CN103436245A - 压裂用合成聚合物压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂用合成聚合物压裂液，涉及交联冻胶压裂液技术领域，其组分和配比如下:基液：以制备形成的压裂液总质量计,其组分和配比为：0.1%-0.5%的增稠剂、0.1%-0.5%的粘土稳定剂、0.1%-0.5%的助排剂、0.1%-0.5%的起泡剂、0.1%-0.5%的pH调节剂，余量为水；交联剂：以交联剂相对于基液的质量分数计，交联剂占0.1%-0.5%。本发明能有效降低压裂液对储层的伤害，残渣含量低，使用温度范围大，提高了压裂改造效果，满足了油气田增产改造要求。
Description
技术领域
本发明涉及交联冻胶压裂液技术领域，确切地说涉及一种压裂用低伤害合成聚合物压裂液。
背景技术
压裂技术作为低渗透油气田勘探开发的关键技术，已在长庆油田及国内众多油田普及应用，如何有效地节约成本、控制和降低压裂过程导致的二次损害，提高压裂作业增产效果是低渗透油气田开发要解决的关键问题。目前应用的压裂液包含瓜胶压裂液、聚合物压裂液、泡沫压裂液、醇基压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等，其中瓜胶压裂液应用最为成熟和广泛，虽然此体系压裂液较好地满足了低渗透油田压裂工艺的需要，但该体系存在破胶残渣含量偏高、对储层伤害率较大、基液长时间放置易腐败变质等问题。聚合物压裂液体系由于其具有更好的粘温特性和高温稳定性，且增稠能力强、无残渣、对地层伤害小、对细菌不敏感、冻胶稳定性好、悬砂能力强、逐渐引起人们的重视。
目前对于聚合物压裂液体系的研究较多：中国石油天然气股份有限公司2012年申请了发明名称为《低分子聚合物压裂液》的专利文件，其公开号为CN102634329A，公开日为2012年8月15日，申请号为201210061819.X，该发明解决了压裂液的残渣与储层的碱敏伤害，压裂液配制使用方便、耐温抗剪切性能好，能满足低渗、碱敏储层压裂改造的需要。
但以上述专利文献为代表的现有技术，仍然存在以下不足：
现有技术中的低分子聚合物压裂液在配液时，需要首先向水中添加醋酸，调节水的pH值至弱酸性，然后才能配制聚合物溶液，配液工艺繁琐，聚合物溶胀速率慢，不能实现连续混配；交联剂与聚合物交联pH值为5.3-5.7，交联条件苛刻，现场不易控制；只能适用于碱敏储层压裂改造的需要，适用范围窄。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供了一种压裂用合成聚合物压裂液，本发明能有效降低压裂液对储层的伤害，残渣含量低，使用温度范围大，提高了压裂改造效果，满足了油气田增产改造要求。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：其组分和配比如下:
基液：以制备形成的压裂液总质量计,其组分和配比为：0.1%-0.5%的增稠剂、0.1%-0.5%的粘土稳定剂、0.1%-0.5%的助排剂、0.1%-0.5%的起泡剂、0.1%-0.5%的pH调节剂，余量为水；
交联剂：以交联剂相对于基液的质量分数计，交联剂占0.1%-0.5%。
基液与交联剂混合后，搅拌均匀，在室温条件下10-60s形成可挑挂冻胶。
以制备形成的压裂液总质量计，在压裂液中加入0.01%-0.05%的破胶剂。
所述的增稠剂是改性部分水解改性聚丙烯酰胺。经向丙烯酸与丙烯酰胺聚合物主链中可引入含有烷基、磺酸基、苯环等侧链改性而成。
所述的部分水解改性聚丙烯酰胺是指带有磺酸基侧链的部分水解聚丙烯酰胺，分子量为150-250万。
所述的粘土稳定剂是阳离子表面活性剂，阳离子表面活性剂是季铵盐型表面活性剂、吡啶盐型表面活性剂或咪唑啉盐型表面活性剂。
所述的助排剂是非离子表面活性剂或季铵盐型表面活性剂。
所述的起泡剂是羟基化合物类，醚及醚醇类，吡啶类或酮类，属于市售产品，如淄博盛大工贸有限公司所生产的各类起泡剂。
所述的破胶剂是过硫酸铵、双氧水、亚硫酸铵或亚硫酸钠。通过发生氧化还原反应，破坏压裂液冻胶结构。
所述的pH调节剂是盐酸、醋酸或柠檬酸。通过调节基液的pH值，控制聚合物与交联剂的反应速率，调节交联时间
所述的交联剂是有机锆交联剂、有机硼锆交联剂或有机硼钛复合交联剂。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
一、本发明中，采用交联剂相对于基液占0.1%-0.5%的配方形成的压裂液，并且在基液中，采用“0.1%-0.5%的增稠剂、0.1%-0.5%的粘土稳定剂、0.1%-0.5%的助排剂、0.1%-0.5%的起泡剂、0.1%-0.5%的pH调节剂，余量为水”这样特定组分和配比的技术方案，经过如实施例部分的验证，得出：
1、基液与交联剂在10-60s的反应时间内能迅速形成可挑挂冻胶；所适应的储层温度范围为30℃-100℃，在酸性、中性条件下仍然可交联，尤其适用于老油田的重复压裂改造，在不同储层温度条件下，170s-1下连续剪切90min，粘度大于50mPa·s；在储层温度条件下破胶彻底，残渣含量小于15mg/L，对储层伤害率低。
2、本发明中具有优异的低残渣、低伤害性能，破胶液残渣为10.7mg/L、岩心基质渗透率损害率为12.06%，降低对储层产生伤害，可有效提高压裂改造效果。
3、本发明具有良好的低温（＜30℃）破胶性能，通过添加破胶剂，可在30℃的储层进行压裂作业，施工结束后，该压裂液可在彻底破胶，残渣含量低，对储层伤害小。
4、本发明使用温度范围广，可满足30-100℃不同温度储层压裂改造的需要。
5、本发明在酸性、中性条件下均可交联，可携酸实现酸化、压裂联作，尤其适合于老油田重复压裂改造。
6、本发明能满足直接混配、连续施工要求，适用于体积压裂和水平井分段压裂等大规模改造。
二、本发明选用的部分水解改性聚丙烯酰胺是指带有磺酸基侧链的部分水解聚丙烯酰胺，增加分子链的刚性，提高聚合物的耐温耐盐性能；分子量为150-250万，聚合物分子量小则提高其在水中的溶解速率。
三、本发明选用的助排剂是非离子表面活性剂或季铵盐型表面活性剂，对油气层有良好的润湿性，有效降低油气层毛管阻力，提破胶液高返排效率。
四、本发明选用的破胶剂是过硫酸铵、双氧水、亚硫酸铵或亚硫酸钠，可以有效氧化降解交联键及聚合物分子链，使压裂液彻底破胶。
五、本发明选用的pH调节剂是盐酸、醋酸或柠檬酸，该调节剂价格低廉，且对压裂液交联性能无影响。
六、本发明选用的交联剂是有机锆交联剂、有机硼锆交联剂或有机硼钛复合交联剂，能有效延缓交联速率，提高压裂液体系的耐高温性能。
附图说明
图1是本发明在30摄氏度时的耐温耐剪切性能示意图；
图2是本发明在100摄氏度时的耐温耐剪切性能示意图。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一较佳实施方式，本发明包括：
基液：以制备形成的低伤害合成聚合物压裂液总溶液质量计，其中：增稠剂占0.1%，起泡剂0.1%，助排剂占0.3%，粘土稳定剂0.3%，余量为水；
交联剂：以交联剂相对于基液的质量分数计，交联剂占0.1%；
所述的增稠剂是指：分子量为200万左右的部分水解改性聚丙烯酰胺；
按照上述配方，采用本领域常规的混配方法，将增稠剂加入水中，搅拌3分钟后再加入起泡剂，助排剂，粘土稳定剂，然后加入交联剂后形成压裂液。
需要破胶时，以制备形成的低伤害合成聚合物压裂液总溶液质量计，加入0.05%的破胶剂。
实施例2
作为本发明的另一较佳实施方式，本发明包括：
基液：以制备形成的低伤害合成聚合物压裂液总溶液质量计，其中：增稠剂占0.3%，起泡剂0.2%，助排剂占0.3%，，粘土稳定剂0.3%，余量为水；
交联剂：以交联剂相对于基液的质量分数计，交联剂占0.3%；
其余同实施例1。
实施例3
作为本发明的最佳实施方式，本发明包括：
基液：以制备形成的低伤害合成聚合物压裂液总溶液质量计，其中：0.5%的增稠剂、0.2%的pH调节剂、0.3%的粘土稳定剂、0.3%的助排剂、0.3%的起泡剂，和余量的水；
所述的增稠剂是指：分子量为200万左右的部分水解改性聚丙烯酰胺；
交联剂：以交联剂相对于基液的质量分数计，交联剂占0.5-0.55%；
破胶剂：以破胶剂相对于制备形成的低伤害合成聚合物压裂液总溶液质量计，破胶剂占0.01-0.02%。
所述的pH调节剂是盐酸。所述的助排剂是氟碳表面活性剂、非离子表面活性剂或季铵盐型表面活性剂。所述的交联剂是有机锆交联剂。所述的破胶剂可以是过硫酸铵、双氧水、亚硫酸铵、亚硫酸钠。
所述的粘土稳定剂是本领域中常用的产品，属季胺类产品。所述的起泡剂是羟基化合物类，醚及醚醇类，吡啶类和酮类。
实施例4—具体验证实例一
在98.95g海水中加入0.1g改性部分水解聚丙烯酰胺，用吴恩搅拌器搅拌3min。加入0.3g粘土稳定剂、0.3g助排剂、0.1g起泡剂、按交联比100:0.2加入交联剂，不断搅拌，所得的交联冻胶压裂液成冻时间为20s。该压裂液在低温下（＜40℃）具有很好的耐温耐剪切性能和良好的低温破胶性能，在30℃、170s-1下，连续剪切90min粘度保持在50mPa·s以上，其流变曲线如图1所示。30℃条件下破胶时间为2h，破胶彻底，无残渣。
实施例5—具体验证实例二
在97.9g海水中加入0.50g改性部分水解聚丙烯酰胺，用吴恩搅拌器搅拌3min。加入0.2gpH调节剂、0.3g粘土稳定剂、0.3g助排剂、0.3g起泡剂，按交联比100:0.5加入交联剂，不断搅拌，所得的交联冻胶压裂液成冻时间为60s。该压裂液具有很好的耐温耐剪切性能，在110℃、170s-1下，连续剪切90min粘度保持在200mPa·s以上。其流变曲线如图2所示。加入0.02g破胶剂，98℃条件下破胶时间为2h，破胶彻底，无残渣。
Claims (10)
1.一种压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：其组分和配比如下:
基液：以制备形成的压裂液总质量计,其组分和配比为：0.1%-0.5%的增稠剂、0.1%-0.5%的粘土稳定剂、0.1%-0.5%的助排剂、0.1%-0.5%的起泡剂、0.1%-0.5%的pH调节剂，余量为水；
交联剂：以交联剂相对于基液的质量分数计，交联剂占0.1%-0.5%。
2.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：以制备形成的压裂液总质量计，在压裂液中加入0.01%-0.05%的破胶剂。
3.根据权利要求1或2所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的增稠剂是部分水解改性聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求3所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的部分水解改性聚丙烯酰胺是指带有磺酸基侧链的部分水解聚丙烯酰胺，分子量为150-250万。
5.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的粘土稳定剂是阳离子表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的助排剂是非离子表面活性剂或季铵盐型表面活性剂。
7.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的起泡剂是羟基化合物类，醚及醚醇类，吡啶类或酮类。
8.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的破胶剂是过硫酸铵、双氧水、亚硫酸铵或亚硫酸钠。
9.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的pH调节剂是盐酸、醋酸或柠檬酸。
10.根据权利要求1所述的压裂用合成聚合物压裂液，其特征在于：所述的交联剂是有机锆交联剂、有机硼锆交联剂或有机硼钛复合交联剂。
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