CN102757778B - 一种抗高矿化度水质压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗高矿化度水质压裂液，其特征是：压裂液由含有抑制水质高矿化度、促进胍胶溶胀的螯合助溶剂和螯合稳定剂的基液和交联液组成、并将基液和交联液按比例充分混合，基液的配比：高矿化度地表水98.2～98.65份，螯合助溶剂0.1～0.15份，增稠剂0.3～0.4份，杀菌剂0.1～0.15份，粘土稳定剂0.3-0.5份，破乳助排剂0.5份，螯合稳定剂0.05～0.1份；交联液的配比：水50份，有机交联剂50份，破胶剂0.35份；压裂液的配比：基液99.2～99.5份，交联液0.5-0.8份。本发明所形成的压裂液可有效节约水资源、提高压裂施工成功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油田压裂施工的压裂液，特别是一种抗高矿化度水质压裂液。属于油气层开采领域。
背景技术
在现有技术中，油气田压裂改造过程中所使用的压裂液主要是以水基冻胶压裂液为主。姬塬地区所用的常规压裂液配方存在以下的不适应性：
（1）目前现场所使用的水基冻胶压裂液主要是植物胶为，对配液水质的pH值、矿化度、杂质含量、浊度、细菌都有严格的要求，否则不能配液，或者导致压裂液降解、变质、腐败；
（2）从姬塬地区现场采集的施工用水呈弱酸性，颜色略微发黄。用水源点所备水样配置的胍胶溶胀速度很慢，并出现分层沉淀的现象。胍胶基液静置4h后罐底出现沉淀凝结成块状，而罐顶粘度级低。基液在加入有机硼交联剂交联形成的冻胶韧性极差，不能够挑挂。冻胶极易脱水变脆，携砂性能和抗高温性能也很弱。
（3）通过对水样的检验结果可以看出，实验所取6个水样与工业用水相比，固含量高出8.5倍左右，矿化度达到工业水矿化度的9倍以上，其中以地195-34井区地表水矿化度最高，达到277.63毫克当量/L，这就成为影响胍胶基液性能的重要因素。工业水配制的基液形成的冻胶在70℃连续剪切60min后，粘度保持在100mpa·s以上；而地195-34井区地表水水形成的冻胶在流变仪的连续剪切下，7min后，粘度降低至50mpa·s以下，不能满足现场施工要求。加入压裂螯合助溶剂CSO-1和压裂螯合助溶剂CST-1抗剪切性能变好。
发明内容
本发明的目的提供一种抗高矿化度水质压裂液，可以抑制水质高矿化度、促进胶液溶胀的螯合助溶剂与螯合稳定剂，形成一种新的压裂液体系，以达到节约用水、提高施工成功率目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种抗高矿化度水质压裂液，其特征是：压裂液由含有抑制水质高矿化度、促进胍胶溶胀的螯合助溶剂和螯合稳定剂的基液和交联液组成、并将基液和交联液按比例充分混合；
其工艺过程为：
（1）基液的配制：
基液的配比：
高矿化度地表水98.2～98.65份，螯合助溶剂0.1～0.15份，增稠剂0.3～0.4份，杀菌剂0.1～0.15份，粘土稳定剂0.3-0.5份，破乳助排剂0.5份，螯合稳定剂0.05～0.1份；
配制工艺过程为：在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，向上述质量份高矿化度地表水中先后缓慢加入上述质量份的螯合助溶剂、杀菌剂、增稠剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和螯合稳定剂，继续循环或搅拌30分钟，以便液体混合充分，增稠剂充分溶胀，形成均匀的液体；
（2）交联液的配制：
交联液的配比：水50份，有机交联剂50份，破胶剂0.35份；
配制工艺过程为：将水和交联剂按上述质量份充分混合循环均匀；
（3）压裂液的配制：
压裂液的配比：基液99.2～99.5份，交联液0.5-0.8份；
配制工艺过程为：在搅拌的条件下，将基液和交联液按上述质量份充分混合均匀，以形成高粘度的液体。
所述的增稠剂是天然植物胶胍胶的衍生物，即羟丙基胍胶HPG，其分子结构式如下：
所述的螯合助溶剂为聚磷酸盐与乙二胺四乙酸的复合物。
所述的杀菌剂为非离子非氧化型杀菌剂。
所述的粘土稳定剂为有机低分子类长效低伤害型粘土稳定剂，分子量在300-800。
所述的破乳助排剂为非离子表面活性剂复配而成的活性体系，能保持岩石的亲水性，防止破除入井液体与原油形成的乳状液。
所述的螯合稳定剂为有机碱或无机碱，所述的有机碱为三乙醇胺、乙醇胺的一种或两种的复合物，所述的无机碱为氢氧化钠。
所述的有机交联剂为植物胶交联用有机螯合高浓缩交联剂，交联延迟时间0.5-2min,耐温能力≥70℃，交联性能好，低浓度稠化剂的交联剂。
所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、过氧化苯甲酰中的任意一种；除在交联剂中按量加入外，还根据压裂时地层温度的变化，人工在混砂车上楔形加入。
所述的螯合助溶剂为螯合助溶剂CSO-1，增稠剂为胍胶CJ2-6，杀菌剂为杀菌剂CJSJ-2，粘土稳定剂为粘土稳定剂COP-1，螯合稳定剂为螯合稳定剂CST-1、破乳助排剂为破乳助排剂CF-5D，有机交联剂为交联剂JL-2、破胶剂为破胶剂APS，上述均为商品名称。上述原料市场上均有销售。
本发明的有益效果是：1）本发明采用的有机交联剂为植物胶交联用有机螯合高浓缩交联剂，具有交联范围宽、用量小，过交联不析水，低温冻胶不发脆，水化彻底，低温不返胶，冻胶抗温抗剪切性强，携砂性能好等特点，交联延迟时间0.5-2min，耐温能力大于70℃。
2）螯合助溶剂加量为0.05%-0.15%时，胍胶溶胀效果好，螯合稳定剂加量为0.05～0.1%时，交联性能良好，可满足现场施工的需要。
3）螯合助溶剂溶于水后发生电离，生成带负电性的分子链，它与Ca2+、Mg2+等离子形成可溶于水的络合物或螯合物，从而使无机盐溶解度增加，起到助溶阻垢作用。
4）经过配方调整后形成的交联胍胶在70℃下剪切45min，最后粘度均保持在100mpa·s以上。该压裂液配方具有较好的耐温抗剪切性能，实验室及现场试验均具有很好的携砂能力（根据行业标准的要求，在粘度达到50mpa·s即可满足）。
5）加入螯合助溶剂和螯合稳定剂，使该压裂液体系具有良好的抗剪切性、热稳定性、水不溶物和残渣含量低、控制滤失能力强、破胶及时彻底，对储层伤害较小，与该储层较为适应。
6）压裂液的配制可以不使用生活淡水，使用当地高矿化度地表水，可节约水资源和能源，有效保护环境。
7）该压裂液适合于地表水质条件较差的低渗透油气田的压裂施工，改善和提高压裂液的性能，提高压裂施工成功率。提高油气井的采收率，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。
附图说明
下面结合实施例及说明书附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
图1是实施例5的地195-34井长8层上段施工曲线；
图2是实施例5的地195-34井长8层下段压裂施工曲线。
具体实施方式
一种抗高矿化度水质压裂液，其特征是：压裂液由含有抑制水质高矿化度、促进胍胶溶胀的螯合助溶剂和螯合稳定剂的基液和交联液组成、并将基液和交联液按比例充分混合；
其工艺过程为：
（1）基液的配制：
基液的配比：
高矿化度地表水98.2～98.65份，螯合助溶剂0.1～0.15份，增稠剂0.3～0.4份，杀菌剂0.1～0.15份，粘土稳定剂0.3-0.5份，破乳助排剂0.5份，螯合稳定剂0.05～0.1份；
配制工艺过程为：在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，向上述质量份的高矿化度地表水中先后缓慢加入上述质量份的螯合助溶剂、杀菌剂、增稠剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和螯合稳定剂，继续循环或搅拌30分钟，以便液体混合充分，增稠剂充分溶胀，形成均匀的液体；
（2）交联液的配制：
交联液的配比：水50份，有机交联剂50份，破胶剂0.35份；
配制工艺过程为：将水和交联液按上述质量份充分混合循环均匀，
（3）压裂液的配制：
压裂液的配比：基液99.2～99.5份，交联液0.5-0.8份；
配制工艺过程为：在搅拌的条件下，将基液和交联液按上述质量份充分混合均匀，以形成高粘度的液体。
实施例1（地层埋深≤1700m）
（1）基液的配制：
基液的配比：
高矿化度地表水98.65kg，螯合助溶剂0.1kg，增稠剂0.3kg，杀菌剂0.1kg，粘土稳定剂0.3kg，破乳助排剂0.5kg，螯合稳定剂0.05kg；
配制工艺过程为：在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，向上述质量份的高矿化度地表水中先后缓慢加入上述质量份的螯合助溶剂、杀菌剂、增稠剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和螯合稳定剂，继续循环或搅拌30分钟，以便液体混合充分，增稠剂充分溶胀，形成均匀的液体；
（2）交联液的配制：
交联液的配比：水50kg，有机交联剂50kg，破胶剂0.35kg；
配制工艺过程为：将水和交联剂按上述质量充分混合循环均匀，
（3）压裂液的配制：
压裂液的配比：取上述基液99.2kg，交联液0.5kg；
配制工艺过程为：在搅拌的条件下，将基液和交联液按上述质量充分混合均匀，以形成高粘度的液体。
实施例2（地层埋深≥2700m）
同实施例1基本相同，不同之处是：基液的配比：高矿化度地表水98.2kg，螯合助溶剂0.15kg，增稠剂0.4kg，杀菌剂0.15kg，粘土稳定剂0.5kg，破乳助排剂0.5kg，螯合稳定剂0.1kg；
交联液的配比：水50kg，有机交联剂50kg，破胶剂0.35kg；
压裂液的配比：基液99.5kg，交联液0.8kg。
实施例3（1700m≤地层埋深≤2200m）
同实施例1基本相同，不同之处是：基液的配比：高矿化度地表水98.3kg，螯合助溶剂0.15kg，增稠剂0.35kg，杀菌剂0.10kg，粘土稳定剂0.5kg，破乳助排剂0.5份，螯合稳定剂0.1kg；
交联液的配比：水50kg，有机交联剂50kg，破胶剂0.35kg；
压裂液的配比：基液99.3kg，交联液0.6kg；
实施例4
同实施例1基本相同，不同之处是：所述的增稠剂是天然植物胶胍胶的衍生物，即羟丙基胍胶HPG，其分子结构式如下：（其分子量在20-30万）
HPG分子结构
所述的螯合助溶剂为聚磷酸盐与乙二胺四乙酸的复合物，乙二胺四乙酸简称EDTA，该螯合助溶剂具有抑制水质的高矿化度、促进胍胶溶胀的作用。所述的杀菌剂为非离子非氧化型杀菌剂，具有高效、广谱、低毒、配伍性好等特点。所述的粘土稳定剂为有机低分子类长效低伤害型粘土稳定剂，它对粘土表面有高亲和力，克服了大分子量阳离子堵塞孔喉的特点，孔隙伤害小，防膨效果明显。所述的破乳助排剂为非离子表面活性剂复配而成的活性体系，克服了阳离子型助排剂吸附而降低其有效浓度的缺点，整个排液期间，助排作用明显，同时可防止岩石润湿性的改变及防止、破除入井液体与原油形成乳状液。所述的螯合稳定剂为有机碱或无机碱，所述的有机碱为三乙醇胺、乙醇胺中的一种或两种的复合物，所述的无机碱为氢氧化钠，这里选用三乙醇胺。所述的有机交联剂为植物胶交联用有机螯合高浓缩交联剂，具有交联范围宽、用量小，过交联不析水，低温冻胶不发脆，水化彻底，低温不返胶，冻胶抗温抗剪切性强，携砂性能好等特点，交联延迟时间0.5-2min，耐温能力大于70℃。所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、过氧化苯甲酰中的任意一种，这里选用过硫酸铵。
实施例5
1、现场配液
将0.15kg的螯合助溶剂CSO-1加入98.35kg的高矿化度地表水中循环10min，待螯合助溶剂CSO-1在罐中混合均匀后按照常规压裂液配制方法按配方次序依次加入0.4kg的胍胶CJ2-6，0.15kg的杀菌剂CJSJ-2，0.5kg的粘土稳定剂COP-1，0.1kg的螯合稳定剂CST-1和0.5kg的破乳助排剂CF-5D后循环10min左右，得到了如下表所示的性能检测数据表。胍胶基液在配置好的大罐胍胶基液里，罐顶与罐底部分的基液粘度在36-48mpa·s之间，PH值在8.5-9之间，分布均匀，静置无分层沉淀现象，完全符合施工要求。交联剂由50kg的交联剂JL-2、50kg的水和0.35kg的破胶剂APS均匀的混合在一个2m3的池子中，施工时由交联泵打入混砂车。在搅拌的条件下，将99.5kg基液和0.5kg交联液充分混合均匀，以形成高粘度的液体。上述原料购自的厂家同实施例1。地195-34井区现场压裂液性能检测数据表（配液后2h检测）见表1
（表1）
2、压裂情况
在压裂施工过程中交联比根据现场情况控制在100:0.5-0.8（地195-34井交联比为100:0.6）范围内。在整个施工过程中，胍胶基液都能够在混砂车上很好的交联，交联后的冻胶韧性和携砂性能都很好，可以在不同的砂浓度下挑挂。地195-34井长8层上段施工结果：地层破裂压力29.2MPa，加20/40目低密度陶粒35m3，排量2.408m3/min,工作压力28.4Mpa左右，砂比33.6%，地195-34井长8层下段施工结果：地层破压33.9Mpa，加20/40目低密度陶粒35m3，排量,2.404m3/min工作压力24.8MPa左右，砂比33.7%。两次施工均按照施工设计要求平稳提升砂比，整个压裂过程非常顺利。（见图1和图2所示）
3、破胶情况
姬塬地区长8储层平均埋深2685m左右、温度81.2℃。改进后体系，在施工过程中取得了很好的效果。在破胶方面，除了按设计在交联剂中加入水化剂之外，在压裂还剩下30分钟左右时按照0.01%～0.03%～0.05%～0.07%～0.09%的比例楔形加入水化剂以保证破胶。地195-34井长8两层压裂加入水化剂112Kg，人工楔形在混砂车上加入水化剂28Kg，返排液在30℃时的粘度都控制在10mpa·s以下，符合完全压裂液破胶的有关标准。该井经试排，日产纯油18.36m3/d，取得了较好的施工效果。
同时，本发明对上述实施例1-4的压裂液也如实施例5的压裂液性能检测、压裂情况、破胶情况的效果分析，其结果基本上同实施例5的效果一致。
上述的螯合助溶剂为螯合助溶剂CSO-1，增稠剂为胍胶CJ2-6，杀菌剂为杀菌剂CJSJ-2，粘土稳定剂为粘土稳定剂COP-1，螯合稳定剂为螯合稳定剂CST-1、破乳助排剂为破乳助排剂CF-5D，有机交联剂为交联剂JL-2、破胶剂为破胶剂APS，上述均为商品名称。
上述原料分别购自以下单位：庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司咸阳分公司厂家，地址：陕西省咸阳市朝阳七路，销售部电话：02986565388；陕西宝化科技有限责任公司，地址：中国陕西省宝鸡市陈仓大道38号，国内销售和服务电话：+86-917-28538992853896；临沂市嘉耕商贸有限公司,地址：山东省临沂市临沂市化工城B区358,电话：860539 3127717,传真：86 0539 3127393；西安市盛达化工贸易有限公司,地址：陕西省西安市永乐路62号,销售部联系信息,电话：029-62293991,传真：029-62293991；西安银河化工原料公司,地址：陕西西安市大兴西路301号西北国亨化工市场南门东排B-8号,电话：029-84410177,传真：029-62983765。
本实施例没有详细叙述的部分和英文缩写属本行业的公知常识，在网上可以搜索到，这里不一一叙述。
Claims (2)
1.一种抗高矿化度水质压裂液，其特征是：压裂液由含有抑制水质高矿化度、促进胍胶溶胀的螯合助溶剂和螯合稳定剂的基液和交联液组成、并将基液和交联液按比例充分混合；
其工艺过程为：
（1）基液的配制：
基液的配比：
高矿化度地表水98.35kg，螯合助溶剂0.15kg，增稠剂0.4kg，杀菌剂0.15kg，粘土稳定剂0.5kg，破乳助排剂0.5kg，螯合稳定剂0.1kg；
配制工艺过程为：在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，向上述质量份高矿化度地表水中先后缓慢加入上述质量份的螯合助溶剂、杀菌剂、增稠剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和螯合稳定剂，继续循环或搅拌30分钟，以便液体混合充分，增稠剂充分溶胀，形成均匀的液体；
（2）交联液的配制：
交联液的配比：水50kg，有机交联剂50kg，破胶剂0.35kg；
配制工艺过程为：将水和交联剂按上述质量份充分混合循环均匀；
（3）压裂液的配制：
压裂液的配比：基液99.5kg，交联液 0.5kg；
配制工艺过程为：在搅拌的条件下，将基液和交联液按上述质量份充分混合均匀，以形成高粘度的液体；
所述的螯合助溶剂为螯合助溶剂CSO-1，增稠剂为胍胶CJ2-6，杀菌剂为杀菌剂CJSJ-2，粘土稳定剂为粘土稳定剂COP-1，螯合稳定剂为螯合稳定剂CST-1、破乳助排剂为破乳助排剂CF-5D，有机交联剂为交联剂JL-2、破胶剂为破胶剂APS，上述均为商品名称；
所述的破胶剂除在交联剂中按量加入外，还根据压裂时地层温度的变化，压裂还剩下30分钟时按照0.01%～0.03%～0.05%～0.07%～0.09%的比例人工在混砂车上楔形加入。
2.根据权利要求1所述的一种抗高矿化度水质压裂液，其特征是：所述的有机交联剂为植物胶交联用有机螯合高浓缩交联剂，交联延迟时间0.5-2min,耐温能力≥70℃，交联性能好，低浓度稠化剂的交联剂。
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| CN104927830A (zh) * | 2015-06-15 | 2015-09-23 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 防水锁压裂液及其制备方法 |
| CN104927830B (zh) * | 2015-06-15 | 2017-11-24 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 防水锁压裂液及其制备方法 |
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|---|---|
| CN102757778A (zh) | 2012-10-31 |
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