CN116004209A - 一种压裂用复合解堵剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种压裂用复合解堵剂及其制备方法和应用。本发明中磷酸和亚氯酸钠反应生成二氧化氯，其能使胍胶、聚丙烯酰胺等高分子聚合物快速、高效地氧化分解，使其分子链由长链变短链，粘度大幅度下降，从而解除储层由于压裂、注聚等造成的有机堵塞。二氧化氯能吸附在病毒和细菌等微生物的细胞壁上，并穿透细胞壁，进入到细胞内，直接氧化细胞里的含硫基丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等物质，快速彻底杀灭硫酸盐还原菌、腐生菌等各种生物菌体，达到解堵增产、增注的目的，从而解决压裂液在油层形成滤饼对油层造成污染和三次采油注聚井高分子聚合物对油层造成阶段性堵塞的难题。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种压裂用复合解堵剂及其制备方法和应用。
背景技术
水力压裂是用高压泵以高于储层吸入能力的速度，向井下注入压裂液，使井筒内压力增高，储层出现破裂，形成对称于井眼的裂缝。为了在停泵后不使裂缝闭合，在注入压裂液时携带一定粒径的固体支撑物，支撑裂缝保持一定的张开程度，这些裂缝为油气提供了高导流能力的通道，提高了油井的产量。在施工中要求压裂液维持较高的粘度，而当施工结束后又要求压裂液快速降解、彻底破胶。因为压裂破胶不及时、不彻底，特别是压裂液注入压力大于地层压力时，压裂液会在裂缝表面形成滤饼，这会降低裂缝的导流能力，进而影响采油量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压裂用复合解堵剂及其制备方法和应用，本发明提供的压裂用复合解堵剂能够解除有机堵塞和细菌堵塞油层的危害，达到解堵增产、增注的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种压裂用复合解堵剂，包括主剂和添加剂；
所述主剂包括以下质量份数的组分：
所述添加剂包括以下质量份数的组分：
磷酸 6～30份，
表面活性剂 4～30份，
第二缓蚀剂 0.5～5份。
优选的，所述碱性pH值调节剂包括碳酸钠和/或醋酸钠。
优选的，所述第一缓蚀剂包括三聚磷酸钠。
优选的，所述防膨剂包括氯化铵和/或氯化钾。
优选的，所述表面活性剂包括柠檬酸钠、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、咪唑啉、醋酸钠和苯扎氯铵中的一种或几种。
优选的，所述第二缓蚀剂包括氯化锌。
优选的，所述表面活性剂包括以下质量份数的组分：
本发明还提供了上述技术方案所述压裂用复合解堵剂的制备方法，包括以下步骤:
将主剂和添加剂混合，得到压裂用复合解堵剂。
本发明还提供了上述技术方案所述压裂用复合解堵剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的压裂用复合解堵剂在油田解堵和/或压裂施工中的应用。
优选的，所述应用的方式为先将所述压裂用复合解堵剂中主剂溶解于水中，得到主剂溶液；然后在所述主剂溶液中加入所述添加剂，得到压裂用复合解堵剂水溶液；然后将所述压裂用复合解堵剂水溶液应用于油田解堵和/或压裂施工中；所述压裂用复合解堵剂水溶液中亚氯酸钠的质量百分含量≥0.3％。
本发明提供了一种压裂用复合解堵剂，包括主剂和添加剂；所述主剂包括以下质量份数的组分：亚氯酸钠10～35份，碱性pH值调节剂1.5～5份，第一缓蚀剂1.5～5份，防膨剂10～60份；所述添加剂包括以下质量份数的组分：磷酸6～30份，表面活性剂4～30份，第二缓蚀剂0.5～5份。本发明中磷酸和亚氯酸钠反应生成二氧化氯，其能使胍胶、聚丙烯酰胺等高分子聚合物快速、高效地氧化分解，使其分子链由长链变短链，粘度大幅度下降，从而解除储层由于压裂、注聚等造成的有机堵塞。二氧化氯能吸附在病毒和细菌等微生物的细胞壁上，并穿透细胞壁，进入到细胞内，直接氧化细胞里的含硫基丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等物质，快速彻底杀灭硫酸盐还原菌、腐生菌等各种生物菌体，达到解堵增产、增注的目的，从而解决压裂液在油层形成滤饼对油层造成污染和三次采油注聚井高分子聚合物对油层造成阶段性堵塞的难题。
附图说明
图1为本发明实施例1的压裂用复合解堵剂在不同温度下使用得到的压裂液冻胶降解液图；
图2为本发明实施例1的压裂用复合解堵剂在不同温度下使用得到的压裂液冻胶降解残渣图；
图3为本发明中压裂用复合解堵剂降解聚合物垢样实验所用垢样图。
具体实施方式
本发明提供了一种压裂用复合解堵剂，包括主剂和添加剂；
所述主剂包括以下质量份数的组分：
所述添加剂包括以下质量份数的组分：
磷酸 6～30份，
表面活性剂 4～30份，
第二缓蚀剂 0.5～5份。
如无特殊说明，本发明对所用原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
本发明提供的压裂用复合解堵剂包括主剂。
在本发明中，所述主剂包括质量份数为10～35份的亚氯酸钠，优选为15～30份。
以所述主剂中亚氯酸钠的1质量份数为基准，所述主剂包括碱性pH值调节剂1.5～5份，更优选为2～4份。在本发明中，所述碱性pH值调节剂优选包括碳酸钠和/或醋酸钠，更优选为碳酸钠。当碱性pH值调节剂为碳酸钠和醋酸钠时，本发明对碳酸钠和醋酸钠的配比没有特殊限定，任意配比即可。
本发明采用碱性pH值调节剂调节压裂用复合解堵剂的酸碱度，避免压裂用复合解堵剂与压裂液中其他药剂发生反应。
以所述主剂中亚氯酸钠的1质量份数为基准，所述主剂包括第一缓蚀剂1.5～5份，更优选为2～4份。在本发明中，所述第一缓蚀剂优选包括三聚磷酸钠。
本发明中缓蚀剂可以通过电化学原理对钢材起到缓蚀作用。
以所述主剂中亚氯酸钠的1质量份数为基准，所述主剂包括防膨剂10～60份，更优选为20～60份。在本发明中，所述防膨剂优选包括氯化铵和/或氯化钾，更优选为氯化铵。当防膨剂为氯化铵和氯化钾时，本发明对氯化铵和氯化钾的配比没有特殊限定，任意配比即可。
本发明中防膨剂具有很强的防止土水化膨胀能力，能很好地改善压裂用复合解堵剂流变性、减少动切力，降低粘度的作用。
本发明提供的压裂用复合解堵剂包括添加剂。
以所述主剂中亚氯酸钠的1质量份数为基准，所述添加剂包括质量份数为6～30份的磷酸，优选为10～20份。
本发明中，磷酸和亚氯酸钠反应生成二氧化氯，反应方程式为：4H3PO4+5NaClO2→4ClO2+2H2O+NaCl+4NaH2PO4。二氧化氯与聚合物或者胍胶等有机物反应，使其分子链由长链变短链，粘度大幅度下降。二氧化氯能吸附在病毒和细菌等微生物的细胞壁上，并穿透细胞壁，进入到细胞内，直接氧化细胞里的含硫基丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等物质，从而消灭病毒和细菌。此外，磷酸中含有三阶氢根离子，可以减少腐蚀，起到缓释二氧化氯的作用。
本发明提供的压裂用复合解堵剂能够分解细胞蛋白质的氨基酸，导致酞键(即氨基酸链)断裂，从而杀灭地层水和注水***中存在的硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)、铁细菌(TB)、藻类，解除细菌的代谢作用，从而解除了细菌堵塞油层的危害。本发明还可以通过酸液解除地层无机盐的污染，从而达到复合解堵的目的。
以所述添加剂中磷酸的1质量份数为基准，所述添加剂包括表面活性剂4～30份，更优选为5～20份。在本发明中，所述表面活性剂包括柠檬酸钠、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、咪唑啉、醋酸钠和苯扎氯铵中的一种或几种，更优选为柠檬酸钠、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、咪唑啉、醋酸钠和苯扎氯铵。
在本发明中，表面活性剂起到络合、助排、杀菌的作用。
当所述表面活性剂为柠檬酸钠、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、咪唑啉、醋酸钠和苯扎氯铵时，所述表面活性剂包括以下质量份数的组分：
柠檬酸钠1～6份，优选为2～3份，
烷基糖苷0.5～4份，优选为0.5～2份，
醇醚羧酸盐0.5～5份，优选为0.5～1份，
咪唑啉0.7～4份，优选为1～3份，
醋酸钠1～5份，优选为2～4份，
苯扎氯铵0.6～6份，优选为1～5份。
本发明中，柠檬酸钠可以生成柠檬酸，起到铁离子稳定和络合作用。
在本发明中，烷基糖苷具有优良的相容性、稳定性和表面活性，而且能够完全被生物降解，不会形成难于生物降解的代谢物，从而避免对环境造成新的污染，而且具有较强的光谱抗菌活性，而且能够降低水活度，改变页岩孔隙流体流动状态的作用，可以作为抑制剂使用，加入到钻井液中能够起到润滑、抑制和抗污染剂保护储层的作用，与其他水溶性聚合物相互作用可以达到最佳降滤失效果，拓宽天然聚合物钻井液使用的温度限定范围，提高原油采收率。
本发明中咪唑啉能起到抗硫缓蚀和抗氧缓蚀的作用。
在本发明中，苯扎氯铵属于阳离子表面活性剂，属非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生长，并具有良好的粘泥剥离作用和一定的分散、渗透作用，同时能够起到去油、除臭和缓蚀作用。
以所述添加剂中磷酸的1质量份数为基准，所述添加剂包括第二缓蚀剂0.5～5份，更优选为0.5～2份。在本发明中，所述第二缓蚀剂优选包括氯化锌。
本发明还提供了上述技术方案所述压裂用复合解堵剂的制备方法，包括以下步骤:
将主剂和添加剂混合，得到压裂用复合解堵剂。
本发明对所述混合的过程没有特殊限定，根据实际情况使物料混合均匀即可。
本发明还提供了上述技术方案所述压裂用复合解堵剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的压裂用复合解堵剂在油田解堵和/或压裂施工中的应用。
在本发明中，所述油田解堵优选包括油井解堵、水井解堵或注聚井解堵，更优选为油井解堵；所述压裂施工优选包括油井压裂施工或水井压裂施工。
在本发明中，所述应用的方式优选为先将所述压裂用复合解堵剂中主剂溶解于水中，得到主剂溶液；然后在所述主剂溶液中加入所述添加剂，得到压裂用复合解堵剂水溶液；然后将所述压裂用复合解堵剂水溶液应用于油田解堵和/或压裂施工中，更优选为先将所述压裂用复合解堵剂中主剂溶解于水中，得到主剂溶液；通过管线将所述主剂溶液与压裂混砂车连接，再通过管线将添加剂与压裂混砂车连接，施工开始，注入1m3主剂溶液的同时注入相对应的添加剂，两种液体在所述压裂混砂车的混砂槽内混合后注入油田井底。
以所述主剂中亚氯酸钠的1质量份数为基准，本发明提供的压裂用复合解堵剂水溶液优选包括质量份数为1000份的水。
在本发明中，所述压裂用复合解堵剂水溶液中亚氯酸钠的质量百分含量优选≥0.3％，更优选为0.3～0.4％，二氧化氯的质量百分含量优选为200～6000ppm，更优选为500～1000ppm，pH值优选为4～7，更优选为4.5～6。
在本发明中，所述油田解堵过程中，所述压裂用复合解堵液的用量优选为20～200m3/井，更优选为50～200m3/井；所述压裂施工过程中，所述压裂用复合解堵液的用量优选为20～200m3/井，更优选为50～100m3/井。
本发明中压裂用复合解堵剂水溶液需要现配现用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
在1m3水中添加0.9kg亚氯酸钠、0.15kg碳酸钠、0.15kg三聚磷酸钠、2.4kg氯化铵、0.66kg磷酸、0.12kg柠檬酸钠、0.12kg醋酸钠、0.048kg氯化锌、0.06g咪唑啉、0.048kg烷基糖苷(APG0810)、0.036kg醇醚羧酸盐(AEC-9H)和0.06kg苯扎氯铵(1227)，混合得到压裂用复合解堵剂水溶液，其中二氧化氯的初始含量为800ppm，pH值为5。
实施例2
在1m3水中添加1.05kg亚氯酸钠、0.175kg碳酸钠、0.175kg三聚磷酸钠、2.8kg氯化铵、0.77kg磷酸、0.14kg柠檬酸钠、0.14kg醋酸钠、0.056kg氯化锌、0.07kg咪唑啉、0.056kg烷基糖苷(APG0810)、0.042kg醇醚羧酸盐(AEC-9H)和0.07kg苯扎氯铵(1227)，混合得到压裂用复合解堵剂水溶液，其中二氧化氯的初始含量为1000ppm，pH值为4.7。
性能测试
(1)压裂用复合解堵剂对压裂液冻胶的影响
取已配好的压裂液冻胶100mL，加入5mL实施例1配好的压裂用复合解堵剂水溶液，观察其冻胶变化状态，结果如表1所示。
表1不同时间压裂液冻胶降解情况
从表1可以看出：压裂用复合解堵剂，加入后使冻胶迅速降解为水溶液；在60℃压裂用复合解堵剂加入后冻胶迅速降解，2h后降解为水溶液；在90℃压裂用复合解堵剂加入后，冻胶稍变稀，但仍可挑挂，1h后还有冻胶存在，2h后降解为水溶液状态，说明压裂用复合解堵剂可使冻胶迅速降解。以上冻胶降解后水溶液为浑浊状态，如图1所示，其中，A为45℃压裂液冻胶降解液，B为60℃压裂液冻胶降解液，C为90℃压裂液冻胶降解液，粘度用毛细管粘度计测定。
(2)压裂用复合解堵剂对压裂液冻胶残渣含量影响
取已配好的压裂液冻胶100mL，加入5mL实施例1配好的压裂用复合解堵剂水溶液，破胶后做残渣实验，剩余残渣如图2所示，其中，A为45℃下残渣，B为60℃下残渣，C为90℃下残渣，并与常规破胶后的压裂液残渣数据对比如表2所示。
表2残渣含量
由表2可知，不同温度下，本发明提供的压裂用复合解堵剂的残渣比正常压裂液残渣少。说明加入本发明提供的压裂用复合解堵剂可使压裂液残渣降低。
(3)解堵剂降解聚合物垢样实验
取10mL实施例1配好的压裂用复合解堵剂水溶液，放入不同的采油二厂聚合物垢样(如图3所示，垢样1为片状管杆垢、垢样2为颗粒状地层垢)，在不同实验温度下进行溶垢实验，结果如表3所示。
表3压裂用复合解堵剂对聚合物垢样的溶解情况
由表3可知，垢样1加入压裂用复合解堵剂前、后质量变化不大，垢样2加入压裂用复合解堵剂后溶解百分数平均值为64.3％，说明本发明提供的压裂用复合解堵剂可以对有机物含量较大的地层垢有溶蚀作用，而对钙、镁等无机管杆垢的影响不大。
(4)解堵剂溶解压裂液滤饼实验
分别取10mL实施例1配好的压裂用复合解堵剂水溶液，与2块滤饼混合，进行45℃、90℃滤饼溶解实验，结果表4所示。
表4溶解滤饼情况
由表4可知，45℃压裂用复合解堵剂6h能完全溶解压裂液滤饼、90℃压裂用复合解堵剂4h能完全溶解压裂液滤饼，说明在实验温度下4～6h滤饼可以完全溶解。
(5)大庆采油厂应用情况
采油一厂2015年在聚合物驱施工4口油井，通过压裂车注入实施例2的压裂用复合解堵剂水溶液，具体结果见表5。
表5注入压裂用复合解堵剂前后采油量变化
由表5可知，注入压裂用复合解堵剂前后对比，平均单井日增油5.5t，日增液66.4t，含水下降了1.6个百分点，沉没度上升255m，效果明显。措施前后对比日增油高于全区水平，对比相同区块压裂井，平均单井日增油4.8t，而应用HRS酸化压裂5.5t，多增油0.7t；增液幅度高于全区水平，对比相同区块压裂井，平均增液幅度103.4％，试验井增液幅度125.5％，增加22.1个百分点；有效期长，累计增油多，对比相同区块压裂井一年内累计增油416t，而试验井累计增油715t，多299t。从以上可以看出，压裂用复合解堵剂对油层改造、延长压裂效果起到很好的作用。
采油二厂于2014年6～11月在一类油层分别选取了三口井，南8-D3-P21井、南8-1-P22井和南8-丁4-P25井进行压裂用复合解堵剂压裂增注新工艺实验。
通过压裂用复合解堵剂复合解堵技术在其他采油厂的应用情况分析，并对部分施工工序进行了优化改进，在保留原有工序的基础上，增加了施工前期浸泡处理工序，可对井筒、炮眼及近井地带的污染物进行处理，提高措施效果：(1)下压裂管柱前，加深原井管柱至射孔层段以下；(2)利用地面水泥泵车将实施例2的压裂用复合解堵剂正打至井筒内，确保解堵剂溶液能够完全覆盖射孔井段；(3)延长浸泡时间至20h，待充分反应后洗井将污染物清出井筒，结果分别如表6和表7所示。
表6南8-丁3-P21压裂效果统计表(2014年6月施工)
由表6可知，截止2015年5月南8-D3-P21井，注入压裂用复合解堵剂后初期日降压3.0MPa，日增注26m3/d。有效期达291天。
表7南8-1-P22和南8-丁4-P25措施后效果统计表(2014年11月施工)
由表7可知，截止2015年5月，南8-1-P22井措施后平均日降压2.0MPa，日增注32m3/d，南8-丁4-P25措施后平均日降压2.7MPa，日增注25m3/d，有效期已达180天，且均持续有效。
由此说明，本发明提供的压裂用复合解堵剂从现场实验压裂效果来看，能够达到解堵、増注和增产的目的。
(7)采油六厂2017年在聚合物驱施工5口注入井，通过压裂车注入实施例2的压裂用复合解堵剂水溶液，具体效果见表8。
表8注入压裂用复合解堵剂前后采油量变化
由表8可知，注入压裂用复合解堵剂措施前后对比，平均单井注入压力下降9.2MPa，增注12m3/d，阶段有效期103d，累计增注1248m3。与第一次压裂效果相比，初期注入压力多下降1.8MPa，多增注2m3/d，阶段有效期延长了3d，累计多增注486m3。采用压裂用复合解堵剂与压裂结合施工的方式，可有效将解堵剂推进至油层深部，解决常规解堵工艺解堵半径小的问题。从横向对比来看，与北东块一区常规压裂井对比，单井注入压力多下降1.1MPa，多增注2m3/d。从纵向对比来看，与本井第一次压裂相比，单井注入压力多下降1.8MPa，多增注2m3/d，阶段有效期延长了3d，累计多增注486m3。现场施工5口井，阶段有效率高，预计单井有效期可延长60d以上。
从以上可以看出，注聚井复合解堵与压裂结合工艺技术对注聚井提高压裂措施效果，延长有效期具有一定作用。
(8)试验井目前效果
向杏十二区东压裂复合解堵试验井(共8口)注入实施例2的压裂用复合解堵剂水溶液，具体效果见表9。
表9杏十二区东压裂复合解堵试验效果表
由表9可知，注入压裂用复合解堵剂后压力为11.4MPa，较注入前降压1.4MPa。目前注入压力12.2MPa，日注30m3。较注入后压力上升0.8MPa，日注增加7m3。
(9)聚驱、水驱注水井工艺参数分析
向聚驱、水驱注水井注入实施例2的压裂用复合解堵剂水溶液，具体效果见表10。
表10 16、17年聚驱、水驱注水井压裂效果表
由表10可知，聚驱注入井平均砂岩10.2m，有效7.4m。水驱注入井平均砂岩9.5m，有效2.7m。复合解堵剂试验井平均砂岩10.2m，有效7.8m。对比水驱地层条件，聚驱砂岩有效厚度较大。聚驱注入井压裂层段平均2个，加砂量34m3，压裂3缝。水驱注入井压裂层段平均4个，加砂量36m3，压裂5缝，聚驱规模比水驱注入井大。通过对比措施前后生产情况分析，水驱水井压裂后降压2.7MPa，聚驱水井降压1.7MPa。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种压裂用复合解堵剂，其特征在于，包括主剂和添加剂；
所述主剂包括以下质量份数的组分：
所述添加剂包括以下质量份数的组分：
磷酸6～30份，
表面活性剂4～30份，
第二缓蚀剂0.5～5份。
2.根据权利要求1所述的压裂用复合解堵剂，其特征在于，所述碱性pH值调节剂包括碳酸钠和/或醋酸钠。
3.根据权利要求1所述的压裂用复合解堵剂，其特征在于，所述第一缓蚀剂包括三聚磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的压裂用复合解堵剂，其特征在于，所述防膨剂包括氯化铵和/或氯化钾。
5.根据权利要求1所述的压裂用复合解堵剂，其特征在于，所述表面活性剂包括柠檬酸钠、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、咪唑啉、醋酸钠和苯扎氯铵中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的压裂用复合解堵剂，其特征在于，所述第二缓蚀剂包括氯化锌。
7.根据权利要求1所述的压裂用复合解堵剂，其特征在于，所述表面活性剂包括以下质量份数的组分：
8.权利要求1～7任一项所述压裂用复合解堵剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
将主剂和添加剂混合，得到压裂用复合解堵剂。
9.权利要求1～7任一项所述压裂用复合解堵剂或权利要求8所述制备方法制备得到的压裂用复合解堵剂在油田解堵和/或压裂施工中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用的方式为先将所述压裂用复合解堵剂中主剂溶解于水中，得到主剂溶液；然后在所述主剂溶液中加入所述添加剂，得到压裂用复合解堵剂水溶液；然后将所述压裂用复合解堵剂水溶液应用于油田解堵和/或压裂施工中；所述压裂用复合解堵剂水溶液中亚氯酸钠的质量百分含量≥0.3％。
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