测定，羟丙基胍胶(HPG)的残渣含量为150～600mg·L-1，中值粒径为90.83～96.78μm，羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)的残渣含量为70～600mg·L-1，中值粒径为88.03～95.96μm。油藏中的原油主要存储在基质孔隙及天然裂缝中，压裂过程中大量的胍胶残渣会严重堵塞渗流通道，并降低原油产量。
为了解决上述技术问题，需要提供一种具有压裂液残渣含量低，满足低渗透超低渗透油藏以及页岩油藏的压裂液性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种低残渣胍胶压裂液，以解决现有的压裂液体系在破胶后胍胶的残渣较多，造成原油产量低的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种低残渣胍胶压裂液，该胍胶压裂液包括：胍胶、水溶性单体、交联剂、破胶剂及水，在破胶剂的作用下，水溶性单体能够接枝在胍胶上。
进一步地，以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液包括：0.1～1.2％胍胶、0.1～0.5％水溶性单体、0.5～1％交联剂、0.01～0.2％破胶剂和0.1～0.5％pH碱性调节剂及余量的水。
进一步地，水溶性单体选自丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇组成的组中的一种或多种；交联剂选自有机硼交联剂、有机锆交联剂和有机钛交联剂组成的组中的一种或多种；破胶剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾和亚硫酸钠组成的组中的一种或多种。
进一步地，水溶性单体为丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇，三者的重量比依次为(1～3):(1～3):(1～3)。
进一步地，水溶性单体为丙烯酰胺和聚乙烯醇时，二者的重量比为1:(1～3)；和/或水溶性单体为丙烯酰胺和聚乙二醇时，二者的重量比为(1～3):1；和/或水溶性单体为聚乙二醇和聚乙烯醇时，二者的重量比为(1～3):1。
进一步地，胍胶压裂液组合物还包括助排剂和防膨剂。
进一步地，以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液还包括：0.2～0.5％助排剂和0.3～1％防膨剂。
本申请的另一方面还提供了一种上述胍胶压裂液组合物在油藏和/或页岩油藏领域中的应用。
应用本发明的技术方案，使用过程中，胍胶和交联剂能够发生交联形成网状结构，提高压裂液的粘度，形成冻胶。破胶剂加入后，能够使上述冻胶发生破胶，并形成残渣。水溶性单体能够参与到上述交联聚合反应中，并提高残渣的水溶性和悬浮性，这有利于阻止或减少破胶液中的胍胶残渣的析出，从而降低胍胶残渣堵塞渗流通道，并降低原油产量风险。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的压裂液体系在破胶后胍胶的残渣较多，造成原油产量低的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种胍胶压裂液，该胍胶压裂液包括：胍胶、交联剂、水溶性单体、破胶剂及水，且在破胶剂的作用下，水溶性单体能够接枝在胍胶上。
使用过程中，胍胶和交联剂能够发生交联形成网状结构，提高压裂液的粘度，形成冻胶。破胶剂加入后，能够使上述冻胶发生破胶，并形成残渣。水溶性单体能够参与到上述交联聚合反应中，并提高残渣的水溶性和悬浮性，这有利于阻止或减少破胶液中的胍胶残渣的析出，从而降低胍胶残渣堵塞渗流通道，并降低原油产量风险。
具有上述组成的胍胶压裂液能够残渣少，不易堵塞渗流通道等优点。在一种优选的实施例中，以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液包括：0.1～1.2％胍胶、0.5～1％交联剂、0.1～0.5％水溶性单体、0.01～0.2％破胶剂和0.1～0.5％pH碱性调节剂及余量的水。通过将上述各组分限定在上述范围内有利于发挥各组分的协同作用，从而进一步降低胍胶的残渣含量，提高原油产量。优选地，以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液包括：0.1％、0.3％、0.4％或1.2％胍胶；以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液包括：0.5％、1％交联剂；以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液包括：0.1％、0.2％、0.3％和0.5％水溶性单体；以占胍胶压裂液的重量百分含量计，胍胶压裂液包括：0.01％、0.1％、0.15％和0.2％破胶剂。
在上述胍胶压裂液中，水溶性单体与胍胶残渣接枝收能够大大提高胍胶残渣的水溶性，从而有利于大大提高其返排效率。在一种优选的实施例中，水溶性单体包括但不限于丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇组成的组中的一种或多种。相比于其它水溶性单体，上述几种水溶性单体与胍胶残渣具有更好的水溶性和悬浮性，且成本较低，因而采用上述几种水溶性单体有利于进一步降低胍胶压裂液的成本，同时进一步降低残渣的析出率，同时提高原油的产率。
上述胍胶压裂液中，交联剂和破胶剂均可以选用本领域常用的种类，优选地，交联剂包括但不限于有机硼交联剂、有机锆交联剂和有机钛交联剂组成的组中的一种或多种，破胶剂包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾组成的组中的一种或多种。
为了进一步降低破胶液中的胍胶残渣的析出量，在一种优选的实施例中，水溶性单体为丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇，三者的重量比依次为(1～3):(1～3):(1～3)。
在一种优选的实施例中，水溶性单体为丙烯酰胺和聚乙烯醇，二者的重量比为1:(1～3)；水溶性单体为丙烯酰胺和聚乙二醇时，二者的重量比为(1～3):1；和/或水溶性单体为聚乙二醇和聚乙烯醇时，二者的重量比为(1～3):1。
为了进一步降低胍胶压裂液对地层的损害，优选地，上述胍胶压裂液组合物还包括助排剂和防膨剂。助排剂的加入有利于显著降低表面张力的物质，助排剂的加入有利于大大降低压裂液返排难度，提高压裂液返排率，并减少压裂液对油气层伤害；防膨胀剂的加入能够稳定地层，抑制地层中粘土矿物膨胀、分散和转运，从而有利于进一步提高油田地层的渗透性，并减小压裂液体系对油田地层的损害。更优选地，以占胍胶压裂液组合物的重量百分含量计，胍胶压裂液组合物还包括:0.2～0.5％助排剂和0.3～1％防膨剂。
上述胍胶压裂液组合物中，助排剂和防膨胀剂可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施例中，助排剂包括但不限于压裂用助排剂(新疆康恩实业石油化工有限公司，型号MJ-1)压裂用助排剂氟活性剂(如克拉玛依市紫光技术有限公司生产的ZGZP)、压裂用助排剂氟表面活性剂(克拉玛依市正诚有限公司)和压裂用助排剂聚合醇(克拉玛依亚源有限责任公司)组成的组中的一种或多种；防膨剂包括但不限于压裂用防膨剂(四川光亚聚合物化工有限公司，型号GAF-16)、压裂用粘土稳定剂季铵盐(克拉玛依市正诚有限公司)、压裂用防膨剂有机阳离子(山东沾化鲁新化工有限公司)和压裂用防膨剂大阳离子聚合物(新疆中太化工有限责任公司)成的组中的一种或多种。
本申请的另一方面还提供了一种胍胶压裂液组合物在油藏和/或页岩油藏领域中的应用。
使用过程中，胍胶和交联剂能够发生交联形成网状结构，提高压裂液的粘度，形成冻胶。破胶剂加入后，能够使上述冻胶发生破胶。冻胶破胶后形成带有自由基的残渣。水溶性单体能够提高上述残渣的水溶性和悬浮性，这有利于阻止或减少破胶液中的胍胶残渣的析出。通过上述过程能够大大提高胍胶残渣的水溶性和悬浮性，减少破胶液中的胍胶残渣的析出，从而有利于降低因胍胶残渣堵塞渗流通道导致原油产量降低的风险。因而将上述胍胶压裂液应用于在油藏和/或页岩油藏领域中能够大大提高原油产率。
本申请的又一方面还提供了一种优选的低残渣胍胶压裂液的制备方法，包括：
(1)配制原料液1：将0.1～5％水溶性单体于水中充分搅拌溶解均匀。
(2)配制原料液2：将0.1～1.2％胍胶粉于水中充分搅拌溶解均匀后加入0.1～0.5％的pH调节剂(如NaOH)并充分搅拌溶解均匀。
(3)配制原料液3：将0.5～1％交联剂于水中充分搅拌溶解均匀。
(4)在搅拌罐中加入原料液1、原料液2搅拌1～3min，加入防膨剂、助排剂搅拌2～8min形成稳定的原液；然后在搅拌下在上述原液中加入原料液3及过硫酸铵形成一种低残渣胍胶压裂液。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉0.4wt％、丙烯酰胺0.1wt％、助排剂0.2wt％、防膨剂0.3wt％、过硫酸铵0.01wt％、有机硼0.5wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法如下：
(1)配制原料液1：将丙烯酰胺于水中充分搅拌溶解均匀。
(2)配制原料液2：将胍胶粉(中国石油化学昆山有限公司，型号HPG)于水中充分搅拌溶解均匀后加入NaOH并充分搅拌溶解均匀。
(3)配制原料液3：将有机硼(克拉玛依市红都有限责任公司，型号YGB)于水中充分搅拌溶解均匀。
(4)在搅拌罐中加入原料液2、原料液1搅拌1min，加入防膨剂(四川光亚聚合物化工有限公司，型号GAF-16)、助排剂(新疆康恩实业石油化工有限公司，型号MJ-1)搅拌2min形成稳定的原液，然后在搅拌下在原液中加入原料液3和过硫酸铵形成一种新型低残渣胍胶压裂液。
实施例2
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉0.4wt％、聚乙烯醇0.2wt％、助排剂0.2wt％、防膨剂0.3wt％、过硫酸铵0.01wt％、有机硼0.5wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法如下：
(1)配制原料液1：将聚乙烯醇于水中充分搅拌溶解均匀。
(2)配制原料液2：将胍胶粉(中国石油化学昆山有限公司，型号HPG)于水中充分搅拌溶解均匀后加入NaOH并充分搅拌溶解均匀。
(3)配制原料液3：将有机硼(克拉玛依市红都有限责任公司，型号YGB)于水中充分搅拌溶解均匀。
(4)在搅拌罐中加入原料液2、原料液1搅拌3min，加入防膨剂(四川光亚聚合物化工有限公司，型号GAF-16)、助排剂(新疆康恩实业石油化工有限公司，型号MJ-1)搅拌8min形成稳定的原液，然后在搅拌下在原液中加入原料液3和过硫酸铵形成一种新型低残渣胍胶压裂液。
实施例3
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉0.3wt％、聚乙二醇0.1wt％、助排剂0.2wt％、防膨剂0.4wt％、过硫酸铵0.01wt％、有机硼0.5wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法如下：
(1)配制原料液1：将聚乙二醇于水中充分搅拌溶解均匀。
(2)配制原料液2：将胍胶粉(中国石油化学昆山有限公司，型号HPG)于水中充分搅拌溶解均匀后加入NaOH并充分搅拌溶解均匀。
(3)配制原料液3：将有机硼(克拉玛依市红都有限责任公司，型号YGB)于水中充分搅拌溶解均匀。
(4)在搅拌罐中加入原料液2、原料液1搅拌2min，加入防膨剂(四川光亚聚合物化工有限公司，型号GAF-16)、助排剂(新疆康恩实业石油化工有限公司，型号MJ-1)搅拌4min形成稳定的原液，然后在搅拌下在原液中加入原料液3和过硫酸铵形成一种新型低残渣胍胶压裂液。
实施例4
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉0.1wt％、聚乙二醇0.2wt％、丙烯酰胺0.3wt％、助排剂0.2wt％、防膨剂1wt％、过硫酸铵0.01wt％、有机硼0.5wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例5
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉1.2wt％、聚乙烯醇0.2wt％、丙烯酰胺0.1wt％、助排剂0.5wt％、防膨剂0.3wt％、过硫酸铵0.2wt％、有机硼1wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例6
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉1.2wt％、聚乙二醇0.2wt％、聚乙烯醇0.3wt％、助排剂0.1wt％、防膨剂2wt％、过硫酸铵0.2wt％、有机硼1wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例7
一种新型低残渣胍胶压裂液，由以下原料组成：胍胶粉1.2wt％、聚乙二醇0.03wt％、聚乙烯醇0.02wt％、助排剂0.1wt％、防膨剂2wt％、过硫酸铵0.01wt％、有机硼0.3wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例8
与实施例1的区别为：水溶性单体为聚乙烯醇、聚乙二醇和丙烯酰胺，重量比为1:1:1。制备方法同实施例1。
实施例9
与实施例1的区别为：水溶性单体为聚乙二醇。制备方法同实施例1。
实施例10
与实施例1的区别为：水溶性单体为丙三醇。制备方法同实施例1。
实施例11
与实施例1的区别为：一种新型低残渣胍胶压裂液由以下原料组成：胍胶粉0.1％、丙烯酰胺0.5％、助排剂0.2％、防膨剂1％、过硫酸铵0.01％、有机硼0.5％、氢氧化钠0.1％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例12
与实施例1的区别为：一种新型低残渣胍胶压裂液由以下原料组成：胍胶粉1.2％、丙烯酰胺0.1％、助排剂0.5％、防膨剂0.3％、过硫酸铵0.2％、有机硼1％、氢氧化钠0.1％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例13
与实施例1的区别为：一种新型低残渣胍胶压裂液由以下原料组成：胍胶粉0.4％、丙烯酰胺1％、助排剂0.005％、防膨剂2％、过硫酸铵0.01％、有机硼1％、氢氧化钠0.1％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例14
与实施例1的区别为：一种新型低残渣胍胶压裂液由以下原料组成：胍胶粉0.4％、丙烯酰胺0.05％、助排剂0.1％、防膨剂2％、过硫酸铵0.01％、有机硼0.3％、氢氧化钠0.1％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例15
与实施例7的区别为：一种新型低残渣胍胶压裂液由以下原料组成：胍胶粉1.2wt％、聚乙二醇0.1wt％、聚乙烯醇0.1wt％、助排剂0.1wt％、防膨剂2wt％、过硫酸铵0.1wt％、有机硼1wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法同实施例1。
实施例16
与实施例7的区别为：一种新型低残渣胍胶压裂液由以下原料组成：胍胶粉1.2wt％、聚乙二醇0.1wt％、聚乙烯醇0.2wt％、助排剂0.1wt％、防膨剂2wt％、过硫酸铵0.15wt％、有机硼1wt％、氢氧化钠0.1wt％、余量为水。制备方法同实施例1。
对比例1
与实施例1的区别为：不加入水溶性单体。制备方法同实施例1。
采用【SY石油行业标准】SY-T 5107-2005水基压裂液性能评价方法对实施例1至16及对比例1中制备得到的低残渣胍胶压裂液和目前市场胍胶压裂液(记为对比例2，胍胶压裂液包括胍胶粉0.35wt％、助排剂0.3wt％、防膨剂0.5wt％、过硫酸铵0.015wt％、有机硼0.7wt％、氢氧化钠0.16wt％、余量为水，且助排剂的种类为压裂用助排剂(新疆康恩实业石油化工有限公司，型号MJ-1)；防膨剂的种类为压裂用粘土稳定剂季铵盐(克拉玛依市正诚有限公司)；有机硼的种类为克拉玛依市红都有限责任公司，型号YGB)进行检测，结果见表1。
表1
破胶液中胍胶残渣含量，mg·L<sup>-1</sup>
实施例1 100
实施例2 110
实施例3 105
实施例4 101
实施例5 112
实施例6 116
实施例7 125
实施例8 108
实施例9 113
实施例10 138
实施例11 96
实施例12 106
实施例13 122
实施例14 127
实施例15 100
实施例16 96
对比例1 358
对比例2 450
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
比较实施例1至16及对比例1至2可知，采用本申请提供的胍胶压裂液有利于降低压裂液残渣的析出率。
比较实施例1、8至10可知，采用本申请优选的水溶性单体有利于进一步降低残渣的析出率。
比较实施例1、11至14可知，将胍胶压裂液中各组分的用量限定在采用本申请优选的范围内有利于进一步降低残渣的析出率。
比较实施例6、7、15和16可知，当水溶性单体为聚乙二醇和聚乙烯醇的混合物时，调整胍胶粉、水溶性单体及破胶剂的用量有利于进一步降低残渣的析出率。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低残渣胍胶压裂液，其特征在于，所述胍胶压裂液包括：胍胶、水溶性单体、交联剂、破胶剂及水，在所述破胶剂的作用下，所述水溶性单体能够接枝在所述胍胶上。
2.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，以占所述胍胶压裂液的重量百分含量计，所述胍胶压裂液包括：0.1～1.2％所述胍胶、0.1～0.5％所述水溶性单体、0.5～1％所述交联剂、0.01～0.2％所述破胶剂和0.1～0.5％pH碱性调节剂及余量的所述水。
3.根据权利要求1或2所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述水溶性单体选自丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇组成的组中的一种或多种；
所述交联剂选自有机硼交联剂、有机锆交联剂和有机钛交联剂组成的组中的一种或多种；
所述破胶剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾和亚硫酸钠组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述水溶性单体为丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇，三者的重量比依次为(1～3):(1～3):(1～3)。
5.根据权利要求3所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述水溶性单体为丙烯酰胺和聚乙烯醇时，二者的重量比为1:(1～3)；和/或
所述水溶性单体为丙烯酰胺和聚乙二醇时，二者的重量比为(1～3):1；和/或
所述水溶性单体为聚乙二醇和聚乙烯醇时，二者的重量比为(1～3):1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的胍胶压裂液组合物，其特征在于，所述胍胶压裂液组合物还包括助排剂和防膨剂。
7.根据权利要求6所述的胍胶压裂液组合物，其特征在于，以占所述胍胶压裂液的重量百分含量计，所述胍胶压裂液还包括：0.2～0.5％所述助排剂和0.3～1％所述防膨剂。
8.权利要求1至7中任一项所述的胍胶压裂液组合物在油藏和/或页岩油藏领域中的应用。
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