CN101412905B - 一种水力压裂的复合压裂液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，包括如下步骤：a、在室温下，将阴离子聚丙烯酰胺溶液、阳离子聚合物溶液和共溶剂溶液按照一定比例均匀混合，慢速搅拌至完全溶解，形成复合聚电解质溶液；b、将步骤a所制得的复合聚电解质溶液、改性胍胶溶液、水按照一定比例复配，即可得到具有控水增油效果的复合稠化剂溶液；c、将步骤b所制得的复合稠化剂溶液与交联剂、非氧化破胶剂按照一定比例搅拌均匀，即得到复合压裂液；本方法制备工艺简单，反应条件易控制，复合压裂液体系既可起到压裂液稠化剂的作用，又可改变储层的相渗特性或者部分堵水已达到控制水油比。
Description
技术领域
本发明涉及一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，由本方法制备的复合压裂液可直接用于常规油藏水力压裂使用，尤其是适用于边底水油藏压裂增产。
背景技术
压裂的目的是在地层中形成具有一定尺寸和导流能力的裂缝，其成功与否与所用压裂液的性能有很大关系。压裂液包括水基压裂液、油基压裂液、醇基压裂液、乳化压裂液及泡沫压裂液等，其中水基压裂液具有成本低、安全性较高等优点，目前使用最广泛。水基压裂液主要由稠化剂、交联剂、破胶剂、pH值调节剂、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂等组成。其中稠化剂是主要组分，一直是压裂液领域研究的重点和热点，其焦点是稠化剂的增粘能力及耐温、抗盐、抗剪切性。目前采用的稠化剂主要是天然植物胶及其衍生物(如胍胶及其衍生物)，其中羟丙基胍胶(HPG)使用最多。羟丙基胍胶抗盐、抗剪切性均较好，但耐温性较差，易生物降解只能现配现用，且原料依赖进口，这在很大程度上限制了其应用。合成高聚物聚丙烯酰胺(PAM)由于粘度高、摩阻小、携砂能力强等优点，也被用作水基压裂液稠化剂，但PAM的耐盐性和剪切稳定性必须进一步提高。目前，在底水和高含水地层进行压裂增产措施改造时常出现地层水沿着裂缝快速推进造成越层水窜或者油井快速水淹，因此在压裂过程中如何有效控水是目前急需解决的难题。而现场所使用的稠化剂如羟丙基瓜尔胶或者聚丙烯酰胺等除了常规的造缝、携砂等作用外，对于预防水窜、控制水油比效果不明显，从而大大降低了压裂增产的效果。
基于上述情况，研制一种既可起到压裂液稠化剂的作用，又可改变储层的相渗特性或者部分堵水已达到控制水油比的新型压裂液体系显得尤为迫切，同时要求该体系具有地面粘度低，操作简单，反应条件易控制的特点；与常规胍胶压裂液体系配伍性好，耐盐耐冲刷，进入地层后吸附在岩石表面，形成刷状结构的聚合物，大幅度降低水相渗透率；对油相渗透率改变很小，具有选择性改变相渗的特性；热稳定性和盐稳定性良好；随含水饱和度增加，水相渗透率大幅降低，油相渗透率改变较小，控水增油效果明显，这对于边底水油气藏的高效开发具有重要的实践意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，本方法制备工艺简单，反应条件易控制，复合压裂液体系既可起到压裂液稠化剂的作用，又可改变储层的相渗特性或者部分堵水已达到控制水油比，同时该压裂液具有良好的耐剪切性、热稳定性、抗盐性及摩阻低等特点，尤其适用于边底水油藏水力压裂增产。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、在室温下，将质量浓度为0.06％～0.15％的阴离子聚丙烯酰胺溶液、质量浓度为0.02％～0.05％的阳离子聚合物溶液和质量浓度为2.0％～2.5％的共溶剂溶液按照2-6：0.8-2：100的比例均匀混合，慢速搅拌至完全溶解，形成复合聚电解质溶液；
b、将步骤a所制得的复合聚电解质溶液、改性胍胶溶液、水按照1～3：3～8：0.5～1的比例复配，即可得到具有控水增油效果的复合稠化剂溶液；
其中，所述的复合聚电解质溶液的质量浓度为0.08％～0.2％，改性胍胶的质量浓度为0.25％～0.5％；
c、将步骤b所制得的复合稠化剂溶液与交联剂、非氧化破胶剂按照100：0.7～0.9：0.1～0.3的比例搅拌均匀，即得到适用边底水油藏水力压裂的复合压裂液；
其中，交联剂的质量浓度为0.1％～0.2％，非氧化破胶剂的质量浓度为0.1％～0.5％。
步骤a中所述的阴离子聚丙烯酰胺分子量为800万～2000万。
步骤a中所述的阳离子聚合物为阳离子单体和丙烯酰胺共聚而成，阳离子聚合物的分子量300万～1200万，所述阳离子单体可以是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或二烯丙基胺等。
步骤a中所述的共溶剂为XY型一价金属盐，KCl最佳。
步骤b中改性胍胶为通过酶降解工艺，使胍胶的分子量降低至10万～50万，并在胍胶分子链上引如亲水基团，在水中易溶解，分子量低，分子量分布均匀的低分子量胍胶。
步骤c中所述的交联剂为有机硼交联剂，它是硼砂和多羟基有机螯合物反应产物，与以往无机硼酸盐、有机钛和有机锆等有机金属交联剂相比，它具有耐高温性、延缓交联性，并能自动破胶。
步骤c中所述的非氧化破胶剂为pH调节剂，以NH4Cl最佳。
本发明的优点表现在：
1、由于本发明采用a、b、c三个步骤制备复合压裂液，这样的工艺方法与现有技术相比，工艺更加简单，操作也更为简便，在各个步骤中的反应条件也更加容易控制，更为重要的是，复合压裂液体系既可起到压裂液稠化剂的作用，又可改变储层的相渗特性或者部分堵水已达到控制水油比，同时复合压裂液与常规胍胶压裂液体系配伍性好，耐盐耐冲刷，进入地层后吸附在岩石表面，形成刷状结构的聚合物，大幅度降低水相渗透率，降低幅度达到60％以上；对油相渗透率改变很小，降低幅度小于20％，具有选择性改变相渗的特性；热稳定性和盐稳定性良好；随含水饱和度增加，水相渗透率大幅降低，油相渗透率改变较小，控水增油效果明显，这对于边底水油气藏的高效开发具有重要的实践意义。
2、本发明采用的共溶剂为KCl，pH调节剂为NH4Cl，这样的技术方案有利于进一步形成质量更好的复合压裂液。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明作进一步的补充说明：
实施例1
一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，包括如下步骤：
a、在室温下，将质量浓度为0.06％的阴离子聚丙烯酰胺溶液、质量浓度为0.02％的阳离子聚合物溶液和质量浓度为2.0％的共溶剂溶液按照2-4：1-2：100的比例均匀混合，慢速搅拌至完全溶解，形成复合聚电解质溶液；
b、将步骤a所制得的复合聚电解质溶液、改性胍胶溶液、水按照1～3：3～8：0.5～1的比例复配，即可得到具有控水增油效果的复合稠化剂溶液；
其中，所述的复合聚电解质溶液的质量浓度为0.08％，改性胍胶的质量浓度为0.25％；
c、将步骤b所制得的复合稠化剂溶液与交联剂、非氧化破胶剂按照100：0.7～0.9：0.1～0.3的比例搅拌均匀，即得到适用边底水油藏水力压裂的复合压裂液；
其中，交联剂的质量浓度为0.1％，非氧化破胶剂的质量浓度为0.1％。
步骤a中所述的阴离子聚丙烯酰胺分子量为800万～2000万。
步骤a中所述的阳离子聚合物为阳离子单体和丙烯酰胺共聚而成，阳离子聚合物的分子量300万～1200万，所述阳离子单体可以是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或二烯丙基胺等。
步骤a中所述的共溶剂为XY型一价金属盐，KCl最佳。
步骤b中改性胍胶为通过酶降解工艺，使胍胶的分子量降低至10万～50万，并在胍胶分子链上引如亲水基团，在水中易溶解，分子量低，分子量分布均匀的低分子量胍胶。
步骤c中所述的交联剂为有机硼交联剂，它是硼砂和多羟基有机螯合物反应产物，与以往无机硼酸盐、有机钛和有机锆等有机金属交联剂相比，它具有耐高温性、延缓交联性，并能自动破胶。
步骤c中所述的非氧化破胶剂为pH调节剂，以NH4Cl最佳。
实施例2
一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，包括如下步骤：
a、在室温下，将质量浓度为0.15％的阴离子聚丙烯酰胺溶液、质量浓度为0.05％的阳离子聚合物溶液和质量浓度为2.5％的共溶剂溶液按照2-4：1-2：100的比例均匀混合，慢速搅拌至完全溶解，形成复合聚电解质溶液；
b、将步骤a所制得的复合聚电解质溶液、改性胍胶溶液、水按照1～3：3～8：0.5～1的比例复配，即可得到具有控水增油效果的复合稠化剂溶液；
其中，所述的复合聚电解质溶液的质量浓度为0.2％，改性胍胶的质量浓度为0.5％；
c、将步骤b所制得的复合稠化剂溶液与交联剂、非氧化破胶剂按照100：0.7～0.9：0.1～0.5的比例搅拌均匀，即得到适用边底水油藏水力压裂的复合压裂液；
其中，交联剂的质量浓度为0.2％，非氧化破胶剂的质量浓度为0.5％。
步骤a中所述的阴离子聚丙烯酰胺分子量为800万～2000万。
步骤a中所述的阳离子聚合物为阳离子单体和丙烯酰胺共聚而成，阳离子聚合物的分子量300万～1200万，所述阳离子单体可以是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或二烯丙基胺等。
步骤a中所述的共溶剂为XY型一价金属盐，KCl最佳。
步骤b中改性胍胶为通过酶降解工艺，使胍胶的分子量降低至10万～50万，并在胍胶分子链上引如亲水基团，在水中易溶解，分子量低，分子量分布均匀的低分子量胍胶。
步骤c中所述的交联剂为有机硼交联剂，它是硼砂和多羟基有机螯合物反应产物。与以往无机硼酸盐、有机钛和有机锆等有机金属交联剂相比，它具有耐高温性、延缓交联性，并能自动破胶。
步骤c中所述的非氧化破胶剂为pH调节剂，以NH4Cl最佳。
实施例3
在实施例1或实施例2的基础上，所述的共溶剂还可以是氯化钠等，pH调节剂还可以是盐酸等。
实施例4
作为本发明的一较佳实施例如下：
将阴离子聚丙烯酰胺HPAM、阳离子聚丙烯酰胺DPAM和低分子胍胶LGP分别溶解于蒸馏水中，配制浓度分别为0.4％、0.2％和0.6％的溶液各200ml；在室温下，将25ml浓度为0.4％ HPAM溶液和5ml浓度为0.2％DPAM溶液与2g KCl混合均匀形成复合聚电解质溶液，再与50ml浓度为0.6％LGP溶液一起倒入烧杯中，再加入20ml水搅拌混合均匀，便可得到100ml复合稠化剂溶液。用蒸馏水配制质量浓度为20％的交联剂溶液和质量浓度为10％非氧化破胶剂等溶液，将上述复合稠化剂溶液中分别加入2ml非氧化破胶剂溶液和4ml交联剂溶液，搅匀、交联后即得到复合压裂液冻胶。
Claims (3)
1.一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、在室温下，将质量浓度为0.06％～0.15％的阴离子聚丙烯酰胺溶液、质量浓度为0.02％～0.05％的阳离子聚合物溶液和质量浓度为2.0％～2.5％的共溶剂溶液按照2-6∶0.8-2∶100的体积比例均匀混合，慢速搅拌至完全溶解，形成复合聚电解质溶液；
b、将步骤a所制得的复合聚电解质溶液、改性胍胶溶液、水按照1～3∶3～8∶0.5～1的体积比例复配，即可得到具有控水增油效果的复合稠化剂溶液；
其中，所述的复合聚电解质溶液的质量浓度为0.08％～0.2％，改性胍胶的质量浓度为0.25％～0.5％；
c、将步骤b所制得的复合稠化剂溶液与交联剂、非氧化破胶剂按照100∶0.7～0.9∶0.1～0.3的体积比例搅拌均匀，即得到适用边底水油藏水力压裂的复合压裂液；
其中，交联剂的质量浓度为0.1％～0.2％，非氧化破胶剂的质量浓度为0.1％～0.5％。
步骤a中所述的阳离子聚合物为阳离子单体和丙烯酰胺共聚而成，步骤a中所述的共溶剂为XY型一价金属盐，步骤b中改性胍胶为通过酶降解工艺，使胍胶的分子量降低至10万～50万，并在胍胶分子链上引入亲水基团，在水中易溶解，分子量低，分子量分布均匀的低分子量胍胶，步骤c中所述的交联剂为有机硼交联剂，步骤c中所述的非氧化破胶剂为pH调节剂。
2.根据权利要求1所述的一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的阴离子聚丙烯酰胺分子量为800万～2000万。
3.根据权利要求1所述的一种水力压裂的复合压裂液的制备方法，其特征在于：阳离子聚合物的分子量300万～1200万，所述阳离子单体是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵或二烯丙基胺。
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