CN102417814B - 海水基压裂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田开发技术领域，具体涉及一种适合海水配制、可实现连续混配的海水基压裂液及其制备方法；由以下原料按照重量份数配制而成：稠化剂：0.5-1.5份、交联剂：0.3-1.0份、表面活性剂：0.2-0.6份、pH值调节剂：0.01-0.2份、破胶剂：0.01-0.2份、海水：46.5-64份和脱盐海水：35-50份；具有适合海水配制、可实现连续混配、具有良好的抗温、抗盐、抗剪切性和快速溶解的优点。
Description
技术领域
本发明属于油田开发技术领域，具体涉及一种适合海水配制、可实现连续混配的海水基压裂液及其制备方法。
背景技术
在石油天然气勘探和开发中，压裂广泛地应用于油井和天然气井的储层改造中，以达到增产油气的目的。目前已经有许多组成体系用于压裂改造。在这些组成体系中，以水为分散介质的水基压裂液体系占有主要地位。而基于淡水体系的水力压裂是水基压裂的全部内容。但是对于海上油田来说，淡水资源的提供由于受到空间、运输、成本等多种因素的影响，难以满足油田压裂改造的需要。海水对于海上油田来说，又是一种普遍存在，容易取用的水资源。但是，由于海水是一个复杂的水系统，里面包含有几十种矿物质元素，还有多种有机质的存在，是一个高盐、多成份的水体系。目前常用的水基压裂液稠化剂都或多或少的受到海水成分的影响，而难以满足压裂施工的要求。开发一种适应海水水体、满足压裂要求的压裂液是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷而提供一种适合海水配制、可实现连续混配、具有良好的抗温、抗盐、抗剪切性和快速溶解的海水基压裂液及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：由以下原料按照重量份数配制而成：稠化剂：0.5-1.5份、交联剂：0.3-1.0份、表面活性剂：0.2-0.6份、PH值调节剂：0.01-0.2份、破胶剂：0.01-0.2份，海水：46.5-64份和脱盐海水：35-50份。所述的稠化剂由烷基丙烯酰胺15-30份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-10份、乙烯吡咯烷酮0.5-10份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体0.1-3份、纯净水47-83.4份、0.005-0.08份引发剂、0.1-5份碱性催化剂和1-10份甲醛组成。所述的交联剂由氯氧化锆、四氯化锆、氯化铝中的一种或几种与异丙醇、乙二醇、丙三醇、柠檬酸、乙酰丙酮、冰醋酸、乳酸、丙二酸、氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或几种及水复配组成。所述的表面活性剂为聚醚型含氟表面活性剂、聚醚型表面活性剂中的一种或几种。所述的PH值调节剂选自醋酸、甲酸、草酸、柠檬酸、盐酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种或几种。所述的破胶剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、亚氯酸钠、次氯酸钠和双氧水中的一种或几种。所述的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、亚硫酸钠、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或几种。所述的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氢氧化锂中的一种或几种。
一种海水基压裂液的制备方法，包括如下步骤：
一、制备稠化剂：烷基丙烯酰胺15-30份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-10份、乙烯吡咯烷酮0.5-10份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体0.1-3份、纯净水47-83.4份，在氮气脱氧10-60分钟后，加入0.005-0.08份引发剂，在30-70℃的温度下，聚合反应3-8小时，然后加入0.1-5份碱性催化剂和1-10份甲醛，在40-80℃的温度下，反应1-6小时，经干燥、粉碎制得稠化剂干粉；
二、制备交联剂：交联剂氯氧化锆、四氯化锆、氯化铝中的一种或几种与异丙醇、乙二醇、丙三醇、柠檬酸、乙酰丙酮、冰醋酸、乳酸、丙二酸、氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或几种与水溶解混合均匀，制得交联剂；
三、制备海水基压裂液：用量筒量取35-50份脱盐海水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以400-600r/min转速搅拌，然后于常温条件下慢慢步骤一中所述的0.5-1.5份稠化剂，15-30分钟后溶胀完全，再加入46.5-64份海水，然后再依次加入0.2-0.6份表面活性剂、0.01-0.2份的破胶剂，最后再加入向烧杯中添加0.01-0.2份的PH值调节剂，使PH值在5-6.5的范围内，然后慢慢加入步骤二中所述的0.3-1.0份的交联剂，反应持续至使配制成的压裂液具有粘弹性，即成成品。
性能评价：
按照SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法对本发明的压裂液进行性能评价。
下面的表1显示了本发明和现有技术中的压裂液在海水中的性能指标。
压裂液性能：采用RS-6000流变仪，在100℃、170s-1剪切速率下剪切1h，测定压裂液性能。常规压裂液按照本领域的常规方法制得压裂液，稠化剂浓度与本发明相同。
表1：常规HPG压裂液与本发明压裂液性能对比
表1数据显示，本发明压裂液初始粘度和1h剪切后粘度比常规压裂液体系大，表明本发明压裂液的抗温性能、抗剪切性能比常规压裂液好。且破胶后体系状态描述显示，本发明压裂液对稳定高价金属、变价金属，防止二次沉淀伤害比常规压裂液好。更适合海水体系。
本发明具有适合海水配制、可实现连续混配、具有良好的抗温、抗盐、抗剪切性和快速溶解的优点。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明中制备海水基压裂液的装置的结构如下：包括海水进水口1、稠化剂入口20和液体添加剂入口21，所述海水进水口1通过管道依次与海水进水口离心泵2、分流器19、海水极化脱盐装置3、第一混合器4、第二混合器5、旋流分散装置6、熟化器7和离心泵8和出水口9相连；所述的分流器19第一个接口与海水进水口离心泵2，分流器19的第二个接口与海水极化脱盐装置3，所述的分流器19的第三个接口与第二混合器5相连；所述的海水进水口1和海水进水口离心泵2之间设置有第一截止阀10，所述的熟化器7和离心泵8之间设置有第六截止阀16，所述的旋流分散装置6顶部设置有放空阀17，所述的放空阀17与大气相连；所述的稠化剂入口20与第一混合器4通过管道相连，所述的稠化剂入口20与第一混合器4之间设置有第八截止阀23；所述液体添加剂入口21通过管道依次与液体添加剂柱塞泵22和熟化器7相连；所述液体添加剂入口21与液体添加剂柱塞泵22之间设置有第九截止阀24。所述的分流器19和海水极化脱盐装置3之间设置有调节阀11，所述的海水极化脱盐装置3和第一混合器4之间设置有第二截止阀12，所述的第一混合器4和第二混合器5之间设置有第三截止阀13，所述的第二混合器5和旋流分散装置6之间设置有第四截止阀14，所述的旋流分散装置6和熟化器7之间设置有第五截止阀15。所述的分流器19和第二混合器5之间设置有第七截止阀18。
本发明中制备海水基压裂液的装置的工作原理为：由海水进水离心泵2经海水进水口1抽取，经分流器19分流，一部分经过海水脱盐装置3脱盐处理，然后经第一混合器4与经稠化剂入口20加入的稠化剂进行混合快速溶解，溶解后的半成品在第二混合器5中与经分流器19分流的另一部分海水混合，并经旋流分散槽6进行二次混合、除气，混合除气的溶液在带搅拌的熟化器7中进行进一步熟化溶解并与经液体添加剂柱塞泵22加入的表面活性剂、破胶剂、PH值调节剂进行混合后，经离心泵8在出口处9形成满足要求的海水基液，然后再加入交联剂进行交联反应即得海水基压裂液。
本发明由以下原料按照重量份数配制而成：稠化剂：0.5-1.5份、交联剂：0.3-1.0份、表面活性剂：0.2-0.6份、PH值调节剂：0.01-0.2份、破胶剂：0.01-0.2份，海水：46.5-64份和脱盐海水：35-50份。所述的稠化剂由烷基丙烯酰胺15-30份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-10份、乙烯吡咯烷酮0.5-10份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体0.1-3份、纯净水47-83.4份、0.005-0.08份引发剂、0.1-5份碱性催化剂和1-10份甲醛组成。所述的交联剂由氯氧化锆、四氯化锆、氯化铝中的一种或几种与异丙醇、乙二醇、丙三醇、柠檬酸、乙酰丙酮、冰醋酸、乳酸、丙二酸、氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或几种及水复配组成。所述的表面活性剂为聚醚型含氟表面活性剂、聚醚型表面活性剂中的一种或几种。所述的PH值调节剂选自醋酸、甲酸、草酸、柠檬酸、盐酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种或几种。所述的破胶剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、亚氯酸钠、次氯酸钠和双氧水中的一种或几种。所述的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、亚硫酸钠、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或几种。所述的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氢氧化锂中的一种或几种。
一种海水基压裂液的制备方法，包括如下步骤：
一、制备稠化剂：烷基丙烯酰胺15-30份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-10份、乙烯吡咯烷酮0.5-10份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体0.1-3份、纯净水47-83.4份，在氮气脱氧10-60分钟后，加入0.005-0.08份引发剂，在30-70℃的温度下，聚合反应3-8小时，然后加入0.1-5份碱性催化剂和1-10份甲醛，在40-80℃的温度下，反应1-6小时，经干燥、粉碎制得稠化剂干粉；
二、制备交联剂：交联剂氯氧化锆、四氯化锆、氯化铝中的一种或几种与异丙醇、乙二醇、丙三醇、柠檬酸、乙酰丙酮、冰醋酸、乳酸、丙二酸、氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或几种与水溶解混合均匀，制得交联剂；
三、制备海水基压裂液：用量筒量取35-50份脱盐海水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以400-600r/min转速搅拌，然后于常温条件下慢慢加入步骤一中所述的0.5-1.5份稠化剂，15-30分钟后溶胀完全，再加入46.5-64份海水，然后再依次加入0.2-0.6份表面活性剂、0.01-0.2份的破胶剂，最后再加入向烧杯中添加0.01-0.2份的PH值调节剂，使PH值在5-6.5的范围内，然后慢慢加入步骤二中所述的0.3-1.0份的交联剂，反应持续至使配制成的压裂液具有粘弹性，即成成品。本发明中所述的配制成的压裂液具有良好的粘弹性，以玻璃棒能够挑挂起为宜。
实施例1：
制备本发明5000克，其制备方法如下：
一、制备稠化剂：取30g烷基丙烯酰胺、5g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2g乙烯吡咯烷酮、0.1gN，N-亚甲基双丙烯酰胺单体和62.9份纯净水，在氮气脱氧30分钟后，加入0.03g引发剂，在50℃的温度下，聚合反应8小时，然后加入1.1g的碱性催化剂和4.6g的甲醛，在70℃的温度下，反应3小时，经干燥、粉碎制得干粉，为40克。
二、交联剂的制备：取1.02g氯氧化锆、0.69g氯化铝、5.25g异丙醇、1.31g乙二醇、0.20g乙酰丙酮、1.28g冰醋酸、0.33g丙二酸和4.92g水溶解混合均匀，制得交联剂，为15克。
三、制备海水基压裂液：用量筒量取2425ml脱盐海水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以约500rpm转速搅拌，然后于常温条件下慢慢加入步骤一中所述的40g的稠化剂，待溶胀15min后，再加入2500ml的海水，然后再依次加入15g的聚醚表面活性剂、2g的过硫酸铵，最后再加入向烧杯中添加2.5g冰醋酸使PH值在5-6.5的范围内，然后慢慢加入步骤二中所述的15g交联剂，反应持续至使配制成的压裂液具有良好的粘弹性，以玻璃棒能够挑挂起为宜。
实施例2：
制备本发明2000克，其制备方法如下：
一、制备稠化剂：取13.5g烷基丙烯酰胺、9.0g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、4.5g乙烯吡咯烷酮、0.9gN，N-亚甲基双丙烯酰胺单体和62.1g纯净水，在氮气脱氧30分钟后，加入0.009g引发剂，在50℃的温度下，聚合反应8小时，然后加入2.34g的碱性催化剂和0.9g的甲醛，在70℃的温度下，反应3小时，经干燥、粉碎制得干粉，为30克。
二、交联剂的制备：取0.408g氯氧化锆、0.276g氯化铝、2.1g异丙醇、0.522g乙二醇、0.078g乙酰丙酮、0.51g冰醋酸、0.132g丙二酸和1.974g水溶解混合均匀，制得交联剂。为6.0克。
三、制备海水基压裂液：用量筒量取700ml脱盐海水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以约500rpm转速搅拌，然后于常温条件下慢慢加入步骤一中所述的30g的稠化剂，待溶胀30min后，再加入1254ml的海水，然后再依次加入4g的聚醚表面活性剂、4g的过硫酸铵，最后再加入向烧杯中添加2g冰醋酸使PH值在5-6.5的范围内，然后慢慢加入步骤二中所述的6g交联剂，反应持续至使配制成的压裂液具有良好的粘弹性，以玻璃棒能够挑挂起为宜。
实施例3：
制备本发明3000克，其制备方法如下：
一、制备稠化剂：取17.25g烷基丙烯酰胺、0.75g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、7.5g乙烯吡咯烷酮、2.25gN，N-亚甲基双丙烯酰胺单体和47.25份纯净水，在氮气脱氧30分钟后，加入0.06g引发剂，在35℃的温度下，聚合反应12小时，然后加入0.15g的碱性催化剂和2.745g的甲醛，在70℃的温度下，反应3小时，经干燥、粉碎制得干粉，为30克。
二、交联剂的制备：取0.612g氯氧化锆、0.414g氯化铝、3.15g异丙醇、0.783g乙二醇、0.117g乙酰丙酮、0.765g冰醋酸、0.198g丙二酸和2.961g水溶解混合均匀，制得交联剂，为9.0克。
三、制备海水基压裂液：用量筒量取1275ml脱盐海水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以约500rpm转速搅拌，然后于常温条件下慢慢加入步骤一中所述的30g稠化剂，待溶胀20min后，再加入1669.5ml的海水，然后再依次加入15g的聚醚表面活性剂、0.6g的过硫酸铵，最后再加入向烧杯中添加0.9g冰醋酸使PH值在5-6.5的范围内，然后慢慢加入步骤一中所述的9g交联剂，反应持续至使配制成的压裂液具有良好的粘弹性，以玻璃棒能够挑挂起为宜。
Claims (1)
1.一种海水基压裂液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、制备稠化剂：烷基丙烯酰胺15-30份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-10份、乙烯吡咯烷酮0.5-10份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体0.1-3份、纯净水47-83.4份，在氮气脱氧10-60分钟后，加入0.005-0.08份引发剂，在30-70℃的温度下，聚合反应3-8小时，然后加入0.1-5份碱性催化剂和1-10份甲醛，在40-80℃的温度下，反应1-6小时，经干燥、粉碎制得稠化剂干粉；
二、制备交联剂：交联剂氯氧化锆、四氯化锆、氯化铝中的一种或几种与异丙醇、乙二醇、丙三醇、柠檬酸、乙酰丙酮、冰醋酸、乳酸、丙二酸、氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或几种与水溶解混合均匀，制得交联剂；
三、制备海水基压裂液：用量筒量取35-50份脱盐海水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以400-600r/min转速搅拌，然后于常温条件下慢慢将步骤一中所述的0.5-1.5份稠化剂，15-30分钟后溶胀完全，再加入46.5-64份海水，然后再依次加入0.2-0.6份表面活性剂、0.01-0.2份的破胶剂，最后再加入向烧杯中添加0.01-0.2份的pH值调节剂，使pH值在5-6.5的范围内，然后慢慢将步骤二中所述的0.3-1.0份的交联剂，反应持续至使配制成的压裂液具有粘弹性，即成成品。
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