CN101481607A - 酸化压裂用酸液凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸化压裂用酸液凝胶及其制备方法与应用，按质量百分比组份为酸5－40％，聚丙烯酰胺类聚合物0.3－2.0％，无机交联剂0.03－1.5％，有机交联剂0.03－1.5％，其余为水。将聚丙烯酰胺类聚合物溶解于含有酸的水溶液中，搅拌2－5hr，直至聚合物完全溶解，得到均匀的粘稠液体，最后加入有机交联剂和无机交联剂。本发明酸化压裂用酸液凝胶用于70－120℃高温油田酸化压裂。该凝胶黏度高、弹性好、能携砂，从而可以实现酸液深穿透、造酸压长缝的目的。

Description

酸化压裂用酸液凝胶及其制备方法与应用

(一)技术领域

本发明涉及一种用于石油开采中碳酸盐岩储层酸化压裂增产措施的酸液的制备方法，具体涉及一种高温油田酸化压裂用酸液凝胶，属于油气田开发技术领域。

(二)背景技术

碳酸盐岩储层是重要的油气储层之一，在国内古生代碳酸盐岩地层中找到了大量油气。酸化压裂通过酸的溶蚀作用恢复和提高地层的渗透性、提高油气井产能，是碳酸盐岩储层改造的重要增产措施之一。随着碳酸盐岩储层的深入开发，酸化压裂得到越来越广泛的应用。

酸化压裂液的性能对酸化压裂效果具有关键作用，为获得较好的酸化压裂效果，对酸化压裂液具有以下要求：增加酸的穿透性，延缓酸岩反应速度，增大酸液作用距离，使酸蚀裂缝最大化，以获得与水力压裂技术接近的高导流能力裂缝。在对碳酸盐岩储层进行基质酸化或压裂酸化时，主要使用常规酸、胶凝酸、乳化酸、泡沫酸等，通过在酸液中加入聚合物稠化剂、乳状液、发泡剂等提高酸化效果。

中国专利ZL200510044929.5(授权公告号CN100366702C)公开了“一种抗高温、低摩阻油包酸乳状液”，它由0号柴油、15％-28％盐酸、油酸单乙醇酰胺磷酸酯、石油磺酸和聚甲基丙烯酸甲酯组成。

中国专利申请90106162.X(公开号CN1061033)公开了“酸化地层用的胶凝酸”，它由盐酸、以醛酮胺缩合物为主要成分的盐酸酸化缓蚀剂、表面活性剂、水溶性耐酸阳离子2-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基胺盐组成。

中国专利ZL200310116816.2(授权公告号CN1262622C)公开了“高温碳酸盐岩油藏低损害酸化体系”，主要由主体液(剂)、活化剂和隔离液组成，其特征在于主体液(剂)选用PCl₃、PCl₅、POCl₃，活化剂选用水，隔离液选用轻质油。

中国专利200380110399(公开号CN1836090A)公开了“自转向泡沫系统”，用转向剂使酸转向，所述转向剂为赋能的或发泡的酸性粘弹性表面活性剂系统。

现有技术能在一定程度上降低酸岩反应速度，改善酸化效果，但是黏度较低，不能携带压裂支撑剂，尤其是对低渗透地层的高温深井，酸岩反应速度快、无法造酸压长缝的问题仍然得不到解决。

(三)发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种酸化压裂用酸液凝胶及其制备方法与应用，具体地说是一种可携带压裂支撑剂、有效延缓酸岩反应速度、用于低渗透地层高温深井酸化压裂、无机-有机复合交联剂形成的酸液凝胶及其制备方法。

本发明酸化压裂用酸液凝胶，按质量百分比组份如下：

酸5-40％，聚丙烯酰胺类聚合物0.3-2.0％，无机交联剂0.03-1.5％，有机交联剂0.03-1.5％，其余为水。

所述的聚丙烯酰胺类聚合物选自下列A或B：

A.聚丙烯酰胺，水解度不高于30％、分子量在500-1500万之间；进一步的，优选水解度不高于10％，分子量800-1000万的聚丙烯酰胺。

B.丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸钠(AMPS)的共聚物(AM-AMPS)，分子量在500-800万之间，AM与AMPS的摩尔比为(3-7):(7-3)。

所述酸为盐酸、土酸、氢氟酸、氨基磺酸或低分子羧酸；其中低分子羧酸优选甲酸、乙酸、或丙酸。酸的用量是以纯酸计。

所述无机交联剂为重铬酸钠或重铬酸钾。

所述有机交联剂为甲醛、三聚甲醛、六次甲基四胺、苯酚、对苯二酚、间苯二酚、水溶性酚醛树脂之一或组合。

优选的，有机交联剂至少是包括以下其中一种：甲醛、三聚甲醛或六次甲基四胺。

本发明提供的酸液凝胶的制备方法如下：

将聚丙烯酰胺类聚合物溶解于含有酸的水溶液中，搅拌2-5hr，直至聚合物完全溶解，得到均匀的粘稠液体，最后加入有机交联剂和无机交联剂，搅拌均匀。

本发明的酸液凝胶的应用，用于70-120℃高温油田酸化压裂。

本发明的酸液凝胶在酸液中采用无机-有机复合交联剂，应用时于70-120℃高温下使聚丙烯酰胺类聚合物交联，得到高黏度(可调挂)、含酸的交联聚合物凝胶，特别适用于高温油田酸化压裂。

本发明具有以下技术特点和优良效果：

(1)有机交联剂与无机交联剂复合使用，在酸性环境下，有机交联剂将重铬酸盐中的高价铬还原为Cr³⁺，Cr³⁺使得聚合物较快交联，降低了酸液滤失，有效减缓酸岩反应速度；有机交联剂使得体系在较高温度下稳定；而且醛还起到铁离子稳定剂的作用。

(2)酸液交联前黏度低，摩阻低，易泵送。

(3)酸液交联后形成网状结构的凝胶，黏度高、弹性好、能携砂，从而可以实现酸液深穿透、造酸压长缝的目的。

(四)附图说明

图1是交联后形成的凝胶，可调挂。

(五)具体实施方式

以下实施例仅用于进一步说明本发明，但不限制本发明。各实施例中的化学品均为工业品。

【实施例1】酸液凝胶，按质量百分比组份如下：

浓盐酸55.56％(折合纯酸为20％)，聚丙烯酰胺(水解度5.3％，分子量800万)1.0％，重铬酸钠0.1％，六次甲基四胺0.2％，苯酚0.05％，余量为水。

本实施例的酸液凝胶的制备；按质量份，依次加入43.09份水，55.56份浓盐酸和1.0份聚丙烯酰胺，搅拌均匀后加入0.1份重铬酸钠，0.2份六次甲基四胺，0.05份苯酚。

本实施例的酸液凝胶100℃交联时间是4min，交联凝胶可调挂(见附图)，在100℃、100S^-1条件下黏度186mPa.s；在140℃放置1hr不脱水、不分解。石英砂的沉降速度为0.0068cm/s。

【实施例2】

如实施例1所述，不同的是六次甲基四胺的质量百分比是0.1％。酸液凝胶的交联时间是5min，其他性能不变。

【实施例3】

如实施例1所述，不同的是重铬酸钠的质量百分比是0.2％。酸液凝胶的交联时间是1.75min。在140℃放置0.5hr不脱水、不分解。

【实施例4】

如实施例1所述，不同的是无机交联剂是重铬酸钾。性能不变。

【实施例5】

如实施例1所述，不同的是有机交联剂是质量浓度40％的甲醛0.6％。

本实施例酸液凝胶的交联时间是5min(70℃)，70℃、100S^-1条件下黏度213mPa.s，在90℃放置1hr不脱水、不分解。

【实施例6】

如实施例5所述，不同的是有机交联剂是1.0％甲醛(40％质量百分比)。

本实施例酸液凝胶的交联时间是2min(70℃)，70℃、100S^-1条件下黏度113mPa.s，在90℃放置0.5hr不脱水、不分解。

【实施例7】

如实施例1所述，不同的是盐酸的浓度是15％质量百分比。

【实施例8】

如实施例1所述，不同的是盐酸的浓度是10％质量百分比。

【实施例9】

如实施例1所述，不同的是所用的酚是间苯二酚。

Claims (8)

1、酸化压裂用酸液凝胶，其特征在于按质量百分比组份如下：

酸5-40％，聚丙烯酰胺类聚合物0.3-2.0％，无机交联剂0.03-1.5％，有机交联剂0.03-1.5％，其余为水。

2、如权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶，其特征在于所述的聚丙烯酰胺类聚合物选自下列A或B：

A.聚丙烯酰胺，水解度不高于30％、分子量在500-1500万之间；进一步的，优选水解度不高于10％，分子量800-1000万的聚丙烯酰胺；

B.丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸钠的共聚物，分子量在500-800万之间，AM与AMPS的摩尔比为(3-7):(7-3)。

3、如权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶，其特征在于所述酸为盐酸、土酸、氢氟酸、氨基磺酸或低分子羧酸；其中低分子羧酸优选甲酸、乙酸、或丙酸。

4、如权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶，其特征在于所述无机交联剂为重铬酸钠或重铬酸钾。

5、如权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶，其特征在于所述有机交联剂为甲醛、三聚甲醛、六次甲基四胺、苯酚、对苯二酚、间苯二酚、水溶性酚醛树脂之一或组合。

6、如权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶，其特征在于所述有机交联剂至少是包括以下其中一种：甲醛、三聚甲醛或六次甲基四胺。

7、权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶的制备方法，步骤如下：将聚丙烯酰胺类聚合物溶解于含有酸的水溶液中，搅拌2-5hr，直至聚合物完全溶解，得到均匀的粘稠液体，最后加入有机交联剂和无机交联剂，搅拌均匀。

8、权利要求1所述的酸化压裂用酸液凝胶的应用，用于70-120℃高温油田酸化压裂。

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