一种滑溜水压裂液的制作方法

文档序号:15747584发布日期:2018-10-23 23:37阅读:1598来源:国知局

本发明属于油田增产技术领域,具体涉及一种滑溜水压裂液。



背景技术:

压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到迅速发展和广泛应用。压裂就是利用压力将地层压开形成裂缝,并用支撑剂将它支撑起来,以减小流体流动阻力的增产、增注措施。压裂的目的就是在地层中形成具有导流能力的裂缝,采用的压裂液在很大程度上决定了压裂效果,同时对压裂液的粘度有一定要求,使其在压裂后能称为低粘度的流体容易返排,以避免对地层中的油气层造成损坏。

国内外最常用的压裂液主要是以胍胶及其改性物为稠化剂的水基压裂液,目前已在各油田得到了广泛应用,并取得了良好的增产效果。但随着长庆油气田致密油气藏压裂作业模式的改变和环保形势日趋严峻,要求水基压裂液除了具有低伤害、低摩阻、低成本、易返排、易连续混配特点之外,还要具有易回收,重复利用率高的特点,以减少压后返排液对环境和土壤的污染,同时要求减少工业用水数量。而胍胶及其改性物具有植物胶易腐败的先天不足缺点,且压裂液体系成分复杂,冻胶的形成依靠化学交联,破胶后返排液处理难度大,成本高,重复利用可行性差。由于胍胶等植物胶压裂液的以上缺陷既不能缓解环保压力又不能满足上述现场施工要求,故而目前广泛的采用聚合物类压裂液以解决上述问题。

目前使用的丙烯酰胺类聚合物增稠剂品种较多,其中以胍胶及其衍生物的增稠剂应用最广,但是普遍存在破胶不彻底、易返胶、破胶液残渣含量较高等问题,容易形成堵塞伤害,造成基质渗透率和裂缝导流能力下降,从而影响压裂改造效果,同时植物胶类压裂液管路摩阻较高,导致相同排量下井口压力较高,造成较多的水马力损耗和较高的施工风险。合成聚合物类增稠剂主要包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯和聚乙烯醇等,普遍具有增稠能力强、破胶性能好、残渣少等特点,被广泛使用,但是成本普遍较高,不利用现场推广应用。但是由于目前体积压裂的发展,大排量、大液量、低砂比的工艺需求对压裂液提出了新的技术要求,需要具有低粘度、低摩阻、低成本、易返排、易回收等特点。因此,需要形成一种新的滑溜水压裂液体系,以满足当前致密油气藏储层改造的需要。



技术实现要素:

本发明的目的在于开发一种新型的滑溜水压裂液体系,能够满足低粘度、低摩阻、低成本、易返排、易回收等特点的压裂液体系,同时满足体积压裂新的发展需求,从而缓解现场环保压力。

为此,本发明提供了一种滑溜水压裂液,各组成成分及其质量百分比为:

增稠剂0.15%-0.45%,粘土稳定剂 0.03%-0.05%,结构稳定剂0.30%-0.50%,破胶剂0.04%-0.08%,降解催化剂0.01-0.05%,其余成份为水,各组分质量百分数之和为100%。

所述的增稠剂为梳型高分子量耐盐聚合物,梳型高分子量耐盐聚合物由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比7-9:1:1-2混合而成。

所述的抗盐单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯吡咯烷酮的一种或两种。

所述的粘土稳定剂为季铵盐类,季铵盐类为三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵中的一种或两种混合而成,三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵的质量比为1:1-1.5,三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵由三甲基叔胺、二甲胺及其盐酸盐与环氧氯丙烷、丁烷、环戊烷反应生成。

所述的结构稳定剂由环氧乙烷和2-甲基丙烯酸按照质量比1.1-1.5:1反应提纯后与丙烯酸甲酯按照质量比6-8:1复配溶解而成。

所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、次氯酸镁中的一种与硫酸亚铁或硫化铁混合而成。

所述的降解催化剂为高锰酸钾、高铁酸钾、次氯酸钠、亚硫酸钠和硫酸铝中的一种或两种。

本发明的有益效果:本发明提供的这种滑溜水压裂液,与现有技术相比具有以下优点:

1)本发明引入部分水解聚丙烯,使得聚丙烯酰胺类聚合物具有更好的溶解性能,可以实现连续混配;抗盐单体的引入使得聚丙烯酰胺类聚合物具有更好的耐盐性能和剪切性能,提高其携砂性能,能够耐200℃以上高温;体系呈梳性分子结构,施工摩阻低,可实现大排量连续施工。

2)可以通过调整增稠剂浓度,可实现全程携砂;

3)返排液回收只需要做简单过滤处理即可重复使用,工艺简单,利用率高;

4)破胶彻底,对地层伤害小;

7)成本较低,经济效益良好。

具体实施方式

实施例1:

一种滑溜水压裂液,各组成成分及其质量百分比为:增稠剂0.15%-0.45%,粘土稳定剂 0.03%-0.05%,结构稳定剂0.30%-0.50%,破胶剂0.04%-0.08%,降解催化剂0.01-0.05%,其余成份为水,各组分质量百分数之和为100%。

所述的增稠剂为梳型高分子量耐盐聚合物,梳型高分子量耐盐聚合物由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比7-9:1:1-2混合而成。

所述的抗盐单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯吡咯烷酮的一种或两种。

所述的粘土稳定剂为季铵盐类,季铵盐类为三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵中的一种或两种混合而成,三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵的质量比为1:1-1.5,三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵由三甲基叔胺、二甲胺及其盐酸盐与环氧氯丙烷、丁烷、环戊烷反应生成。

所述的结构稳定剂由环氧乙烷和2-甲基丙烯酸按照质量比1.1-1.5:1反应提纯后与丙烯酸甲酯按照质量比6-8:1复配溶解而成。

所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、次氯酸镁中的一种与硫酸亚铁或硫化铁混合而成。

所述的降解催化剂为高锰酸钾、高铁酸钾、次氯酸钠、亚硫酸钠和硫酸铝中的一种或两种。

本发明的滑溜水压裂液的制备方法为:首先将0.03%-0.05%的粘土稳定剂、0.30%-0.50%的结构稳定剂混合并加入水中,搅拌3-5min,得到均一稳定的溶液,其次缓慢加入0.15%-0.45%的增稠剂,防止形成“鱼眼”,待所有添加剂加完后再搅拌10-15min即得到具有良好黏弹性低粘的流体,施工后期追加0.04%-0.08%破胶剂和0.01-0.05%降解催化剂,同时可以调节稠化剂和结构稳定浓度实现全过程携砂。

本发明提供的这种滑溜水压裂液,与现有技术相比:易溶胀,可以实现连续混配;可以通过调整增稠剂浓度,可实现全程携砂;不容易受细菌影响,不易腐败;耐温性能好;施工摩阻低,可实现大排量连续施工;破胶彻底,对地层伤害小;返排液回收只需要做简单过滤处理即可重复使用,工艺简单,利用率高;成本较低,经济效益良好。

实施例2:

按如下质量百分比取:增稠剂0.15%,三甲基羟丙基季氯化铵 0.03%,结构稳定剂0.30%,过硫酸铵和硫酸亚铁的混合物0.04%,高锰酸钾0.02%,其余成份为水,制成滑溜水压裂液,所述的增稠剂为梳型高分子量耐盐聚合物,梳型高分子量耐盐聚合物由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比7:1:1混合而成,其中,所述的抗盐单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠;所述的结构稳定剂由环氧乙烷和2-甲基丙烯酸按照质量比1.1:1反应提纯后与丙烯酸甲酯按照质量比6:1复配溶解而成。

由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比7:1:1混合而成的梳型高分子量耐盐聚合物,比目前国内外的其他增稠剂增稠能力提高65%,同时溶解性及过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求。

具体的操作方法步骤为:在现场50 m3容器中充满配液用水,再用泵循环的情况下依次按配方比例加入0.03%粘土稳定剂、0.30%结构稳定剂,循环3min ,然后缓慢加入0.15%稠化剂,持续循环20分钟以确保液体充分混匀,形成滑溜水压裂液,后期施工过程中加入0.04%破胶剂,0.02%高锰酸钾。该滑溜水粘度为5mpa·s、减阻率为65%、成本较常规胍胶体系降低65%,返排率为98%、地层伤害为8.6%,易回收,可重复使用。

实施例3:

按如下质量百分比取:增稠剂0.3%,三甲基羟丙基季溴化铵0.04%,结构稳定剂0.40%,0.06%的双氧水和硫化铁的混合物,0.05%的高铁酸钾,其余成份为水,制成滑溜水压裂液,所述的增稠剂为梳型高分子量耐盐聚合物,梳型高分子量耐盐聚合物由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比9:1:2混合而成,其中,所述的抗盐单体为N-乙烯吡咯烷酮;所述的结构稳定剂由环氧乙烷和2-甲基丙烯酸按照质量比1.5:1反应提纯后与丙烯酸甲酯按照质量比8:1复配溶解而成。

由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比9:1:2混合而成的梳型高分子量耐盐聚合物比目前国内外的其他增稠剂增稠能力提高59%,同时溶解性及过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求。

具体的操作方法步骤为:在现场50 m3容器中加入充满清水,再用泵循环的情况下缓慢加入0.45%稠化剂,然后按配方比例加入0.05%粘土稳定剂,继续循环10分钟,直至溶液均匀分散形成滑溜水,压裂施工时,根据实时砂浓度调节调节结构稳定剂用量,于此同时加入0.08%破胶剂,0.05%降解催化剂。此溶液粘度为10mpa·s,减阻率达到90%,平均成本降低50%,最主要特点是结构稳定剂由0.30%到0.50%时实时粘度可以达到30 mpa·s,可以满足45%砂比施工需要,携砂性能良好。

实施例4:

按如下质量百分比取:增稠剂0.45%,0.05%的三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵,其中,三甲基羟丙基季氯化铵和三甲基羟丙基季溴化铵的质量比为1:1,结构稳定剂0.50%,0.08%的次氯酸镁和硫酸亚铁的混合物,0.05%的硫酸铝,其余成份为水,所述的增稠剂为梳型高分子量耐盐聚合物,梳型高分子量耐盐聚合物由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比8:1:1.5混合而成,其中,所述的抗盐单体为N-乙烯吡咯烷酮,所述的结构稳定剂由环氧乙烷和2-甲基丙烯酸按照质量比1.3:1反应提纯后与丙烯酸甲酯按照质量比7:1复配溶解而成,所述的破胶剂为过硫酸钾、次氯酸镁中的一种与硫酸亚铁或硫化铁混合而成,所述的降解催化剂为高锰酸钾、高铁酸钾、次氯酸钠、亚硫酸钠和硫酸铝中的一种或两种。

由丙烯酰胺类聚合物、部分水解聚丙烯酰胺与抗盐单体按照质量比8:1:1.5混合而成的梳型高分子量耐盐聚合物比目前国内外的其他增稠剂增稠能力提高52%,同时溶解性及过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求。

在现场50 m3容器中加入充满清水,再用泵循环的情况下缓慢加入0.30%稠化剂,然后按配方比例加入0.04%粘土稳定剂、0.4%结构稳定剂,继续循环15分钟,直至溶液均匀分散形成滑溜水压裂液,压裂时加入0.06%破胶剂。此溶液粘度为9mpa·s,减阻率达到75%,返排率达96%,可以满足40%砂比施工需要,携砂性能良好,平均成本降低55%。

本发明具体的操作方法步骤为:将压裂返排液通过简单除砂后,把压裂返排液回收重新收集到固定的容器中,通过实施例1、实施例2、实施例3或实施例4中的任意一种方法均可重新配制成滑溜水压裂液,实现压裂返排液的重复利用。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

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