CN103589416A - 一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液体系及其制备方法；按每吨水中加入质量分数为0.06-0.25%水溶性减阻剂，0.2-0.5%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂，混合均匀后得到滑溜水压裂液；配置形成的滑溜水压裂液为反相微乳液体系，具有粘度低，破胶彻底，返排容易，防膨性能好，摩阻低等特点，减阻效果明显，与清水相比，减阻效果可达到50%-70%，并在现场水力压裂作业中，在施工工况为排量3.5m3/min的情况下，水溶性减阻剂的减阻率比传统的胍胶滑溜水高42.5％。
Description
技术领域
本发明属于油田增产领域，具体涉及一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液体系及其制备方法。
背景技术
致密非常规储层具有低孔、低渗的特点，勘探开发难度较大，大多数致密油气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。目前，国内外针对致密非常规储层恺发最主要的增产措施是减阻压裂，即利用低摩阻滑溜水压裂液进行体积改造。滑溜水压裂液体系是针对致密非常规储层改造而发展起来的一种新的压裂液体系。在美国、加拿大等国，滑溜水压裂液的使用获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为最受欢迎的压裂液。
滑溜水压裂液是指在清水中加入一定量支撑剂以及极少量的减阻剂、破乳助排剂、粘土稳定剂、杀菌剂等添加剂的一种压裂液体系。相比传统的凝胶压裂液体系，滑溜水压裂液在开发致密非常规储层方面具有极大的优势，如滑溜水压裂液极大地减少了凝胶对地层及裂缝的伤害：传统的凝胶压裂液体系使用较高浓度的凝胶，这些凝胶的残留物以及在压裂过程中产生的滤饼会堵塞地层并降低裂缝导流能力，而滑溜水压裂液中只含有少量的减阻剂等添加剂，并且易于返排，大大降低了地层及裂缝伤害，从而有利于提高产量；并且滑溜水压裂液成本较低：减阻水中的化学添加剂及支撑剂的用量较少，可节省施工成本40%～60%，使许多原来不具商业开采价值的储层便可以得到开发；此外使用滑溜水压裂液能够产生复杂度更高体积更大的裂缝网络：这是由于减阻水具有较低的黏度以及施工时的泵入速率较高，裂缝复杂度和体积的提高增加了储层的有效增产体积，使得产量增加；更为重要的是由于减阻水中添加剂含量少，较为清洁，因此更易于循环利用，可以节约大量宝贵的淡水资源。
因此，滑溜水压裂液的应用与需求越来越大。但目前国内拥有自主知识产权的减阻剂不多，各大油田上主要是以线性胶和国外的减阻剂为主，从而无形中提高了施工成本。
发明内容
本发明的目的是提出了一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液，由减阻剂、破乳助排剂、粘土稳定剂、降解剂按一定比例构成，其中减阻剂通过采用反相微乳液聚合，同时控制分子结构，在高分子聚合物结构中同时引入亲水和疏水基团，以及通过长时间低温反应，获得较大分子量的聚合物，使合成的聚合物具有良好的减阻性能和增稠能力，在压裂施工中可有效降低管路摩阻，减小泵功和提高施工液体的携砂能力的。助排剂从降低表、界面张力，增大接触角考虑，采用12C链长度的阳离子型表面活性剂，加入氟碳类表面活性剂利用协同效应有效提高表面活性，减少表面活性剂用量、降低成本。粘土稳定剂针对致密油气，粘土矿物成分复杂，借鉴国外公司所使用无机盐加表面活性剂结合，防止粘土膨胀及分散运移的思路，设计了一种含有多阳离子点，增加防膨剂与储层表面结合力的低聚阳离子表面活性剂分子，该分子结构中含有羟基，吸附在储层表面后，不改变储层表面的润湿性。降解剂采用常规氧化剂可迅速与减阻剂中的潜在氧化断链点反应，降解为低分子片段，最大限度降低地层伤害。
本发明所述的滑溜水压裂液的制备采用的技术方案是：
（1）将占总体系质量分数的3-5wt%乳化剂和40-42wt%溶剂油加入到反应器中，充分搅拌，并在油相中加入0-5wt%亲油性丙烯基单体，溶解分散均匀后形成油相；
（2）将10-20wt%亲水性丙烯基单体充分溶解于水中，加入浓度40%的氢氧化钠水溶，将体系pH值调至8-9形成水相；
（3）将水相慢慢滴入油相中搅拌均匀，在搅拌速度为1000转/min的条件下充分乳化30min，随后保持搅拌速度为300转/min，在通入氮气保护的条件下分次加入0.25-0.45wt%引发剂，保持30℃，反应48h，冷却降温，后加入0.05wt%的阻聚剂，即得到半透明、稳定的反相微乳液体系；
（4）将制备的反相微乳液体系和表面活性剂充分混合，表面活性剂用量为反相微乳液质量的5-10%，即得到水溶性减阻剂；
（5）按每吨水中加入质量分数为0.06-0.25%水溶性减阻剂，0.2-0.5%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂，混合均匀后得到滑溜水压裂液。
本发明所述的破乳助排剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种与全氟烷基季胺碘化物、全氟烷基甜菜碱中的一种与烷基苯酚聚氧乙烯醚、水按照比例4：1：1-1.5：93.5-94复配制得。
本发明所采用的粘土稳定剂由环氧氯丙烷、丁烷、环戊烷的一种或几种与乙二胺、二甲胺、甘油的一种或几种通过缩聚反应合成，反应控制聚合物分子量在2-10万之间，阳离子度在10%-20%。
本发明的致密油藏储层改造用压裂液体系能够满足7m3/min小直径油管大排量压裂施工，对储层伤害低，返排性能优异，能够在水中迅速分散溶解，并可利用压裂返排液重复配制，体系由减阻剂、助排剂、粘土稳定剂、降解剂组成，添加剂全部为液相。配置形成的压裂液为反相微乳液体系。具有粘度低、破胶彻底、返排容易，防膨性能好、摩阻低等特点，减阻效果明显，与清水相比，减阻效果可达到50%-70%。并在现场水力压裂作业中，在施工工况为排量3.5m3/min的情况下，水溶性减阻剂的减阻率比传统的胍胶滑溜水高42.5％。
具体实施方式
（1）将占总体系质量分数的3-5wt%乳化剂和40-42wt%溶剂油加入到反应器中，充分搅拌，并在油相中加入0-5wt%亲油性丙烯基单体，溶解分散均匀后形成油相；
（2）将10-20wt%亲水性丙烯基单体充分溶解于水中，加入浓度40%的氢氧化钠水溶，将体系pH值调至8-9形成水相；
（3）将水相慢慢滴入油相中搅拌均匀，在搅拌速度为1000转/min的条件下充分乳化30min，随后保持搅拌速度为300转/min，在通入氮气保护的条件下分次加入0.25-0.45wt%引发剂，保持30℃，反应48h，冷却降温，后加入0.05wt%的阻聚剂，即得到半透明、稳定的反相微乳液体系；
（4）将制备的反相微乳液体系和表面活性剂充分混合，表面活性剂用量为反相微乳液质量的5-10%，即得到水溶性减阻剂；
（5）按每吨水中加入质量分数为0.06-0.25%水溶性减阻剂，0.2-0.5%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂，混合均匀后得到滑溜水压裂液。
所述的破乳助排剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种与全氟烷基季胺碘化物、全氟烷基甜菜碱中的一种与烷基苯酚聚氧乙烯醚、水按照比例4：1：1-1.5：93.5-94复配制得。
所采用的粘土稳定剂由环氧氯丙烷、丁烷、环戊烷的一种或几种与乙二胺、二甲胺、甘油的一种或几种通过缩聚反应合成，反应控制聚合物分子量在2-10万之间，阳离子度在10%-20%。
实施例1：
预配制模式：在大排量水泥车的循环条件下，通过真空射流漏斗负压依次吸入0.25%水溶性减阻剂，0.5%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂，循环10min后形成一定粘度的乳白色均一溶液，压裂施工时，通过混砂车吸入，并与支撑剂、降解剂混合均匀后通过泵车泵入地层，作为滑溜水压裂使用。该工艺适用于大排量直井或水平井体积压裂工艺预先配置压裂液适用的工况。
实施例2：
连续混配模式：分别将减阻剂、助排剂、粘土稳定剂存储于铁质或塑料质储罐中，通过连续混配车和混砂车比例泵按照施工排量按0.06%水溶性减阻剂，0.2%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂泵入混砂车搅拌罐中形成均一溶液，同时与支撑剂、降解剂混匀。该工艺适合有连续混配作业的压裂现场配制。
实施例3：
压裂液返排液配制：将压裂返排液通过简单除砂后，或经过水质处理后，通过实施例1或实施例2的方法均可重新配制成滑溜水压裂液，实现压裂用水的重复利用。
Claims (7)
1.一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于：
（1）将占总体系质量分数的3-5wt%乳化剂和40-42wt%溶剂油加入到反应器中，充分搅拌，并在油相中加入0-5wt%亲油性丙烯基单体，溶解分散均匀后形成油相；
（2）将10-20wt%亲水性丙烯基单体充分溶解于水中，加入浓度40%的氢氧化钠水溶，将体系pH值调至8-9形成水相；
（3）将水相慢慢滴入油相中搅拌均匀，在搅拌速度为1000转/min的条件下充分乳化30min，随后保持搅拌速度为300转/min，在通入氮气保护的条件下分次加入0.25-0.45wt%引发剂，保持30℃，反应48h，冷却降温，后加入0.05wt%的阻聚剂，即得到半透明、稳定的反相微乳液体系；
（4）将制备的反相微乳液体系和表面活性剂充分混合，表面活性剂用量为反相微乳液质量的5-10%，即得到水溶性减阻剂；
（5）按每吨水中加入质量分数为0.06-0.25%水溶性减阻剂，0.2-0.5%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂，混合均匀后得到滑溜水压裂液。
2.根据权利要求1所述的适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于：所述的破乳助排剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种与全氟烷基季胺碘化物、全氟烷基甜菜碱中的一种与烷基苯酚聚氧乙烯醚、水按照比例4：1：1-1.5：93.5-94复配制得。
3.根据权利要求1所述的适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于：所述的粘土稳定剂是环氧氯丙烷、丁烷、环戊烷的一种或几种与乙二胺、二甲胺、甘油的一种或几种通过缩聚反应合成，反应控制聚合物分子量在2-10万之间，阳离子度在10%-20%。
4.根据权利要求1所述的适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于：所述的亲水性丙烯基单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于：所述的亲油单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯或甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于：所述的乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯与聚山梨酯或烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。
7.一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液，其特征在于：根据权利要求1所述的适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液的制备方法制备的。
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