CN102634328A - 羧甲基羟丙基胍胶压裂液 - Google Patents

Abstract

羧甲基羟丙基胍胶压裂液用于高温、低渗储层的压裂改造。各组分重量百分比为：羧甲基羟丙基胍胶：0.25％～0.6％；交联剂：0.2％～0.6％；交联调节剂：0.2％～0.4％；粘土稳定剂：0.5％～1％；杀菌防腐剂：0.05％～0.1％；助排剂：0.2％～0.5％；过硫酸铵：0.0001～0.15％；其余为水。在大罐中加入清水，在搅拌条件下加入羧甲基羟丙基胍胶，再依次加入粘土稳定剂、助排剂、交联调节剂与杀菌防腐剂，搅拌10分钟，使大罐内上、下液体的浓度或粘度均匀一致。在压裂施工时按要求加入交联剂与破胶剂。效果是：适合储层温度80℃～200℃，降低了压裂液的残渣与施工摩阻，能满足高温、低渗储层压裂改造的需要。

Description

羧甲基羟丙基胍胶压裂液

技术领域

本发明涉及油田压裂采油技术领域，特别涉及油气田压裂改造用的压裂液，是一种用于高温、低渗储层的羧甲基羟丙基胍胶压裂液。

背景技术

随着油气藏勘探开发深度的不断增加，油气井储层的温度也越来越高，130℃以上(务古4井深5284m，温度175℃；牛东1井深6027m，温度200℃)的井已极为常见。目前现有的压裂液体系主要是以羟丙基瓜尔胶和有机硼交联剂等添加剂为主的压裂液体系，耐温性能在130℃以内。其中稠化剂羟丙基瓜尔胶的水不溶物含量较高，压裂时不仅会在压开裂缝的表面形成滤饼，还会产生部分残渣留在地层中和支撑裂缝中，造成二次污染。因此该体系现已远远不能满足高温深井低渗透储层压裂改造的需要。为此，研制开发出了一种羧甲基羟丙基胍胶+有机锆交联压裂液体系。由于羧甲基羟丙基胍胶的水不溶物仅有普通改性胍胶的1/2左右，用量仅有普通改性胍胶的70％，有机锆交联剂中的锆离子，不仅是一种高温交联剂，还是一种较好的粘土稳定剂。因此，该本发明压裂液体系残渣低、防膨效果好、对储层伤害小、耐温抗剪切性能好等优点。现场应用，取得了较好的经济效益与社会效益。

大庆油田有限责任公司申请的“200℃超高温压裂液”，公开号：CN101633839，该发明涉及一种200℃超高温压裂液，该压裂液包括下列各组分，下列各组分按质量百分比配比：羧甲基羟丙基胍胶0.60％、聚丙烯酰胺0.35％、有机硅聚醚0.18％、聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚0.09％、十二烷基氯化铵0.24％、阳离子长链聚合物0.12％、有机金属交联剂0.33％、过硫酸盐0.00027％、高价含氧酸盐0.0001％及余量为水，该压裂液耐高温、抗剪切、破胶彻底。该压裂液的不足之处在于：所用稠化剂为两种0.6％羧甲基羟丙基胍胶与0.35％聚丙烯酰胺，成本高，配制复杂。

纳幕尔杜邦公司申请的的“高温水基锆压裂液及用途”，公开号：CN101896573A。该发明公开了适于在高温(275°F至340°F，135℃至171℃)下使用的压裂液或交联组合物，所述压裂液或交联组合物包含(a)含水液体，(b)盐水，(c)热稳定剂，(d)足以提供小于9的pH的非延迟性碱性缓冲剂，(e)有机酸，(f)羟丙基瓜尔胶，和(g)锆交联剂。所述组合物可在油田应用中用作压裂液，例如用于水力压裂地层，或选择性地堵塞地层中的渗透区或裂漏。该压裂液的稠化剂为羟丙基瓜尔胶，最高适用温度171℃。

发明内容

本发明的目的是：提供一种羧甲基羟丙基胍胶压裂液，针对高温、低渗储层压裂改造对压裂液提出的耐高温、低残渣要求，改造储层的同时降低压裂液对地层的伤害，保护油层；提高压裂施工成功率与压裂效果。

本发明采用的技术方案是：羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分包括：

1、羧甲基羟丙基胍胶(JK-1002高温压裂液增稠剂)，淡黄色粉末，水分≤10％，水不溶物≤2.5％，粘度≥120MPa·s，用作压裂液增稠剂。生产单位：中国石油物资昆山公司，网址：www.cnpc.com.cn/cpmc/xsqs/ksgs/

2、JK-02高温交联剂，无色或淡黄色液体，交联时间≥60s，交联性能挑挂，耐温性能≥160℃，用作高温压裂液交联剂。生产单位：中国石油物资昆山公司，网址：www.cnpc.com.cn/cpmc/xsqs/ksgs/

3、交联调节剂，无色或淡黄色液体，pH值(1％溶液)≥11，密度1.00～1.15g/cm³。

4、JK-05有机粘土稳定剂，无色或淡黄色液体，密度0.95～1.05g/cm³，pH值6～8，防膨率≥80％，与压裂液配伍性良好，用作压裂液粘土稳定剂。生产单位：中国石油物资昆山公司，网址：www.cnpc.com.cn/cpmc/xsqs/ksgs/

5、JA-1杀菌防腐剂，与传统的杀菌剂有本质的区别，不仅用量低、效果好，而且与压裂液配伍性好。无色或淡黄色液体，密度0.9～1.0g/cm³。压裂液中加入0.1％JA-1杀菌防腐剂，在30℃条件下放置7天，粘度保持率≥80％。

6、非离子型助排剂，无色或淡黄色液体，0.2％表面张力≤26mN/m，0.2％界面张力≤5mN/m，与阳离子和阴离子表面活性剂配伍性好(复配后表面张力≤22mN/m，界面张力≤0.5mN/m)。

7、过硫酸铵是一种白色晶体，分子式为(NH4)₂S₂O₈，含量≥98.0％。

8、水。

羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：

1、羧甲基羟丙基胍胶，  0.25％～0.6％；

2、高温交联剂，        0.2％～0.6％；

3、交联调节剂，        0.2％～0.4％；

4、有机粘土稳定剂，    0.5％～1％；

5、杀菌防腐剂，        0.05％～0.1％；

6、非离子型助排剂，    0.2％～0.5％；

7、过硫酸铵，          0.0001～0.15％；

8、其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

羧甲基羟丙基胍胶压裂液的制备方法：

步骤1：制备杀菌防腐剂：将重量百分比为95％的一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的浓度为40％，山西太原化肥厂生产)与重量百分比为5％的五氯酚钠(郑州金达峰化工产品有限公司生产)混合搅拌10分钟，使五氯酚钠溶解完全。

步骤2：制备非离子型助排剂：非离子型助排剂各组分包括：

1、非离子氟碳表面活性剂(代号：AF4018-Y)，棕黄色粘稠液体。生产单位：上海亚孚化工科技有限公司，网址：www.yafuchem.com/

2、非离子氟碳表面活性剂(代号：EC602T)，棕黄色粘稠液体。生产单位：上海三爱富新技术材料有限公司，网址：www.sh3f.com/

3、聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(代号：OP-10)，无色或淡黄色粘稠液体.生产单位：天津浩元精细化工有限公司，网址：www.tjhaoyuanchem.com/

4、C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代号：平平加O-10)，无色或淡黄色粘稠液体。生产单位：邢台盛达助剂有限公司，网址：www.xtszj.com/chem.asp

5、甲醇，工业品。

6、水。

非离子型助排剂各组分重量百分比为：

非离子氟碳表面活性剂(AF4018-Y)，1.5％；

非离子氟碳表面活性剂(EC602T)，1.5％；

聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(OP-10)，5％；

C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(平平加O-10)，5％；

甲醇，20％；

水，67％。

制备非离子型助排剂方法：先在反应釜加入甲醇，在搅拌条件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(OP-10)和C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代号：平平加O-10)，搅拌15分钟后再加入非离子氟碳表面活性剂(代号：AF4018-Y)、非离子氟碳表面活性剂(代号：EC602T)和水，搅拌混合均匀得到非离子型助排剂。

步骤3：制备交联调节剂：交联调节剂的各组分重量百分比为：三乙醇胺(又称：氨基三乙醇)，70％；一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的浓度为40％)，10％；甲醇，10％；水，10％。在反应釜加入水、甲醇、一甲胺水溶液和三乙醇胺，搅拌混合均匀得到交联调节剂。

步骤4：制备羧甲基羟丙基胍胶压裂液：

A、首先在大罐中加入水，在搅拌条件下加入羧甲基羟丙基胍胶，搅拌15分钟，再依次加入有机粘土稳定剂、非离子型助排剂、交联调节剂和杀菌防腐剂，搅拌10分钟，使大罐内液体均匀一致，得到羧甲基羟丙基胍胶压裂基液。

B、在压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入高温交联剂和过硫酸铵。

本发明的有益效果：本发明羧甲基羟丙基胍胶压裂液，根据储层温度，确定压裂液中各组分的用量，充分考虑了压裂液的流变性能与储层的配伍性能，形成了低温适合储层温度80℃～200℃的羧甲基羟丙基胍胶压裂液系列配方，具有如下特点：

(1)交联pH值10～11，交联时间在1～5分钟可调；

(2)摩阻低，仅为清水的40％～60％；

(3)耐温抗剪切性能好，在80℃～200℃、170s^-1时连续剪切2小时，粘度≥100mPa·s；

(4)破胶性能好，在80℃～200℃恒温密闭放置0.5h～16h，破胶液粘度≤5mPa·s；

(5)对粘土防膨稳定效果好，防膨率≥80％；

(6)残渣≤150mg/L。

(7)对储层伤害小，对岩心伤害率≤20％。

具体实施方式

实施例1：西柳10-96井，压裂井段3106.0～3123.6m，地层温度105℃。

该羧甲基羟丙基胍胶压裂液，制备过程：

步骤1：制备杀菌防腐剂JA-1：将重量百分比为95％的一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的浓度为40％)与重量百分比为5％的五氯酚钠混合搅拌10分钟，使五氯酚钠溶解完全。

步骤2：制备非离子型助排剂：各组分重量百分比为：

非离子氟碳表面活性剂(AF4018-Y，1.5％；

非离子氟碳表面活性剂EC602T，1.5％；

聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚OP-10，5％；

C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(平平加O-10)，5％；

甲醇，20％；

水，67％。

制备非离子型助排剂方法：先在反应釜加入甲醇，在搅拌条件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(OP-10)和C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代号：平平加O-10)，搅拌15分钟后再加入非离子氟碳表面活性剂(代号：AF4018-Y)、非离子氟碳表面活性剂(代号：EC602T)和水，搅拌混合均匀得到非离子型助排剂。

步骤3：制备交联调节剂：交联调节剂的各组分重量百分比为：三乙醇胺(有效含量≥96％)，70％；一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的浓度为40％)，10％；甲醇，10％；水，10％。在反应釜加入水、甲醇、一甲胺水溶液和三乙醇胺，搅拌混合均匀得到交联调节剂。

步骤4：羧甲基羟丙基胍胶压裂液制备：羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：0.3％羧甲基羟丙基胍胶；1.0％有机粘土稳定剂；0.2％交联调节剂；0.1％杀菌防腐剂；0.5％助排剂；0.2％交联剂；0.1％过硫酸铵；其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

首先在配液大罐中加入水，在搅拌条件下加入羧甲基羟丙基胍胶，搅拌15分钟，液体粘度≥40mPa·s后，再依次加入有机粘土稳定剂、非离子型助排剂、交联调节剂和JA-1杀菌防腐剂，搅拌10分钟，使大罐内液体均匀一致，得到羧甲基羟丙基胍胶压裂基液。

在压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入0.2％交联剂，加入0.1％过硫酸铵。

压裂前注水压力33MPa，日注水7.27m³；压裂后注水压力15MPa，日注水26m³。

实施例2：苏75-70-6H井压裂井段3587～4592m，水平段长1005m，为天然气井，储层温度115℃，用裸眼封隔器分10段压裂。

羧甲基羟丙基胍胶压裂液，制备过程：

步骤1、步骤2和步骤3与实施例1相同。

步骤4：羧甲基羟丙基胍胶压裂液制备：羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：0.35％羧甲基羟丙基胍胶；0.5％有机粘土稳定剂；0.4％交联调节剂；0.05％杀菌防腐剂(JA-1)；0.5％非离子型助排剂；0.2％交联剂；0.1％过硫酸铵；其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

羧甲基羟丙基胍胶压裂液制备方法与实施例1基本相同。压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入0.2％交联剂，加入0.1％过硫酸铵。

10段共加砂496m³，平均砂比23％，压后测试产气量21×10⁴m³/t。

实施例3：路43-32井压裂井段3188.0～3301.6m，长113.6m，储层温度121℃，用水力喷枪分4段压裂。

步骤1、步骤2和步骤3与实施例1相同。

步骤4：羧甲基羟丙基胍胶压裂液制备：羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：0.4％羧甲基羟丙基胍胶；0.5％有机粘土稳定剂；0.4％交联调节剂；0.05％JA-1杀菌防腐剂；0.5％非离子型助排剂；0.25％交联剂；0.1％过硫酸铵；其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

配液方法同实施例1。不同点是：压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入0.25％交联剂；加入过硫酸铵时采用先少后多的楔形加入。

4段共加砂96m³，平均砂比23.6％。压前产油0.8m³/t；压后产油7.62m³/t。

实施例4：家29-1井压裂井段3459.2～3476.4m，储层温度在126℃。

羧甲基羟丙基胍胶压裂液，制备过程：

步骤1、步骤2和步骤3与实施例1相同。

步骤4：羧甲基羟丙基胍胶压裂液制备：羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：0.4％羧甲基羟丙基胍胶；0.5％有机粘土稳定剂；0.2％交联调节剂；0.1％杀菌防腐剂(JA-1)；0.5％非离子型助排剂；0.25％交联剂；0.1％过硫酸铵；其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

配液方法同实施例1。不同点是：压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入0.25％交联剂，加入过硫酸铵，按楔形0.0005～0.15％，从少到多递增加入。

压裂前产油1.7m³/t，产水0.2m³/t；压裂后产油8.58m³/t，产水1.56m³/t。

实施例5：兴9-3井压裂井段4608～4674m，储层温度在158℃。

步骤1、步骤2和步骤3与实施例1相同。

步骤4：羧甲基羟丙基胍胶压裂液制备：羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：0.5％羧甲基羟丙基胍胶；0.5％有机粘土稳定剂；0.4％交联调节剂；0.05％JA-1杀菌防腐剂；0.5％非离子型助排剂；0.4％交联剂；0.1％过硫酸铵；其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

配液方法同实施例1。不同点是：压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入0.4％交联剂，按楔形加入过硫酸铵。

加砂36m³，平均砂比22.6％，各项指标达到设计要求。压前有气泡，无产量；压后测试产气量1.6×10⁴m³/t。

Claims (2)

1.一种羧甲基羟丙基胍胶压裂液，各组分重量百分比为：

羧甲基羟丙基胍胶，    0.25％～0.6％；

高温交联剂，          0.2％～0.6％；

交联调节剂，          0.2％～0.4％；

有机粘土稳定剂，      0.5％～1％；

杀菌防腐剂，          0.05％～0.1％

非离子型助排剂，      0.2％～0.5％

过硫酸铵，            0.0001～0.15％

其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百。

2.根据权利要求1所述的羧甲基羟丙基胍胶压裂液，其特征是：羧甲基羟丙基胍胶压裂液的制备方法：

步骤1：制备杀菌防腐剂：将重量百分比为95％的一甲胺水溶液与重量百分比为5％的五氯酚钠混合搅拌10分钟，使五氯酚钠溶解完全；一甲胺水溶液的浓度为40％；

步骤2：制备非离子型助排剂：非离子型助排剂各组分重量百分比为：

非离子氟碳表面活性剂AF4018-Y，1.5％；

非离子氟碳表面活性剂EC602T，1.5％；

聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚，5％；

C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚，5％；

甲醇，20％；

水，67％；

制备非离子型助排剂方法：先在反应釜加入甲醇，在搅拌条件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚和C_12～18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚，搅拌15分钟后再加入非离子氟碳表面活性剂AF4018-Y、非离子氟碳表面活性剂EC602T和水，搅拌混合均匀得到非离子型助排剂；

步骤3：制备交联调节剂：交联调节剂的各组分重量百分比为：三乙醇胺，70％；一甲胺水溶液，10％；甲醇，10％；水，10％；在反应釜加入水、甲醇、一甲胺水溶液和三乙醇胺，搅拌混合均匀得到交联调节剂；一甲胺水溶液的浓度为40％；

步骤4：制备羧甲基羟丙基胍胶压裂液：

A、首先在大罐中加入水，在搅拌条件下加入羧甲基羟丙基胍胶，搅拌15分钟，再依次加入有机粘土稳定剂、非离子型助排剂、交联调节剂和杀菌防腐剂，搅拌10分钟，使大罐内液体均匀一致，得到羧甲基羟丙基胍胶压裂基液；

B、在压裂施工向井内注入羧甲基羟丙基胍胶压裂基液时，均匀加入高温交联剂和过硫酸铵。