CN102363727B - 海水基油气井压裂液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直接利用海水配制的压裂液，其组成及重量份为：稠化剂0.3～2.0份；有机金属复合交联剂1.0～8.0份；助排剂0.2～0.6份；破胶剂0.01～0.3份；海水100份。本发明直接使用海水配制压裂液，无需淡水，解决了海上平台压裂施工的水源问题；海水矿化度高，能有效抑制储层的粘土膨胀；采用包裹型破胶剂，确保压裂液在压裂施工期间的高粘弹性和施工后压裂液破胶彻底，及时返排，减少对储层的伤害，以获得预期的增产效果。

Description

海水基油气井压裂液
技术领域
本发明涉及海上油气田开采使用的一种压裂液，具体涉及一种直接利用海水配制压裂液，应用于160℃高温储层压裂的压裂工作液。
背景技术
随着油气勘探进程的不断扩大与深入，海上油气田的开发已成为油气开发很重要的部分。我国海域油气资源丰富，但埋藏较深，属高温超高温储层，一般需要压裂改造，实现增产、稳产。高温压裂液是储层压裂改造的核心技术之一。
压裂液是压裂施工的工作液，用于传递能量，压裂油气层，并沿裂缝输送支撑剂，从而在油气层中形成一条导流通道，以利于油气由储层远处流向井底，达到增产的目的。海上油气井压裂改造规模大，施工时间长，压裂液在储层高温环境下长时间经受剪切、如不能保持必要的耐温、抗剪切性能，就会过早降解而失去粘弹性，造成造缝和悬砂能力下降，严重时导致施工失败，因此，压裂液的耐温、耐盐、抗剪切性能是决定压裂施工成败的关键因素之一。
水基压裂作业中普遍使用羟丙基瓜胶高分子作为稠化剂。当高分子溶液中加入不同种类盐时，阳离子中和高分子链上的负电荷，溶液中的离子与高分子链上离子之间的排斥力增大，这排斥力使分子链展开能力大大减弱，从而降低分子链缠绕概率，致使高分子溶液粘度大幅度降低。因此在配制溶液时应尽量消除阳离子尤其是二价阳离子对溶液粘度的影响。目前，广泛使用的压裂液体系均采用清水（淡水）配制压裂液。此外，用清水配制的压裂液与地层配伍性差，会引起油水乳化，损害水敏性储层，而高矿化度的海水不但与地层配伍性好，而且能防止粘土膨胀。
长期以来，海上油田压裂施工时，因海水的高矿化度，以及大量的Ca2+、Mg2+离子致使不能从海洋中直接抽取海水来配制压裂液，必须从陆地运输大量的淡水使用，增加了海上油气田压裂施工的难度和施工成本。
发明内容
本发明的目的是针对海上高温储层增产改造而提出一种直接利用海水配制压裂液技术，通过综合性能评价表明，本发明压裂液具有耐海水、耐高温、抗剪切等优点，解决了海上油田施工配制液体时的水源问题，节省生产成本显著。
本发明实现过程如下：
一种海水基油气井压裂液，其组成及重量份为：
稠化剂0.3～2.0 份；
有机金属复合交联剂1.0～8.0份；
助排剂0.2～0.6份；
破胶剂0.01～0.3份，优选为0.02～0.2份；
海水100份；
所述的稠化剂为丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、乙烯吡咯烷酮和马来酸四元共聚物，分子量800～1200万，其中丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、乙烯吡咯烷酮和马来酸的质量比为10-20：3-15：1-10：2-5；
有机金属复合交联剂为可溶性金属盐、多羟基羧酸或其盐与水按照质量比1～5：0.1～5：2～10混合，用有机或无机碱调节pH值6-8。所述的可溶性金属盐最好选自锆、铝、铁、铬、钛的盐，优选为氧氯化锆、氯化铝、氯化铁、氯化铬按质量比1～5：0.5～3：0.1～2：0.1～1。所述的多羟基羧酸或其盐选自柠檬酸、柠檬钠、柠檬酸铵，酒石酸、酒石酸钾钠、乳酸、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠。
上述稠化剂采用以下方法制备：将10-20份丙烯酰胺溶于50-200份蒸馏水，然后再加入3-15份二甲基二烯丙基氯化铵、1-10份乙烯吡咯烷酮，2-5份马来酸，用有机或无机碱调到pH值7～8之间，通氮除氧，加入引发剂在40～45℃反应得到粘稠液体，用乙醇沉淀出产物，洗涤干燥即可。
所述的助排剂为氟碳表面活性剂、非离子表面活性剂和季铵盐型表面活性剂。
所述的破胶剂为胶囊形式的过硫酸铵或过硫酸钾。
上述海水基油气井压裂液的制备方法：在搅拌下将稠化剂加入海水中，然后加入助排剂、有机金属复合交联剂、破胶剂，搅拌均匀即可。
本发明具有以下效果：
（1）直接使用海水配制压裂液：海上油气田压裂施工无需淡水，直接抽取海水配液，解决了海上平台压裂施工的水源问题。此外，海水矿化度高，能有效抑制储层的粘土膨胀。
（2）耐高温性能好：通过增加高分子稠化剂中不可水解单体，降低了因高温氧化造成的高分子降解，稠化剂与交联剂通过配位键形成三维网状结构，提高了压裂液的粘弹性和携砂性能。
（3）抗剪切性能好：海水基压裂液具有良好输送性能的高粘弹性，有利于地层的破裂和人工裂缝的延伸，有利于悬浮和输送支撑剂，形成有足够导流能力的人工裂缝。
（4）破胶性能好：采用包裹型破胶剂，确保压裂液在压裂施工期间的高粘弹性和施工后压裂液破胶彻底，及时返排，减少对储层的伤害，以获得预期的增产效果。
附图说明
图1 是本发明海水基压裂液的流变性能曲线。
具体实施方式
稠化剂的制备
将装有通氮装置和搅拌器的250mL四口烧瓶置于恒温水浴中，加入100mL蒸馏水，加入10-20份丙烯酰胺，搅拌溶解后，加入3-10份二甲基二烯丙基氯化铵、1-5份乙烯吡咯烷酮，1-4份马来酸，用10％的氢氧化钠溶液作为pH值调节剂，将体系的pH值调到7～8之间，通氮气除氧，加入5％的过硫酸铵溶液作为引发剂。继续通氮气，水浴温度升至40～45℃，在恒温水浴中继续反应10～24h，得到粘稠液体，用无水乙醇沉淀出产物，并洗涤三次后在60℃下真空干燥至恒重。
实施例1：
取100份10%的食盐水，搅拌下加入0.6份稠化剂，溶解后依次加入0.3份助排剂（非离子表面活性剂OP-10），有机金属复合交联剂3份，胶囊形式的过硫酸铵0.03份，加入混合配制得本发明的压裂液。
有机金属复合交联剂为氧氯化锆、酒石酸与水按照质量比1：0.5：3配制，用三乙醇胺调节pH值6.5。
实施例2：取自鄂尔多斯盆地的地层水，将稠化剂1.2份搅拌下加入到除油、除悬浮物后的100份地层水中，其中地层水的矿化度为7.8×104 mg/L，溶解后，依次加入助排剂（聚氧乙烯全氟辛基醚-14）0.2份，有机金属复合交联剂8份，胶囊形式的过硫酸铵0. 1份，加入混合配制得本发明的压裂液。
有机金属复合交联剂：2份氯化铁与1份氯化铝混合，加入1份酒石酸，0.5份葡萄糖酸钠，6份水，用三乙醇胺调节pH值7。
实施例3：海水取自东海某平台的海水。将稠化剂0.8份，助排剂（2，3环氧丙基三甲基氯化铵或购自长庆工程研究院的CQA-1或XZ-1）0.4份，有机金属复合交联剂5份，胶囊形式的过硫酸钾0.05份，100份海水混合配制得本发明的压裂液，压裂液的流变性能见图1。
有机金属复合交联剂：2份氧氯化锆、1份氯化铝、0.5份氯化铁、0.1份氯化铬混合后与1份柠檬钠混合，加10份水。
海水基压裂液的流变性能评价结果为：海水基压裂液在140℃、170s-1剪切90min，粘度到113mPa.s，破胶后粘度为2.9mPa.s，可见高温海水基压裂液具有很好的耐温、耐盐和抗剪切性能、破胶性能，能够满足海上油气田现场施工要求。

Claims (6)

1.一种海水基油气井压裂液，其组成及重量份为：
稠化剂0.3～2.0 份；
有机金属复合交联剂1.0～8.0份；
助排剂0.2～0.6份；
破胶剂0.01～0.3份；
海水100份；
所述的稠化剂为丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、乙烯吡咯烷酮和马来酸四元共聚物，分子量800～1200万，其中丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、乙烯吡咯烷酮和马来酸的质量比为10-20：3-15：1-10：2-5；
有机金属复合交联剂为可溶性金属盐、多羟基羧酸或其盐与水按照质量比1～5：0.1～5：2～10混合，用有机或无机碱调节pH值6-8；
所述的可溶性金属盐选自锆、铝、铁、铬、钛的盐；
所述的多羟基羧酸或其盐选自柠檬酸、柠檬钠、柠檬酸铵，酒石酸、酒石酸钾钠、乳酸、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠。
2.根据权利要求1所述的海水基油气井压裂液，其特征在于稠化剂采用以下方法制备：将10-20份丙烯酰胺溶于50-200份蒸馏水，然后再加入3-15份二甲基二烯丙基氯化铵、1-10份乙烯吡咯烷酮，2-5份马来酸，用有机或无机碱调到pH值7～8之间，通氮除氧，加入引发剂在40～45℃反应得到粘稠液体，用乙醇沉淀出产物，洗涤干燥即可。
3.根据权利要求1所述的海水基油气井压裂液，其特征在于：所述的可溶性金属盐为氧氯化锆、氯化铝、氯化铁、氯化铬按质量比1～5：0.5～3：0.1～2：0.1～1。
4.根据权利要求1所述的海水基油气井压裂液，其特征在于：所述的助排剂为氟碳表面活性剂、非离子表面活性剂和季铵盐型表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的海水基油气井压裂液，其特征在于：所述的破胶剂为胶囊形式的过硫酸铵或过硫酸钾。
6.权利要求1所述的海水基油气井压裂液的制备方法，其特征在于：在搅拌下将稠化剂加入海水中，然后加入助排剂、有机金属复合交联剂、破胶剂，搅拌均匀即可。
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