耐高温甲酸钾加重压裂液、其制备方法及应用与流程

1.本发明涉及油气田储层改造技术领域，具体而言，涉及一种耐高温甲酸钾加重压裂液、其制备方法及应用。


背景技术：

2.随着钻完井技术的进步，国内外各大油田深井、超深井逐渐增加，深井、超深井储层大多具有埋藏深(＞5000m)、高温(＞120℃)、地层压力系数高(＞1.8)、闭合应力高(＞130mpa)等特点，试油作业易出现出砂、高泵压等复杂工况。部分深井、超深井储层压裂作业时井口施工压力超过现有设备的压力上限，而加重压裂液是提高压裂施工成功率、保障安全施工的最有效措施之一。
3.压裂液采用不能溶解的固相颗粒做加重剂时，会增加加重剂无法从地层中排出的风险；采用二价金属盐，如ca
2+
、mg
2+
等加重时，会与naco3型地层水反应沉淀堵塞地层；一价无机盐加重密度较低或使用成本过高，如氯化钾和硝酸钠的复合加重，加重密度不超过1.33g/cm3，而kbr、nabr做加重剂价格昂贵，性价比不高。因此，实践过程中，研发出甲酸钾等有机盐加重压裂液体系，体系密度能够满足施工要求，同时加重压裂液成本得到有效降低。然而，现场应用过程中发现甲酸钾加重压裂液体系破胶较困难，需优化体系改善性能。
4.例如，cn201910464347公开了一种耐高温加重压裂液及其制备方法，配方为稠化剂0.15wt％～0.6wt％、酸性ph调节剂0～0.05wt％、加重剂10wt％～70wt％、交联剂0.4wt％～1.0wt％、助排剂0.01wt％～0.2wt％、杀菌剂0.01wt％～0.2wt％、温度稳定剂0.01wt％～2.0wt％、酸性破胶剂0.1wt％～1.0wt％以及余量的水。但是，该技术方案使用碱金属卤化物和碱金属甲酸盐等进行加重，使用羟丙基改性胍胶与有机硼交联剂等组成压裂液体系，导致压裂液成本较高。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种耐高温甲酸钾加重压裂液、其制备方法及应用，以提高甲酸钾加重压裂液耐温性能。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种耐高温甲酸钾加重压裂液。以重量百分数计，耐高温甲酸钾加重压裂液包括以下组分：胍胶0.28～0.37wt％；硼砂0.05～0.10wt％；甲酸钾33.3～81.3wt％；有机酸0.02～0.04wt％；除氧剂0.01～0.03wt％；助排剂0.3～0.5wt％；有机硼交联剂0.3～0.5wt％；氢氧化钠0.07～0.15wt％；余量为水，其中，胍胶为改性羟丙基胍胶或羧甲基羟丙基胍胶。
7.进一步地，有机酸为柠檬酸、苹果酸、酒石酸和琥珀酸中的一种或两种；优选为柠檬酸。
8.进一步地，除氧剂为硫代硫酸钠和/或亚硫酸钠；优选为硫代硫酸钠。
9.进一步地，有机硼交联剂为机硼交联剂dy
‑
1。
10.进一步地，助排剂为助排剂mj
‑
1。
11.进一步地，耐高温甲酸钾加重压裂液的加重密度为1.20～1.60g/cm3。
12.进一步地，耐高温甲酸钾加重压裂液耐温能力为170℃。
13.根据本发明的另一个方面，提供一种耐高温甲酸钾加重压裂液的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将甲酸钾与水混合，搅拌溶解得到甲酸钾溶液；在搅拌状态下向甲酸钾溶液中添加胍胶和有机酸和硼砂，搅拌至胍胶完全溶胀得到甲酸钾加重胍胶基液；向甲酸钾加重胍胶基液中依次加入除氧剂、助排剂后搅拌得到耐高温甲酸钾加重压裂液基液；将有机硼交联剂与水混合加入氢氧化钠，搅拌后得到甲酸钾加重压裂液的交联剂；将甲酸钾加重压裂液基液与甲酸钾加重压裂液的交联剂混合可制得耐高温甲酸钾加重压裂液。
14.进一步地，甲酸钾加重压裂液基液与甲酸钾加重压裂液的交联剂的重量比为(100:0.8)～(100:1.2)。
15.根据本发明的再一个方面，提供上述耐高温甲酸钾加重压裂液在油气田储层改造中的应用。
16.本发明的耐高温甲酸钾加重压裂液加重密度最高至1.60g/cm3，通过调节甲酸钾的添加量，可实现加重密度在1.20～1.60g/cm3范围内可调；甲酸钾加重压裂液冻胶耐温能力达170℃，能够保障高温深井、高破裂压力储层的安全施工，提高有效加重能力，降低有机盐加重压裂液成本。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1示出了实施例1中的耐高温甲酸钾加重压裂液耐温耐剪切曲线；
19.图2示出了实施例2中的耐高温甲酸钾加重压裂液耐温耐剪切曲线；以及
20.图3示出了实施例3中的耐高温甲酸钾加重压裂液耐温耐剪切曲线。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.根据本发明一种典型的实施方式，提供一种耐高温甲酸钾加重压裂液。该耐高温甲酸钾加重压裂液以重量百分数计，包括以下组分：胍胶0.28～0.37wt％；硼砂0.05～0.10wt％；甲酸钾33.3～81.3wt％；有机酸0.02～0.04wt％；除氧剂0.01～0.03wt％；助排剂0.3～0.5wt％；有机硼交联剂0.3～0.5wt％；氢氧化钠0.07～0.15wt％；余量为水，其中，胍胶为改性羟丙基胍胶或羧甲基羟丙基胍胶。
23.本发明的耐高温甲酸钾加重压裂液加重密度最高至1.60g/cm3，通过调节甲酸钾的添加量，可实现加重密度在1.20～1.60g/cm3范围内可调；甲酸钾加重压裂液冻胶耐温能力达170℃，能够保障高温深井、高破裂压力储层的安全施工，提高有效加重能力，降低有机盐加重压裂液成本。
24.其中，有机酸为柠檬酸、苹果酸、酒石酸和琥珀酸中的一种或两种；优选为柠檬酸，促进胍胶在盐水里分散起粘。在本发明一典型的实施方式中，除氧剂为硫代硫酸钠和/或亚硫酸钠；优选为硫代硫酸钠。根据本发明一种典型的实施方式，有机硼交联剂为机硼交联剂
dy
‑
1，根据本发明一种典型的实施方式，助排剂为助排剂mj
‑
1。
25.本发明的耐高温甲酸钾加重压裂液加重密度最高至1.60g/cm3，通过调节甲酸钾的添加量，可实现加重密度在1.20～1.60g/cm3范围内可调；甲酸钾加重压裂液冻胶耐温能力达170℃。
26.根据本发明一种典型的实施方式，提供一种上述耐高温甲酸钾加重压裂液的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将甲酸钾与水混合，搅拌溶解得到甲酸钾溶液；在搅拌状态下向甲酸钾溶液中添加胍胶和有机酸和硼砂，搅拌至胍胶完全溶胀(完全溶胀是液体粘度不再随时间延长而增长)得到甲酸钾加重胍胶基液；向甲酸钾加重胍胶基液中依次加入除氧剂、助排剂后搅拌得到耐高温甲酸钾加重压裂液基液；将有机硼交联剂与水混合加入氢氧化钠，搅拌后得到甲酸钾加重压裂液的交联剂；将甲酸钾加重压裂液基液与甲酸钾加重压裂液的交联剂混合可制得耐高温甲酸钾加重压裂液。
27.优选的，甲酸钾加重压裂液基液与甲酸钾加重压裂液的交联剂的重量比为(100:0.8)～(100:1.2)。
28.根据本发明一种典型的实施方式，提供一种耐高温甲酸钾加重压裂液在油气田储层改造中的应用。
29.下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
30.实施例1
31.耐高温甲酸钾加重压裂液，以重量百分数计，包括下列成分：
32.胍胶原粉 0.28wt％
33.硼砂 0.05wt％
34.甲酸钾 33.3wt％
35.柠檬酸 0.02wt％
36.硫代硫酸钠 0.01wt％
37.mj
‑
1 0.3wt％
38.dy
‑
1 0.3wt％
39.氢氧化钠 0.07wt％
40.余量为水
41.其中，有机硼交联剂产品名称为dy
‑
1，属于有机硼交联剂，由新疆油田公司工程技术研究院中试厂提供；助排剂产品名称为mj
‑
1，属于氟碳类表面活性剂，由米泉市康恩有限责任公司提供。
42.耐高温甲酸钾加重压裂液配制方法为：称取333g甲酸钾，加入660.4g水中，搅拌使其完全溶解得到甲酸钾溶液；在搅拌状态下向上述甲酸钾溶液中添加0.5g硼砂、0.2g柠檬酸，溶解后再添加2.8g胍胶原粉，搅拌至胍胶原粉完全溶胀得到甲酸钾加重胍胶基液；向上述甲酸钾加重胍胶基液中依次加入硫代硫酸钠0.1g、mj
‑
1 3g后搅拌20min得到甲酸钾加重压裂液基液。
43.将30gdy
‑
1、7g氢氧化钠依次加入63g水中，充分搅拌均匀后得到甲酸钾加重压裂液交联剂。
44.取上述甲酸钾加重压裂液基液100g及甲酸钾加重压裂液交联剂1g，进行混合可制得甲酸钾加重压裂液冻胶。
45.该耐高温甲酸钾加重压裂液配方及其制备方法所制得的加重压裂液体系加重密度为1.20g/cm3，耐温能力达150℃。
46.实施例2
47.耐高温甲酸钾加重压裂液，以重量百分数计，包括下列成分：
48.胍胶原粉 0.32wt％
49.硼砂 0.07wt％
50.甲酸钾 57.1wt％
51.柠檬酸 0.03wt％
52.硫代硫酸钠 0.02wt％
53.mj
‑
1 0.4wt％
54.dy
‑
1 0.4wt％
55.氢氧化钠 0.10wt％
56.余量为水
57.其中，有机硼交联剂产品名称为dy
‑
1，属于有机硼交联剂，由新疆油田公司工程技术研究院中试厂提供；助排剂产品名称为mj
‑
1，属于氟碳类表面活性剂，由米泉市康恩有限责任公司提供。
58.耐高温甲酸钾加重压裂液配制方法为：称取571g甲酸钾，加入420.6g水中，搅拌使其完全溶解得到甲酸钾溶液；在搅拌状态下向上述甲酸钾溶液中添加0.7g硼砂、0.3g柠檬酸，溶解后再添加3.2g胍胶原粉，搅拌至胍胶原粉完全溶胀得到甲酸钾加重胍胶基液；向上述甲酸钾加重胍胶基液中依次加入硫代硫酸钠0.2g、mj
‑
1 4g后搅拌20min得到甲酸钾加重压裂液基液。
59.将40gdy
‑
1、10g氢氧化钠依次加入50g水中，充分搅拌均匀后得到甲酸钾加重压裂液交联剂。
60.取上述甲酸钾加重压裂液基液100g及甲酸钾加重压裂液交联剂1g，进行混合可制得甲酸钾加重压裂液冻胶。
61.该耐高温甲酸钾加重压裂液配方及其制备方法所制得的加重压裂液体系加重密度为1.40g/cm3，耐温能力达160℃。
62.实施例3
63.耐高温甲酸钾加重压裂液，以重量百分数计，包括下列成分：
64.胍胶原粉 0.37wt％
65.硼砂 0.10wt％
66.甲酸钾 81.3wt％
67.柠檬酸 0.04wt％
68.硫代硫酸钠 0.03wt％
69.mj
‑
1 0.5wt％
70.dy
‑
1 0.5wt％
71.氢氧化钠 0.15wt％
72.余量为水
73.其中，有机硼交联剂产品名称为dy
‑
1，属于有机硼交联剂，由新疆油田公司工程技
术研究院中试厂提供；助排剂产品名称为mj
‑
1，属于氟碳类表面活性剂，由米泉市康恩有限责任公司提供。
74.耐高温甲酸钾加重压裂液配制方法为：称取813g甲酸钾，加入g水中，搅拌使其完全溶解得到甲酸钾溶液；在搅拌状态下向上述甲酸钾溶液中添加1.0g硼砂、0.4g柠檬酸，溶解后再添加3.7g胍胶原粉，搅拌至胍胶原粉完全溶胀得到甲酸钾加重胍胶基液；向上述甲酸钾加重胍胶基液中依次加入硫代硫酸钠0.3g、mj
‑
1 5g后搅拌20min得到甲酸钾加重压裂液基液。
75.将50gdy
‑
1、15g氢氧化钠依次加入35g水中，充分搅拌均匀后得到甲酸钾加重压裂液交联剂。
76.取上述甲酸钾加重压裂液基液100g及甲酸钾加重压裂液交联剂1g，进行混合可制得甲酸钾加重压裂液冻胶。
77.该耐高温甲酸钾加重压裂液配方及其制备方法所制得的加重压裂液体系加重密度为1.60g/cm3，耐温能力达170℃。
78.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：保障高温深井、高破裂压力储层的安全施工，提高有效加重能力，降低有机盐加重压裂液成本。
79.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。