CN102676146B

CN102676146B - 超级胍胶压裂液

Info

Publication number: CN102676146B
Application number: CN201210137672.8A
Authority: CN
Inventors: 崔会杰; 余东合; 车航; 修书志; 吴刚飞
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-05-04
Also published as: CN102676146A

Abstract

超级胍胶压裂液，用于高温、低渗、水敏储层的压裂改造。各组分重量百分比为：0.25～0.6%超级胍胶，0.5～2%氯化钾，0.5～1.0%有机粘土稳定剂；0.05～0.1%JA-1杀菌防腐剂，0.2～0.5%非离子型助排剂，0.1～0.2%交联调节剂0.0001～0.15%过硫酸铵，0.2～0.6%有机硼锆复合交联剂，其余为水。在清水中加入超级胍胶，大排量循环15分钟，再依次加入氯化钾、有机粘土稳定剂、助排剂、硫代硫酸钠、三乙醇胺、交联调节剂与杀菌防腐剂，使液体的浓度或粘度均匀一致。在压裂施工时，加入交联剂和过硫酸铵。效果是：形成了适合储层温度的超级胍胶压裂液系列配方，降低了压裂液的残渣，能满足高温、低渗、水敏储层压裂改造的需要。

Description

超级胍胶压裂液

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，本发明专利属于油气田压裂改造用的压裂液，特别涉及低渗、水敏储层的超级胍胶和有机硼锆复合交联压裂液。

背景技术

在油气藏的勘探与开发过程中，常常会发现一些高温、低渗透、水敏性储层。如华北二连油田二连阿尔油田储层埋深1600～2200m，孔隙度4～10%，渗透率0.05～0.5×10^-3μm²，水敏指数0.6～0.8，属于低孔、低渗、强水敏性储层。使用普通羟丙基胍胶和有机硼交联压裂液，不仅残渣含量较高，而且防水敏性能差，对储层的伤害较大。为此，研制开发出了一种超级胍胶和有机硼锆复合交联压裂液体系。由于超级胍的水不溶物仅有普通改性胍胶的1/2左右，有机硼锆复合交联剂中的锆离子，不仅是一种高温交联剂，还是一种较好的粘土稳定剂，与其他粘土稳定剂复配，效果更好。因此，该本发明压裂液体系残渣低、防膨效果好、耐温抗剪切性能好等优点，能满足井深300m～6000m的不同储层压裂施工，达到既能改造储层又能保护油层目的。

大庆油田有限责任公司张玉光等人的“低伤害超级胍胶压裂液”(申请号/专利号：201110009598)，该发明涉一种低伤害超级胍胶压裂液。该压裂液包括基液和交联液，基液和交联液按重量比为50：1；基液由增稠剂超级胍胶0.15～0.28％、助排剂0.2～0.25％、防乳化剂0.15～0.2％、复合型粘土稳定剂0.6～1.2％、植物胶稳定剂0.1～0.15％、PＨ值调节剂0.05～0.08％、消泡剂0.05～0.1％，余量水。交联液由交联剂有机硼酸盐6～10％、三元破胶剂0.15～0.25％，余量为水。该发明增稠剂用量低、残渣含量低，耐温、耐剪切性能好，破胶彻底、滤失量降低，能够减小对储层和支撑剂裂缝伤害。该压裂液交联剂为有机硼酸盐，耐温(＜120℃)性能差，对粘土防膨稳定性能差。因此上述压裂液与本发明在配方和功能上有明显差别。

发明内容

本发明的目的是：提供一种超级胍胶压裂液，针对低渗、水敏性储层压裂改造对压裂液提出低残渣、防水敏性好的特殊要求，采用超级胍胶和有机硼锆复合交联，降低压裂液对地层的伤害，提高压裂施工成功率与压裂效果，达到既能改造储层又能保护油层目的。

本发明采用的技术方案是：

1、超级胍胶压裂液，各组分重量百分比：各组分重量百分比为：

超级胍胶，0.25～0.6％；

氯化钾，0.5％～2％；

有机硼锆复合交联剂，0.2～0.6％；

交联调节剂，0.1～0.2％；

有机粘土稳定剂，0.5～1％；

JA-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。

当被压裂的储层温度在140～180℃时，超级胍胶压裂液中应添加硫代硫酸钠(温度稳定剂)，硫代硫酸钠的重量百分比为：0.15～0.3％；

当被压裂的储层温度在10～55℃时，超级胍胶压裂液中应添加三乙醇胺(低温活化剂)，三乙醇胺的重量百分比为：0.05～0.1％；

2、超级胍胶压裂液的制备方法与使用方法：

步骤1：制备JA-1杀菌防腐剂：将重量百分比为95％的有效含量为40％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，得到JA-1杀菌防腐剂。

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(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：40％的三乙醇胺(有效含量≥96％)，5％的烧碱(有效含量≥96％)，20％的甲醇，35％的水。在反应釜中加入水、烧碱，常温搅拌使烧碱溶解后再加入甲醇和三乙醇胺，搅拌混合均匀得到交联调节剂。

步骤4：制备有机粘土稳定剂：各组分重量百分比为：30％的十六烷基三甲基氯化铵(白色胶状体，有效含量≥70％。山东长链化学有限公司生产)，30％的十二烷基三甲基氯化铵(白色胶状体，有效含量≥70％。山东长链化学有限公司生产)，10％的氯化钾，20％的乙醇，10％的水。在反应釜加入水、乙醇、十六烷基三甲基氯化铵与十二烷基三甲基氯化铵，加温45～55℃搅拌使溶液均匀一致后，再加入氯化钾，搅拌使氯化钾溶解完全后得到有机粘土稳定剂。

步骤5：制备有机硼锆复合交联剂：

①制备有机锆：有机锆各组分重量百分比为：20％的氧氯化锆(白色固体粉末，ZnO2含量≥36％，淄博环拓化工有限公司生产)，8％的烧碱(白色片状固体，含量≥96％)，8％的柠檬酸(白色半透明晶体，含量≥99％，济南鑫旺化工有限公司生产)，10％的甘油(无色澄明粘稠液体，含量≥95％，济南鲁利化工有限公司生产)，10％的乳酸(工业无色到浅黄色液体，含量≥95％，河南金丹乳酸科技有限公司生产)，40％的水。先在反应釜加入水、甘油、柠檬酸、乳酸与氧氯化锆，搅拌使氧氯化锆溶解完全，再加入烧碱，搅拌反应10min，得到有机锆。

②制备有机硼：有机硼各组分重量百分比为：20％的硼酸(无色略带珍珠光泽的三斜晶体或白色粉末，含量≥99％，大石桥市永泰硼砂厂生产)；20％的三乙醇胺(无色或淡黄色粘稠液体，含量≥95％，河北省邢台市助剂厂生产)；10％的甘油(无色澄明粘稠液体，含量≥95％，济南鲁利化工有限公司生产)，10％的乙醇，40％的水。先在反应釜加入水、三乙醇胺和甘油，在搅拌条件下加入硼酸，加热至30～50℃，恒温搅拌反应20分钟，再加入乙醇，搅拌均匀，得到有机硼。

③制备有机硼锆复合交联剂：将有机硼与有机锆按1：1比例混合，搅拌均匀，得到有机硼锆复合交联剂。

步骤6：制备超级胍胶压裂液：

(1)首先在配液大罐中加入水，在循环条件下加入超级胍胶，料加完后，大排量循环15分钟，再依次加入氯化钾、有机粘土稳定剂、非离子型助排剂、硫代硫酸钠、三乙醇胺、交联调节剂和JA-1杀菌防腐剂，所有料加完后再大排量循环或搅拌10分钟以上，使大罐内上、下液体的浓度或粘度均匀一致。“循环”的含义：现场配液时用配液车的吸入口连接配液大罐底部的出口，配液车的出口连接配液大罐上部的进口，通过配液车的离心泵对大罐内的液体进行循环。在配液车的出口管线上装有虹吸真空管，能将超级胍胶粉吸入管线，使超级胍胶粉分散在配液大罐中。本领域技术人员熟知循环含义。

(2)在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入有机硼锆复合交联剂，并加入过硫酸铵，经混砂车用压裂车注入油井内。

3、配方中所用材料的主要性能与生产厂家

(1)超级胍胶(JK101透明型压裂增稠剂)，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：江苏昆山石油物资公司。

(2)有机硼锆复合交联剂，无色或淡黄色液体，交联时间≥60s，交联性能挑挂，耐温性能≥130℃。自制。

(3)交联调节剂，无色或淡黄色液体。自制。

(4)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。自制。

(5)JA-1杀菌防腐剂，无色或淡黄色液体，密度0.9-1.0g/cm³,在压裂液中加入0.1％JA-1，在30℃放置7天，粘度保持率≥80%。自制。

(6)非离子型助排剂，无色或淡黄色液体，0.2%表面张力≤28mN/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≤24mN/m，界面张力≤0.5mN/m)。自制。

(7)过硫酸铵是一种白色晶体，工业品，含量≥98.0%。

(8)硫代硫酸钠，又名大苏打、海波，无色成略带淡黄色透明单斜晶系结晶，工业品，含量≥98.0%。

(9)三乙醇胺(有效含量≥96%)，又名氨基三乙醇。

本发明的有益效果：本发明在设计中从物理、化学、流变力学诸方面，充分考虑了压裂液的流变性能与储层的配伍性能，分别制备低温(10～55℃)、中温(55～130℃)、高温(130℃～180℃)超级胍胶和有机硼锆复合交联压裂液，具有如下特点：

交联pH值10～11；交联时间在1～5分钟可调；

摩阻低，仅为清水的40～60%；

耐温抗剪切性能好，在10℃～180℃、170s-1时连续剪切两个小时，粘度≥100mPa·s；

破胶性能好，在10℃～180℃恒温密闭放置0.5h～16h，破胶液粘度≤5mPa·s；

对粘土防膨稳定效果好，防膨率≥90%；

残渣＜150mg/L；

对储层伤害小，对岩心伤害率≤20%。

具体实施例

实施例1：蒙16-19井压裂井段770.6-781.4m，储层温度36℃。压裂液原胶液各组分重量百分比：0.25%超级胍胶；1.5％氯化钾；0.5％有机粘土稳定剂；0.1％三乙醇胺；0.05％JA-1杀菌防腐剂；0.2％非离子型助排剂；0.1％交联调节剂，其余为水。各组分重量百分比之和为百分之百。

超级胍胶压裂液的制备方法：

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％。

步骤4：制备有机粘土稳定剂：各组分重量百分比为：30％的十六烷基三甲基氯化铵，30％的十二烷基三甲基氯化铵，10％的氯化钾，20％的乙醇，10％的水。在反应釜加入水、乙醇、十六烷基三甲基氯化铵与十二烷基三甲基氯化铵，加温45～55℃搅拌使溶液均匀一致后，再加入氯化钾，搅拌使氯化钾溶解完全后得到有机粘土稳定剂。

步骤5：制备有机硼锆复合交联剂：

①制备有机锆：有机锆各组分重量百分比为：20％的氧氯化锆，8％的烧碱，8％的柠檬酸，10％的甘油，10％的乳酸，40％的水。先在反应釜加入水、甘油、柠檬酸、乳酸与氧氯化锆，搅拌使氧氯化锆溶解完全，再加入烧碱，搅拌反应10min，得到有机锆。

②制备有机硼：有机硼各组分重量百分比为：20％的硼酸；20％的三乙醇胺；10％的甘油，10％的乙醇，40％的水。先在反应釜加入水、三乙醇胺和甘油，在搅拌条件下加入硼酸，加热至30～50℃，恒温搅拌反应20分钟，再加入乙醇，搅拌均匀，得到有机硼。

步骤6：制备超级胍胶压裂液：

(1)首先在配液大罐中加入水，在循环条件下加入超级胍胶，料加完后，大排量循环15分钟，再依次加入氯化钾、有机粘土稳定剂、非离子型助排剂、三乙醇胺、交联调节剂和JA-1杀菌防腐剂，所有料加完后再大排量循环10分钟以上，使大罐内上、下液体的浓度或粘度均匀一致。

(2)在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入加入0.3％有机硼锆复合交联剂，按楔形加入0.04～0.15％过硫酸铵。经混砂车用压裂车注入油井内。

该井压前产油1.7m³/t,产水7.35m³/t；压后产油6.96m³/t,产水13.68m³/t。

实施例2：赛24-7X1井压裂井段1271-1282m，储层温度52℃。压裂液原胶液各组分重量百分比：0.3%超级胍胶；1.5％氯化钾；0.5％有机粘土稳定剂；0.05％三乙醇胺；0.05％杀菌防腐剂；0.2％非离子型助排剂；0.1％交联调节剂，余量为水。各组分重量百分比之和为百分之百。

超级胍胶压裂液的制备方法中，步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5和步骤6中的(1)与实施例1相同。

步骤6中的(2)：在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入加入0.3％有机硼锆复合交联剂，按楔形加入0.02～0.15％过硫酸铵。经混砂车用压裂车注入油井内。

该井为新井，压前未求产；压后抽吸求产，油13.31m³/t,水4.01m³/t。

实施例3：淖22平1井压裂井段1613-1623m，储层温度63℃。压裂液原胶液各组分重量百分比：0.35%超级胍胶；1.0％氯化钾；1％有机粘土稳定剂；0.05％杀菌防腐剂；0.2％非离子型助排剂；0.2％交联调节剂，余量为水。各组分重量百分比之和为百分之百。

超级胍胶压裂液的制备方法中步骤1、步骤2、步骤3、步骤4和步骤5与实施例1相同。

步骤6：制备超级胍胶压裂液：

(1)首先在配液大罐中加入水，在循环条件下加入超级胍胶，料加完后，大排量循环15分钟，再依次加入氯化钾、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，所有料加完后再大排量循环10分钟以上，使大罐内上、下液体的浓度或粘度均匀一致。

(2)在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入加入0.2％有机硼锆复合交联剂，按楔形加入0.005～0.15％过硫酸铵。经混砂车用压裂车注入油井内。

该井压前DST二开抽吸，油8.72m³/t,水0.73m³/t；压后油单38mm放喷，油14.55m³/t,水20.5m³/t。

实施例4：阿尔3-273井压裂井段1875.4-1890.0m，储层温度76℃。压裂液原胶液各组分重量百分比：0.4%超级胍胶；1.5％氯化钾；0.5％有机粘土稳定剂；0.05％杀菌防腐剂；0.5％非离子型助排剂；0.2％交联调节剂，余量为水。各组分重量百分比之和为百分之百。

超级胍胶压裂液的制备方法中，步骤1、步骤2、步骤3、步骤4和步骤5与实施例1相同。

步骤6：制备超级胍胶压裂液：

(2)在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入加入0.2％有机硼锆复合交联剂，按楔形加入0.002～0.15％过硫酸铵。经混砂车用压裂车注入油井内。

该井为新井，压前未求产；压后油单5mm放喷，油25.8m³/t,水4.08m³/t。

实施例5：安56-8X井压裂井段2957.60-3004.20m，储层温度118℃。压裂液原胶液各组分重量百分比：0.5%超级胍胶；1.5％氯化钾；0.5％有机粘土稳定剂；0.1％杀菌防腐剂；0.5％非离子型助排剂；0.1％交联调节剂，余量为水。各组分重量百分比之和为百分之百。

步骤6：制备超级胍胶压裂液：

(2)在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入加入0.3％有机硼锆复合交联剂，按楔形加入0.0002～0.15％过硫酸铵。经混砂车用压裂车注入油井内。

该井压前无产量；压后油0.15m³/t,水5.5m³/t。

Claims

1.超级胍胶压裂液，其特征是：各组分重量百分比为：

超级胍胶，0.25～0.6%；

氯化钾，0.5～2%；

有机硼锆复合交联剂，0.2～0.6%；

交联调节剂，0.1～0.2%；

有机粘土稳定剂，0.5～1%；

JA-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%；

根据被压裂的储层温度不同，还需要加入硫代硫酸钠或三乙醇胺，当被压裂的储层温度在140～180℃时，加入硫代硫酸钠的重量百分比为：0.15～0.3%；当被压裂的储层温度在10～55℃时，加入三乙醇胺的重量百分比为：0.05～0.1%；

其余为水；各组分重量百分比之和为百分之百；

所述JA-1杀菌防腐剂的制备方法：将重量百分比为95%的有效含量为40%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，得到JA-1杀菌防腐剂；

所述非离子型助排剂的制备方法：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%；

聚氧乙烯(10)烷基苯酚醚OP-10，5%；

C_12～18脂肪醇聚氧乙烯(10)醚，5%；

甲醇，20%；

水，67%；

非离子型助排剂的制备过程是：先在反应釜加入甲醇，在搅拌条件下加入聚氧乙烯(10)烷基苯酚醚和C_12～18脂肪醇聚氧乙烯(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；

所述交联调节剂的制备方法：交联调节剂的各组分重量百分比为：40%的三乙醇胺，5%的烧碱，20%的甲醇，35%的水；在反应釜中加入水、烧碱，常温搅拌使烧碱溶解后再加入甲醇和三乙醇胺，搅拌混合均匀得到交联调节剂；

所述有机粘土稳定剂的制备方法：各组分重量百分比为：30%的十六烷基三甲基氯化铵，30%的十二烷基三甲基氯化铵，10%的氯化钾，20%的乙醇，10%的水；在反应釜加入水、乙醇、十六烷基三甲基氯化铵与十二烷基三甲基氯化铵，加温45～55℃搅拌使溶液均匀一致后，再加入氯化钾，搅拌使氯化钾溶解完全后得到有机粘土稳定剂；

所述超级胍胶压裂液的制备方法：

(1)首先在配液大罐中加入水，在循环条件下加入超级胍胶，料加完后，大排量循环15分钟，再依次加入氯化钾、有机粘土稳定剂、非离子型助排剂；然后在配液大罐中加入硫代硫酸钠或三乙醇胺；最后加入交联调节剂和JA-1杀菌防腐剂，所有料加完后再大排量循环10分钟以上，使大罐内上、下液体的浓度或粘度均匀一致；

(2)在压裂施工时，在压裂混砂车的混砂搅拌器中内加入有机硼锆复合交联剂，并加入过硫酸铵，经混砂车然后用压裂车注入油井内。