CN102352233A

CN102352233A - 一种低伤害小分子瓜胶压裂液

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Publication number: CN102352233A
Application number: CN2011102634614A
Authority: CN
Inventors: 郭建春; 王世彬; 雷跃雨; 何春明
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: CN102352233B

Abstract

本发明涉及一种低伤害小分子瓜胶压裂液，该压裂液由基液和0.05-0.8重量％的破胶剂、0.4-0.8重量％的交联剂组成，所述基液由以下组分按重量百分比组成：0.2-0.5％小分子瓜胶，0.1-1％助排剂，0.5-3％粘土稳定剂，0.02-0.2％pH调节剂，0.01-0.1％灭菌剂，0.01-0.05％分散剂，其余为水；所述小分子瓜胶是指分子量为40-80万的改性瓜胶，所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钠，所述交联剂为硼砂或有机交联剂。本发明虽然加入瓜胶量少，但是液体交联后的粘度与常规压裂液相当，有效降低了压裂液对地层的伤害，提高了压裂改造的效果。

Description

一种低伤害小分子瓜胶压裂液

所属技术领域

本发明涉及油气田开发领域压裂增产措施中使用的低伤害瓜胶压裂液。

技术背景

随着石油勘探开发的不断深入，低渗透油气藏储量所占比例逐年攀升，低渗透油气储量将是我国今后相当长一段时间内增储上产的主要资源基础。但是低渗透油气资源开采一直受开发成本的制约，导致投入与产出经济效益不匹配。因为与常规油气藏相比，低渗、特低渗透油气藏普遍具有埋藏较深、温度高、孔喉细小、发育有一定数量的天然微细裂缝、非均质性严重、应力敏感性较强，采收率普遍较低等特点。据统计国外该类油藏的采收率一般在25％左右，而国内仅为20.3％。严峻的开发形势表明，目前亟待加强该类油气藏勘探开发技术的研究，这将对于我国能源战略、国民经济发展有着重大意义。

低渗透油气藏压裂往往具有水敏性强、储层伤害较大等特点，针对此类储层的压裂液体系繁多，且部分压裂液成本比普通瓜胶压裂液体系高出50-200％，存在开发成本与产出经济效益不匹配等特点。因此开发出适合于低渗透储层的低成本、低伤害压裂液体系是实现低渗透储层有效开发的关键之一。

研究发现压裂液对地层的伤害主要来自液体体系中的稠化剂分子不能完全彻底的返排出地层，残留在地层中，堵塞油气通道，所以目前低伤害压裂液的策略是减少进入地层的稠化剂量和降低稠化剂分子量。基于普通瓜胶和清洁压裂液开发形成的小分子瓜胶压裂液是实现低渗透储层有效改造的新体系。该体系具有稠化剂分子量小、残渣含量低、易溶于水等特点，有利于降低压裂液对储层孔喉的伤害和残留物对地层的堵塞，增加返排效率从而增加人工裂缝导流能力，是一种低伤害、低成本压裂液体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低伤害小分子瓜胶压裂液，利用小分子瓜胶分子量较小的特点，在压裂施工结束后稠化剂分子链被氧化剂打断后形成更小的分子链使得进入地层的稠化剂分子几乎能完全返排出地层，减少对地层的伤害。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种低伤害小分子瓜胶压裂液，由基液和0.05-0.8重量％的破胶剂、0.4-0.8重量％的交联剂组成，所述基液由以下组分按重量百分比组成：0.2-0.5％小分子瓜胶，0.1-1％助排剂，0.5-3％粘土稳定剂，0.02-0.2％pH调节剂，0.01-0.1％灭菌剂，0.01-0.05％分散剂，其余为水。

所述小分子瓜胶是指分子量为40-80万的改性瓜胶，其制备过程如下：配制浓度为1～10u/ml的β-甘露聚糖酶水溶液，在温度为30～90℃的沸腾式干燥锅中，让压缩空气由底部往上部吹动瓜胶粉末在其中滚动，同时将配制的β-甘露聚糖酶水溶液喷洒到瓜胶粉末上，含有β-甘露聚糖酶水溶液液滴粒径在10～30μm，喷洒时间在1～5h，瓜胶与酶的质量百分比为106∶10～0.1；酶溶液喷洒完毕后，用波长为253nm，强度为18～52μW/cm²的紫外线照射瓜胶粉末0.5～1.5h，然后干燥2h。

所述助排剂是指十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵；所述粘土稳定剂为KCl或NH₄Cl；所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠或氨水，使压裂液最终pH为9-14；所述灭菌剂为甲醛或戊二醛；所述分散剂为乙酸钠或柠檬酸钠。

所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钠。

所述交联剂为硼砂或有机交联剂，所述有机交联剂由A，B两种组份组成，A组份由硼酸盐、锆化物和配体反应生成，A组份中的硼酸盐为十水硼酸钠，加量为10-30重量％，锆化物为四氯化锆、二氧化锆或四氯化锆与二氧化锆的混合物，加量为5-15重量％，配体为乳酸、醇胺、醋酸，加量分别为2-5重量％、4-9重量％、1-2重量％，所述醇胺是一乙醇胺，二乙醇胺或三乙醇胺，其余组份为水；B组份为10-30重量％氢氧化钠水溶液；A组份和B组份的重量比为10∶1。

普通瓜胶分子量大，水溶液中易形成卷曲结构、螺旋结构(即线团)，造成部分用于交联的氢键包裹在瓜胶分子内部，相互消耗，因此降低了瓜胶分子中用于交联氢键的利用率。而小分子瓜胶分子量小，其分子在水溶液中不易卷曲，用于交联的氢键相对裸露，利用率高，因此形成相同大小的携砂网状结构所需瓜胶量少，从而降低了瓜胶的加量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，虽然加入瓜胶量少，但是液体交联后的粘度与常规压裂液相当，这样能有效的降低压裂液对地层的伤害，提高压裂改造的效果。

附图说明

图1是实施列1冻胶流变曲线

图2是实施列2冻胶流变曲线

图3是实施列3冻胶流变曲线

图4是实施列4冻胶流变曲线

图5是实施列5冻胶流变曲线

具体实施方式

下面根据附图和实施例进一步说明本发明。

实施例1

在容量为2000ml混调器中加入952.5ml水，在搅拌状态下加入30gKCl和1g甲醛，再称取5g小分子瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌5min；然后加入0.5g柠檬酸钠、2g碳酸钠和10g十六烷基三甲基溴化铵；在混调器中搅拌5min，完成基液的配制；取上述配制的基液100ml，在搅拌下加入0.8g有机交联剂，继续搅拌2min后，基液与交联剂完全反应，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶液配制；搅拌下往交联形成的冻胶中加入0.8g过硫酸铵，在50℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全破胶水化。用FANN-35型粘度计测得基液表观粘度为50mPa·s，pH为14；用RS600流变仪测试冻胶流变性能，配制的冻胶在100℃，170s^-1剪切120min后，粘度保持在100mPa·s以上，数据见图1；毛细管粘度计测试破胶液液粘度为3mPa·s。

实施例2

在容量为2000ml混调器中加入991.6ml水，在搅拌状态下加入5gNH₄Cl和0.1g戊二醛，再称取2g小分子瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌5min；然后加入0.1g柠檬酸钠、0.2g氢氧化钠和1g十二烷基三甲基溴化铵；在混调器中搅拌5min，完成基液的配制；取上述配制的基液100ml，在搅拌下加入0.4g有机交联剂，继续搅拌5min后，基液与交联剂完全反应，形成能挑挂的冻胶；搅拌下往交联形成的冻胶中，加入0.05g过硫酸钠，在60℃水浴中保持恒温，3h后，冻胶完全水化。用FANN-35型粘度计测得基液表观粘度为24mPa·s，pH为12；用RS600流变仪测试冻胶流变性能，数据见图2；毛细管粘度计测试破胶液粘度为3mPa·s；

实施例3

在容量为2000ml混调器中加入967.6ml水，在搅拌状态下加入20gKCl和0.5g戊二醛，再称取4g小分子瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌5min；然后加入0.4g柠檬酸钠、1.5g氨水和6g十二烷基三甲基溴化铵；在混调器中搅拌5min，完成基液的配制；取上述配制的基液100ml，在搅拌下加入0.6g有机交联剂，继续搅拌3min后，基液与交联剂完全反应，形成能挑挂的冻胶；往交联形成的冻胶中，加入0.4g过硫酸钠，在50℃水浴中保持恒温，1.5h后，冻胶完全水化。用FANN-35型粘度计测得基液表观粘度为43mPa·s，pH为13；用RS600流变仪测试冻胶流变性能，数据见图3；毛细管粘度计测试破胶液粘度为3mPa·s。

实施例4

在容量为2000ml混调器中加入976.2ml水，在搅拌状态下加入15gNH₄Cl和0.6g甲醛，再称取3.5g小分子瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌5min；然后加入0.2g乙酸钠、0.5g碳酸氢钠和4g十二烷基三甲基溴化铵；在混调器中搅拌5min，完成基液的配制；取上述配制的基液100ml，在搅拌下加入0.6g硼砂，继续搅拌1min后，基液与交联剂完全反应，形成能挑挂的冻胶；往交联形成的冻胶中，加入0.1g过硫酸铵，在50℃水浴中保持恒温，2.5h后，冻胶完全水化。FANN-35型粘度计测得基液表观粘度为41mPa·s，pH为9；用RS600流变仪测试冻胶流变性能，数据见图4。毛细管粘度计破胶液粘度为4mPa·s

实施例5

在容量为2000ml混调器中加入974.7ml水，在搅拌状态下加入10gKCl和1g甲醛，再称取3g小分子瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌5min；然后加入0.3g乙酸钠、1g碳酸钠和10g十六烷基三甲基溴化铵；在混调器中搅拌5min，完成基液的配制；取上述配制的基液100ml，在搅拌下加入0.4g硼砂，继续搅拌1.5min后，基液与交联剂完全反应，形成基本能挑挂的冻胶，搅拌下往交联形成的冻胶中，加入0.2g过硫酸铵，在60℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用FANN-35型粘度计测得基液表观粘度为37mPa·s，pH为11；用RS600流变仪测试冻胶流变性能，数据见图5；毛细管粘度计测试破胶液粘度为2mPa·s；

实施例6

将上述实施例配制的压裂液依据标准(水基压裂液性能评价，SY-T5107-1995，第6.4，6.6条)测试其对岩心基质渗透率伤害和破胶后剩余固体残渣量，伤害数据如表1所示。常规压裂液对岩心伤害率在25％以上，残渣率在7％以上，由此对比，本发明的压裂液体系是一种低伤害压裂液体系。

表1

编号	伤害率％	残渣率％
			实施例1	14.32	3.47
实施例2	11.58	1.92
			实施例3	13.74	2.85
实施例4	13.65	2.39
			实施例5	12.86	2.18

Claims

1.一种低伤害小分子瓜胶压裂液，由基液和0.05-0.8重量％的破胶剂、0.4-0.8重量％的交联剂组成，其特征在于，所述基液由以下组分按重量百分比组成：0.2-0.5％小分子瓜胶，0.1-1％助排剂，0.5-3％粘土稳定剂，0.02-0.2％pH调节剂，0.01-0.1％灭菌剂，0.01-0.05％分散剂，其余为水；所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钠；所述交联剂为硼砂或有机交联剂。

2.如权利要求1所述的小分子瓜胶压裂液，其特征在于，所述基液中的小分子瓜胶是指分子量为40-80万的改性瓜胶，其制备过程如下：配制浓度为1～10u/ml的β-甘露聚糖酶水溶液，在温度为30～90℃的沸腾式干燥锅中，让压缩空气由底部往上部吹动瓜胶粉末在其中滚动，同时将配制的β-甘露聚糖酶水溶液喷洒到瓜胶粉末上，含有β-甘露聚糖酶水溶液液滴粒径在10～30μm，喷洒时间在1～5h，瓜胶与酶的质量百分比为106∶10～0.1；酶溶液喷洒完毕后，用波长为253nm，强度为18～52μW/cm²的紫外线照射瓜胶粉末0.5～1.5h，然后干燥2h。

3.如权利要求1所述的小分子瓜胶压裂液，其特征在于，所述基液中的助排剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵，粘土稳定剂为KCl或NH₄Cl，pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠或氨水，灭菌剂为甲醛或戊二醛，分散剂为乙酸钠或柠檬酸钠。

4.如权利要求1所述的小分子瓜胶压裂液，其特征在于，所述有机交联剂由A，B两种组份组成，A组份由硼酸盐、锆化物和配体反应生成，A组份中的硼酸盐为十水硼酸钠，加量为10-30重量％，锆化物为四氯化锆、二氧化锆或四氯化锆与二氧化锆的混合物，加量为5-15重量％，配体为乳酸、醇胺、醋酸，加量分别为2-5重量％、4-9重量％、1-2重量％，所述醇胺是一乙醇胺，二乙醇胺或三乙醇胺，其余组份为水；B组份为10-30重量％氢氧化钠水溶液；A组份和B组份的重量比为10∶1。