一种海水基压裂充填液及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种海水基压裂充填液及其制备方法与应用，属于油田化学领域。

背景技术：

压裂是指利用水力作用(往油气井中注入压裂液并形成高压)，使油气层形成裂缝的一种方法，其主要作用是为了增加油气的渗流能力，提高油气产量。压裂液(fracturingfluid)是水力压裂改造油气层过程中的工作液，起着传递压力、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。压裂液及其性能是影响压裂成败的重要因素，对大型压裂来说这个因素更为突出。压裂液及其性能对能否造出一条足够尺寸的，有足够导流能力的填砂裂缝是有密切关系的。在压裂施工的各项费用中，压裂液要占1/2或更多，使用恰当性能的压裂液也是提高压裂经济效益的重要途径。

到目前为止，压裂液可分为：水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液和酸基压裂液等，其中，最常用的是水基压裂液，其具有高粘度、低摩阻、悬砂性好等优点。海水基压裂液属于水基压裂液的一种，利用方便快捷的海水，避免了淡水资源的运输和储存，充分降低了后勤成本。海水基压裂液存在如下缺陷：

①海水中溶解有大量的无机盐，这些无机盐会严重影响瓜尔胶水化溶胀性能，普通瓜尔胶及其衍生物无法在海水中快速溶胀增稠；

②海水中溶解了大量的钙、镁离子，在常规高ph交联环境下会以氢氧化物沉淀形式析出，从而干扰压裂液体系的ph，导致交联冻胶的粘度降低，性能下降。

因此，需要提供一种性能优良的压裂充填液配方。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种性能优良的海水基压裂充填液，本发明海水基压裂充填液具有成胶快、耐剪切性能好、滤失性能好、助排性能好的特点(60℃下)，且压裂充填液的破胶液与原油配伍性良好，油水界面清晰，对储层伤害小。

本发明所提供的海水基压裂充填液，其质量组成如下：

0.4％稠化剂；

0.08％ph调节剂；

0.4％交联剂；

余量的海水；

所述稠化剂为2-羟基-3-(n，n-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶。

上述的海水基压裂充填液中，所述ph调节剂可为碳酸钠。

上述的海水基压裂充填液中，所述交联剂可为有机硼交联剂，可采用现有技术中常规的硼交联剂。

本发明所述海水基压裂充填液可按照下述方法制备：

将所述稠化剂加入至海水中，进行搅拌；然后依次加入所述ph调节剂、所述破乳助排剂和所述交联剂，经搅拌(液面微突起时)即得。

本发明海水基压裂充填液的技术参数如表1中所示。

表1海水基压裂充填液的技术参数

本发明海水基压裂充填液，一方面解决了淡水运输及储存的问题，降低了成本，节约了平台空间；另一方面提升压裂充填液性能，达到增产防砂的效果。

附图说明

图1为本发明海水基压裂充填液在60℃下剪切性能测试结果，由上至下各曲线依次表示剪切速率、温度和粘度。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中压裂充填液的配方为(质量)：0.4％稠化剂+0.2％破乳助排剂+0.08％ph调节剂+0.4％交联剂；其中，稠化剂为两性瓜尔胶2-羟基-3-(n，n-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶(hdpg)，ph调节剂为碳酸钠，交联剂为有机硼交联剂(上海鼎芬化学科技有限公司)。

一、基液性能评价

基液粘度测定方法：按照配比准确的称取2-羟基-3-(n，n-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶，放入盛有500ml试验用海水的吴茵混调器中，使其在低速下搅拌5min左右，然后调节转速为500r/min下搅拌10min左右，随后按顺序依次加入碳酸钠，搅拌5分钟后，放入恒温30℃水浴锅中静止恒温4h。

同时采用羟丙基胍胶作为稠化剂配制基液，作为对照。

对配成的基液在60℃用fann-35型粘度计测定，转速为100r/min，结果如表2所示，粘度公式如下：

式中：

a—粘度计指针的读数；

5.007—a为1时剪切应力系数；

1.704—每分钟转速为1时剪切速度值；

p—每分钟的转速。

交联时间测定方法：按配比在基液中加入交联剂，倒入持续搅拌器的混调器的搅拌杯中，用秒表记录从交联剂倒入直到漩涡消失，液面微微突起所需时间，结果如表2所示，可以看出采用2-羟基-3-(n，n-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶作为稠化剂时的粘度和交联时间均符合要求，显著优于采用羟丙基胍胶作为稠化剂时的效果。

表2基液性能检测

二、冻胶性能评价

冻胶为基液中添加交联剂后，粘度增加，变为类似果冻的胶体称为冻胶，冻胶是裂缝扩张延伸最主要的工作液，其性能表现为在地层温度下耐剪切性能与滤失性能。

(1)耐剪切性能评价

耐剪切性能是指在恒定剪切速率下压裂充填液粘度随时间的变化，其质量的优劣直接影响到压裂效果。在整个施工过程中，必须保证随温度、剪切速度变化，压裂充填液黏度基本稳定，不出现大幅降低的情况，才能确保施工顺利完成。

测定方法：采用rs6000流变仪对海水基压裂充填液进行了60℃条件下的耐剪切性能测试，结果如图1所示，测试方法为：将配制好的交联压裂液装入rs6000流变仪样品室中，以3℃/min(±0.2℃/min)的速度加热至测试温度，同时转子以剪切速率170s^-1转动，恒温条件下剪切120min。

由图1可知，本发明压裂充填液于60℃下剪切120min后粘度为150mpa·s，远高于行业标准要求的>50mpa·s的要求。

(2)滤失性测定

滤失系数是影响压裂充填液效率、造缝能力的重要参数。压裂充填液滤失性能好能够提高工作效率，降低压裂充填液的成本。通常认为压裂充填液的滤失性主要取决于它的粘度，粘度高则滤失小。在压裂施工时，要求滤失系数不大于10×10^-4m/m^1/2。

测定方法：在测试筒中装入压裂充填液，放置2片圆形滤纸，装好滤筒并放进加热套内；分别加热至60℃，给滤筒施加3.5mpa压差，从滤液开始流出记录时间和累积滤失量，测定时间为36min。

初滤失量qsp、滤失系数c和滤失速度vc的确定：以时间平方根为横坐标，以累积滤失量为纵坐标，作图。累积滤失量与时间的平方根成线性关系，初滤失量qsp、滤失系数c和滤失速度vc按下式计算：

式中：

qsp—初滤失量，m³/m²；

h—滤失曲线直线段与y轴的截距，ml；

a—滤失面积，cm²；

c—滤失系数，

m—滤失直线的斜率，

t—滤失时间，min；

vc—滤失速度，

表3压裂充填液滤失性能

由表3中的结果可知，在60℃下滤失系数为7.15×10^-4m/min^1/2，小于标准要求的10×10^-4m/min^1/2，滤失速率小，可以形成滤饼，滤失性能良好。