CN103666439B - 一种海水基速溶压裂液及其配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海水基速溶压裂液及其配制方法，该压裂液由65～99.99份基液和0.01～35.0份交联液组成；所述的基液是由95.0～99.6份水、0.1~1.0份稠化剂、0.1~2.0份胶体保护剂、0.1~1.0份增效剂和0.1~1.0份破乳助排剂组成；所述的交联液是由0～99.9份水、0.1～100.0份交联剂和0.001～0.5份的破胶剂。配制的海水基速溶压裂液具有的速溶、抗盐、耐高温等性能，可满足混配车自吸海水边配液边压裂的模式，降低了成本和施工的风险，促进大规模的应用，综合成本较常规的模式降低30%以上，将海上压裂模式进行了创新，具有良好的经济效益和巨大的社会效益，具有广阔的应用前景。

Description

一种海水基速溶压裂液及其配制方法
技术领域
本发明涉及一种用于海上海水基速溶压裂液压裂增产工艺中所使用的海水基速溶压裂液及其配制方法。
背景技术
海上压裂技术从上世纪八十年代以来在欧洲北海，墨西哥湾，巴西，东南亚海域的油气田中广泛应用，特别是北海油田，压裂已经成为一种完井、防砂、增产的重要技术手段。
中国正在大幅增加海洋石油开采，对深水石油开采将是未来全球石油战略重点之一。我国的深水石油勘探开发尚处在起步阶段，拥有深水大型装备，将使中国海洋油田具备在世界各个深水领域进行海上作业的能力。但是国内海上压裂技术刚刚起步，因为老油气田面临进入后期低效率开发阶段，需要用压裂等技术手段来增加产能；同时新开发的油田也可以用压裂手段来改造整个区块，扩大油气藏的生产潜力；同时可以解决油井出砂和稠油开采的问题。
由于施工环境的影响，增加了成本和施工的风险，限制了大规模的应用。设备的运送，改造拖船；设备在平台摆放和应用问题，大型压裂受限制；海上地层出水严重，压裂控制缝高是一个大的挑战。
因此，高抗盐、速溶稠化剂型压裂液开发成为海上油田发展的趋势，同时混砂车自吸海水边配液边压裂的模式，大大降低海上压裂施工成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种海水基速溶压裂液及其配制方法，本发明的压裂液能达到对海水进行预处理（主要是大块泥砂、漂浮的塑料袋等），可直接使用海水进行连续混配压裂，所配压裂液各项指标均能达到海上压裂作业技术要求，减少海上作业成本和资源浪费。
本发明的技术方案是：一种海水基速溶压裂液，其特征在于：该压裂液由65～99.99份基液和0.01～35.0份交联液组成；所述的基液是由95.0～99.6份水、0.1～1.0份稠化剂、0.1～2.0份胶体保护剂、0.1～1.0份增效剂和0.1～1.0份破乳助排剂组成；所述的交联液是由 0～99.9份水、0.1～100.0份交联剂和0.001～0.5份的破胶剂。
该压裂液由97份基液和3份交联液组成；所述的基液是由98.1～98.5份水、0.2～0.6份稠化剂、1.0份胶体保护剂、0.2份增效剂和0.1份破乳助排剂组成 ；所述的交联液是由 49.6份水、50份交联剂和0.4份的破胶剂。
所述的胶体保护剂为有机膦系列阻垢剂或聚羧酸类阻垢分散剂其中的一种或者几种混合物，确保矿化度在60000ppm、90℃下不产生沉淀。
所述的交联剂是指三乙醇胺硼酸酯、乙二醇硼酸酯、氯氧化锆、锆酸四丁酯或硼、锆的有机或无机化合物中的一种或者几种的混合物。
所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、聚糖酶或其它生物酶中的一种或者几种组合使用。
所述的稠化剂为改性稠化剂，该改性稠化剂制备：首先进行醚化，具体方法为：瓜尔胶片、水、烧碱、乙醇、环氧乙烷比例按照质量比为5:6:0.44:12：1.2～3.3在60℃～80℃下反应3h～6h，冷却、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后将得到的羟丙基胍胶再进行磺酸基化，具体方式为：在惰性气体保护条件下，羟丙基胍胶、水、烧碱、3-氯-2-羟基丙磺酸钠按照6:8:0.3～1: 2.0～4.2比例在75℃～90℃下反应3h～5h，降温至25℃，中和、分离、纯化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化剂。
所述的增效剂为：一种含有机阳离子和非离子表面活剂基团的低分子量高聚物溶液，其分子式是：ClNH4CHF(CH2)nOSO3H·N(CH2CH2OH)3，其中n值为12～18。
所述的破乳助排剂是由水、氟碳表面活性剂FC-211、十二烷基硫酸钠SDS、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10按照300～400：1：250～300：3～10比例进行复配而成。
所述的一种海水基速溶压裂液的制备方法，步骤如下：
1）配制基液：在现场使用的连续混配车粉料罐里面加入配方量的稠化剂，胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照配方量的比例混合倒入盛有配方量的水池中，混配车根据施工的要求调整粉料罐的下粉速度，速度为6～12kg/min和水基料吸入泵的吸入速度为60L/min，在混配车排出口形成基液；
2）交联液的配制：将交联剂和破胶剂与水按配方比例充分混合均匀；
3）压裂液的配制：在搅拌的状况下，将步骤1的基液和步骤2的交联液按配方比例充分混合均匀，以形成高粘度的液体，即可。
该压裂液适用于在井温在170℃以内的油气井使用。
本发明具有以下几个优点
1、海水压裂液稠化剂具有较快的溶胀率：10℃、0.6%增稠剂在海水中的溶胀速率达到85%以上，可满足连续混配施工工艺要求；
2、形成的压裂液抗盐60000ppm以上，渤海湾及其他地区的海水可以直接连续混配，具有较好的抗盐性能；
3、可满足混配车自吸海水边配液边压裂的模式，降低了成本和施工的风险，促进大规模的应用，综合成本较常规的模式降低30%以上。
4、本发明压裂液适用于在井温在170℃以内的油气井使用。
附图说明
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明，但不作为对本发明的限定。
图1为耐温性能效果。
具体实施方式
实施例１
一种海水基速溶压裂液由97份基液和3份交联液组成；所述的基液是由98.1份水、0.2份稠化剂、1.0份胶体保护剂、0.2份增效剂和0.1份破乳助排剂组成 ；所述的交联液是由 49.6份水、50份交联剂和0.4份的破胶剂。
该压裂液的制备方法，步骤如下：
1）配制基液：在现场使用的连续混配车粉料罐里面加入配方量的稠化剂，胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照配方量的比例混合倒入盛有配方量的水池中，混配车根据施工的要求调整粉料罐的下粉速度，速度为6～12kg/min和水基料吸入泵的吸入速度为60L/min，在混配车排出口形成基液；
2）交联液的配制：将交联剂和破胶剂与水按配方比例充分混合均匀；
3）压裂液的配制：在搅拌的状况下，将步骤1的基液和步骤2的交联液按配方比例充分混合均匀，以形成高粘度的液体，即可。
所述的胶体保护剂为有机膦系列阻垢剂或聚羧酸类阻垢分散剂其中的一种或者几种混合物，确保矿化度在60000ppm、90℃下不产生沉淀；本实施例采用的是有机膦系列阻垢剂，具体为乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS；
所述的交联剂是指三乙醇胺硼酸酯、乙二醇硼酸酯、氯氧化锆、锆酸四丁酯或硼、锆的有机或无机化合物中的一种或者几种的混合物；本实施例交联剂采用的是三乙醇胺硼酸酯。
所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、聚糖酶或其它生物酶中的一种或者几种组合使用。本实施例破胶剂采用的是过硫酸铵。
所述的稠化剂为改性稠化剂，该改性稠化剂制备：首先进行醚化，具体方法为：瓜尔胶片、水、烧碱、乙醇、环氧乙烷比例按照质量比为5:6:0.44:12：1.2~3.3在60℃~80℃下反应3h~6h，冷却、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后将得到的羟丙基胍胶再进行磺酸基化，具体方式为：在惰性气体保护条件下，羟丙基胍胶、水、烧碱、3-氯-2-羟基丙磺酸钠按照6:8:0.3~1: 2.0~4.2比例在75℃~90℃下反应3h~5h，降温至25℃，中和、分离、纯化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化剂。其中中和、分离、纯化、增粘、干燥、粉碎均为公知技术这里就不做详细描述。
所述的增效剂为：一种含有机阳离子和非离子表面活剂基团的低分子量高聚物溶液，其分子式是：ClNH4CHF(CH2)nOSO3H·N(CH2CH2OH)3，其中n值为12~18。
所述的破乳助排剂是由水、氟碳表面活性剂FC-211、十二烷基硫酸钠SDS、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10按照质量比350：1：280：７比例进行复配而成。
实施例２
同实施例１基本相同，不同之处是：
该压裂液由97份基液和3份交联液组成；所述的基液是由98.5份水、0.6份稠化剂、1.0份胶体保护剂、0.2份增效剂和0.1份破乳助排剂组成 ；所述的交联液是由 49.6份水、50份交联剂和0.4份的破胶剂。
本实施例采用的胶体保护剂是有机膦系列阻垢剂，具体为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTCA；本实施例交联剂采用的是氯氧化锆。本实施例破胶剂采用的是过硫酸钾； 所述的破乳助排剂是由水、氟碳表面活性剂FC-211、十二烷基硫酸钠SDS、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10按照质量比300：1：250：3比例进行复配而成。
实施例３
同实施例１基本相同，不同之处是：
该压裂液由97份基液和3份交联液组成；所述的基液是由98.3份水、0.４份稠化剂、1.0份胶体保护剂、0.2份增效剂和0.1份破乳助排剂组成 ；所述的交联液是由 49.6份水、50份交联剂和0.4份的破胶剂。
本实施例采用的胶体保护剂是聚羧酸类阻垢分散剂，具体为聚环氧琥珀酸（钠）PESA；本实施例交联剂采用的是锆酸四丁酯。本实施例采用的破胶剂是过硫酸铵； 所述的破乳助排剂是由水、氟碳表面活性剂FC-211、十二烷基硫酸钠SDS、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10按照质量比400：1：300：10比例进行复配而成。本实施例的增效剂采用本领域常规的增效剂，这里就不做详细说明。
实施例４
同实施例１基本相同，不同之处是：
本实施例采用的胶体保护剂是有机膦系列阻垢剂和聚羧酸类阻垢分散剂按１：１的质量比混合物；本实施例交联剂采用的是三乙醇胺硼酸酯和乙二醇硼酸酯按１：１的质量比混合物；本实施例采用的破胶剂是双氧水和聚糖酶按１：１的质量比混合物。
实施例５
在现场的连续混配车粉料罐里面加入稠化剂，将胶体保护剂、破乳助排剂、增效剂这三种水基料倒入30m3水池，稠化剂、胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照3:10:1:2的质量比例；如果现场施工排量为2m3/min，施工时连续混配车的稠化剂下粉速度为6kg/min，水基料的吸入排量为60L/min；形成基液。
在现场5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，加入2000Kg交联剂及17.5kg过硫酸铵，继续循环或搅拌30分钟，以便交联剂和过硫酸铵溶解并混合充分，形成含有破胶剂的、含量为50%交联液。
压裂施工时，在泵注基液的同时，将交联液按基液:交联液=100公升：2~4公升的体积比进行混合而形成压裂液。
以上压裂液推荐在井温为不超过100℃的油气井进行使用。
所述的胶体保护剂为有机膦系列阻垢剂，具体为乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS；确保矿化度在60000ppm、90℃下不产生沉淀；本实施例交联剂采用的是三乙醇胺硼酸酯。所述的稠化剂为改性稠化剂，该改性稠化剂制备：首先进行醚化，具体方法为：瓜尔胶片、水、烧碱、乙醇、环氧乙烷比例按照质量比为5:6:0.44:12：1.2~3.3在60℃~80℃下反应3h~6h，冷却、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后将得到的羟丙基胍胶再进行磺酸基化，具体方式为：在惰性气体保护条件下，羟丙基胍胶、水、烧碱、3-氯-2-羟基丙磺酸钠按照6:8:0.3~1: 2.0~4.2比例在75℃~90℃下反应3h~5h，降温至25℃，中和、分离、纯化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化剂。其中中和、分离、纯化、增粘、干燥、粉碎均为公知技术这里就不做详细描述。所述的增效剂为：一种含有机阳离子和非离子表面活剂基团的低分子量高聚物溶液，其分子式是：ClNH4CHF(CH2)nOSO3H·N(CH2CH2OH)3，其中n值为12~18。
所述的破乳助排剂是由水、氟碳表面活性剂FC-211、十二烷基硫酸钠SDS、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10按照质量比350：1：280：７比例进行复配而成。
实施例６
在现场的连续混配车粉料罐里面加入稠化剂，将胶体保护剂、破乳助排剂、增效剂这三种水基料倒入30m3水池，稠化剂、胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照4:10:1:2的质量比例；如果现场施工排量为2m3/min，施工时连续混配车的稠化剂下粉速度为8kg/min，水基料的吸入排量为60L/min；形成基液。
在现场5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，加入2000Kg交联剂及17.5kg过硫酸铵，继续循环或搅拌30分钟，以便交联剂和过硫酸铵溶解并混合充分，形成含有破胶剂的、含量为50%交联液。
压裂施工时，在泵注基液的同时，将交联液按基液:交联液=100公升：2~4公升的体积比进行混合而形成压裂液。
以上压裂液推荐在井温为不超过130℃的油气井进行使用。
实施例７
在现场的连续混配车粉料罐里面加入稠化剂，将胶体保护剂、破乳助排剂、增效剂这三种水基料倒入30m3水池，稠化剂、胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照5:10:1:2的质量比例；如果现场施工排量为2m3/min，施工时连续混配车的稠化剂下粉速度为10kg/min，水基料的吸入排量为60L/min；形成基液。
在现场5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，加入2000Kg交联剂及17.5kg过硫酸铵，继续循环或搅拌30分钟，以便交联剂和过硫酸铵溶解并混合充分，形成含有破胶剂的、含量为50%交联液。
压裂施工时，在泵注基液的同时，将交联液按基液:交联液=100公升：2~4公升的体积比进行混合而形成压裂液。
以上压裂液推荐在井温为不超过150℃的油气井进行使用。
实施例８
在现场的连续混配车粉料罐里面加入稠化剂，将胶体保护剂、破乳助排剂、增效剂这三种水基料倒入30m3水池，稠化剂、胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照6:10:1:2的质量比例；如果现场施工排量为2m3/min，施工时连续混配车的稠化剂下粉速度为12kg/min，水基料的吸入排量为60L/min；形成基液。
在现场5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循环或搅拌器搅拌的情况下，加入2000Kg交联剂及17.5kg过硫酸铵，继续循环或搅拌30分钟，以便交联剂和过硫酸铵溶解并混合充分，形成含有破胶剂的、含量为50%交联液。
压裂施工时，在泵注基液的同时，将交联液按基液:交联液=100公升：2~4公升的体积比进行混合而形成压裂液。
以上压裂液推荐在井温为不超过170℃的油气井进行使用。
本发明一种海水基速溶压裂液只要由65～99.99份基液和0.01～35.0份交联液组成；所述的基液是由95.0～99.6份水、0.1~1.0份稠化剂、0.1~2.0份胶体保护剂、0.1~1.0份增效剂和0.1~1.0份破乳助排剂组成；所述的交联液是由 0～99.9份水、0.1～100.0份交联剂和0.001～0.5份的破胶剂；范围之内数值均可以。
上述实施例中的乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTCA和聚环氧琥珀酸（钠）PESA均购自为山东省泰和水处理有限公司； 氟碳表面活性剂FC-211购自浙江衢州佳盟化工有限公司；十二烷基硫酸钠SDS购自湖南丽臣奥威实业有限公司；壬基酚聚氧乙烯醚OP-10购自天津市浩元精细化工有限公司 。
本发明的效果实验
1、本发明采用的不同浓度改性稠化剂在海水、清水中粘度对比
2、本发明采用的0.6%改性稠化剂在海水中的溶胀
3、耐温性能
采用实施例１或实施例５的配方及制备方法耐温性能见图1，从图1可知，本发明配制的海水基速溶压裂液具有的速溶、抗盐、耐高温等性能，可满足混配车自吸海水边配液边压裂的模式，降低了成本和施工的风险，促进大规模的应用，综合成本较常规的模式降低30%以上，将海上压裂模式进行了创新，具有良好的经济效益和巨大的社会效益，具有广阔的应用前景。采用其它实施例做耐温性能其效果基本一致。
本实施例没有详细叙述的工艺属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。

Claims (6)

1.一种海水基速溶压裂液，其特征在于：该压裂液由65～99.99份基液和0.01～35.0份交联液组成；所述的基液是由95.0～99.6份水、0.1~1.0份稠化剂、0.1~2.0份胶体保护剂、0.1~1.0份增效剂和0.1~1.0份破乳助排剂组成；所述的交联液是由 0～99.9份水、0.1～100.0份交联剂和0.001～0.5份的破胶剂；所述的增效剂为：一种含有机阳离子和非离子表面活剂基团的低分子量高聚物溶液，其分子式是：ClNH3CHF(CH2)nOSO3H·N(CH2CH2OH)3，其中n值为12~18；所述的胶体保护剂为有机膦系列阻垢剂或聚羧酸类阻垢分散剂其中的一种或者几种混合物，确保矿化度在60000ppm、90℃下不产生沉淀；所述的交联剂是指三乙醇胺硼酸酯、乙二醇硼酸酯、氯氧化锆或锆酸四丁酯中的一种或者几种的混合物；所述的稠化剂为改性稠化剂，该改性稠化剂制备：首先进行醚化，具体方法为：瓜尔胶片、水、烧碱、乙醇、环氧乙烷比例按照质量比为5:6:0.44:12：1.2~3.3在60℃~80℃下反应3h~6h，冷却、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后将得到的羟丙基胍胶再进行磺酸基化，具体方式为：在惰性气体保护条件下，羟丙基胍胶、水、烧碱、3-氯-2-羟基丙磺酸钠按照6:8:0.3~1: 2.0~4.2比例在75℃~90℃下反应3h~5h，降温至25℃，中和、分离、纯化、增粘、干燥、粉碎得到所需改性稠化剂。
2.根据权利要求1所述的一种海水基速溶压裂液，其特征在于：该压裂液由97份基液和3份交联液组成；所述的基液是由98.1~98.5份水、0.2~0.6份稠化剂、1.0份胶体保护剂、0.2份增效剂和0.1份破乳助排剂组成 ；所述的交联液是由 49.6份水、50份交联剂和0.4份的破胶剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种海水基速溶压裂液，其特征在于：所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、聚糖酶或其它生物酶中的一种或者几种组合使用。
4.根据权利要求1或2所述的一种海水基速溶压裂液，其特征在于：所述的破乳助排剂是由水、氟碳表面活性剂FC-211、十二烷基硫酸钠SDS、壬基酚聚氧乙烯醚OP-10按照300~400：1：250~300：3~10比例进行复配而成。
5.根据权利要求1或2所述的一种海水基速溶压裂液，其特征在于：该压裂液适用于在井温在170℃以内的油气井使用。
6.根据权利要求1或2所述的一种海水基速溶压裂液的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1）配制基液：在现场使用的连续混配车粉料罐里面加入配方量的稠化剂，胶体保护剂、破乳助排剂和增效剂按照配方量的比例混合倒入盛有配方量的水池中，混配车根据施工的要求调整粉料罐的下粉速度，速度为6~12kg/min和水基料吸入泵的吸入速度为60L/min，在混配车排出口形成基液；
2）交联液的配制：将交联剂和破胶剂与水按配方比例充分混合均匀；
3）压裂液的配制：在搅拌的状况下，将步骤1的基液和步骤2的交联液按配方比例充分混合均匀，以形成高粘度的液体，即可。
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