CN103694985A - 一种连续混配压裂液体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续混配压裂液体系，其重量百分比组成为：速溶胍胶0.2~0.55%、多功能液态添加剂0.3~0.6%、pH调节剂0.2~0.5%、破胶剂0.02~0.1%、交联剂0.15~0.3%，余量为水。本发明的压裂液体系胍胶易分散，快速溶胀，连续高速搅拌3min基液粘度大于等于充分溶胀后基液粘度的85%，液体性能与常规压裂液相当。实现了即配即用，不需要清洗并运输大量储液罐，减少了现场配液人员劳动强度，并大大提高了作业周期。使用一种液态多功能添加剂，添加剂种类单一，操作简单易控制，减少配液设备。通过配合连续混配车使用，实现全自动化，减少劳动力，提高了生产效率，无粉尘伤害，保证了员工身体健康。

Description

一种连续混配压裂液体系
技术领域
本发明属于石油工程技术领域，具体涉及一种连续混配压裂液体系。
背景技术
近年来，随着储层改造对象越来越复杂，水力压裂规模越来越大，特别是致密油气藏和非常规储层的改造，对环境保护和施工成本提出了更高的要求。目前在川渝地区的各类压裂施工中，一般是拉罐备水，然后在井场配制好后，再进行压裂作业。在规模较小时，这种配制工艺的缺点不够明显，然而在大规模施工中，这种方法已无法满足日益严格的环保要求和成本控制。主要表现在：一是压裂液罐在施工后期，罐内余量无法全部进入地层而造成巨大浪费并对后期处理带来巨大的环保压力和成本压力；二是提前配制压裂液，施工准备时间长，延长了施工周期，增加了配液人员的劳动强度；三是需要较大的井场面积，占有更多的储罐，大大增加了人工成本和运输费用。
针对存在的问题，国外公司早在上个世纪80年代就提出和实践了现场即配即注的配液施工工艺，从速溶添加剂、配液设备和在线液体质量监测方面进行了大量研究，目前该套技术已非常成熟。在国内早在上个世纪90年代初，天然气研究院原青民撰文指出压裂液连续配注技术是一种新的现场施工方式，具有施工方便、性能稳定可调、节约费用、有利环保等多方面的优点。但当时主要是将胶凝剂粉剂改为油浆，由于其它条件限制并未得到推广。近年来，随着业内对此技术的重视程度增加和装备制造技术的发展，连续配注技术得到了较大的发展，本世纪初，长庆油田使用速配胍胶进行了连续配注作业。川庆钻探有限工程公司井下作业公司于2009年开始进行连续配注装备的购置和速溶胍胶技术的研究，取得了较好的成果。但近几年储层改造单井规模越来越大，特别是非常规气储层的改造，要求施工排量达到10m3/min，对液体体系也提出了更多要求：迅速起粘、添加剂种类少、配制简单。
发明内容
本发明目的是提供一种连续混配压裂液体系，旨在降低配液成本，减小环境污染、减少储罐数量和井场面积、缩短施工周期、提高生产效率。
本发明的技术方案为：一种连续混配压裂液体系，其重量百分比组成为：速溶胍胶0.2～0.55%、多功能液态添加剂0.3～0.6%、pH调节剂0.2～0.5%、破胶剂0.02～0.1%、交联剂0.15～0.3%，余量为水。
所述速溶胍胶：目前，国内外大多数油田压裂使用的稠化剂为羟丙基胍胶或改性羟丙基胍胶。一般羟丙基胍胶使用时，不易分散，易起“鱼鲕”；改性羟丙基胍胶配液时，分散快，但溶胀慢，循环时间长，且需添加柠檬酸才能实现胍胶溶胀，给配液作业带了极大不便。本发明筛选了多种胍胶，最终选择了南充正达化工研究所生产的速溶胍胶。实现了胍胶易分散、快速溶胀：连续高速搅拌3min基液粘度≥充分溶胀后基液粘度的85%、低残渣等特点。使用温度低于90℃，速溶胍胶浓度为0.15%～0.2%，连续高速搅拌3min，170S-1下基液粘度为30～60mPa·S-1；温度为90℃～120℃时，胍胶浓度为0.3%～0.4%，连续高速搅拌3min，170S-1下基液粘度为75～120mPa·S-1。
所述多功能液态添加剂：集杀菌、助排、防膨、耐温、调pH功能为一体的液态添加剂。常规压裂液工作液助剂有：杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂、温度稳定剂。种类繁多，用量大，影响了配液进度。为了简化配液程序，配合连续混配车使用，本发明研制了一种多功能液体添加剂，同时具有杀菌、助排、防膨、耐温、调pH等作用。其配制过程如下：常温下，搅拌的同时依次加入2%～3%氯化异氰尿酸TCCA、40%～50%有机粘土稳定剂TDC-15（广汉华星新技术研究所生产）、2%～5%OP-10、3%～5%十二烷基二甲基苄基氯化铵、20%～30%NaHS2O3、7%～33%H2O，混合均匀即可。
所述pH调节剂：10～20%碳酸钠与10%～30%氢氧化钠混合制备。
所述破胶剂：过硫酸钾或过硫酸铵。
所述交联剂：由A、B两种组份组成，主剂A组份由硼酸盐和配体反应生成，硼酸盐为十水硼酸钠，加量为10～30重量%，配体为二乙醇胺或三乙醇胺，加量为3～5重量%，辅剂B为10～20重量%NaOH溶液；A、B两种组份的重量比为25:5。
配合连续混配车使用：配液施工前，将速溶胍胶装入连续混配车的螺旋喂料机，液体多功能添加剂用小方池罐装好；施工中，只需要连续混配车操作手设置好清水、速溶胍胶及液态添加剂的加量，全程机械自动配制。所述pH调节剂、破胶剂、交联剂通过混砂车自动加入。
本发明的优点表现在：
1、胍胶易分散，快速溶胀，连续高速搅拌3min基液粘度大于等于充分溶胀后基液粘度的85%，液体性能与常规压裂液相当。实现了即配即用，不需要清洗并运输大量储液罐，减少了现场配液人员劳动强度，并大大提高了作业周期。
2、使用一种液态多功能添加剂，集杀菌、助排、防膨、耐温、调pH功能为一体，添加剂种类单一，操作简单易控制，减少配液设备。
3、通过配合连续混配车使用，实现全自动化，减少劳动力，提高了生产效率，无粉尘伤害，保证了员工身体健康。
附图说明
图1是实施例1冻胶流变曲线。
具体实施方式
下面根据附图和实施例进一步说明本发明。
本例中多功能添加剂配制方法如下：常温下，搅拌的同时依次加入3%氯化异氰尿酸TCCA、40%有机粘土稳定剂TDC-15（广汉华星新技术研究所生产）、2%OP-10、3%十二烷基二甲基苄基氯化铵、30%NaHS2O3、33%H2O，混合均匀即可。交联剂配制方法如下：交联剂A剂购于四川川庆井下科技开发有限公司，交联剂B剂为20%NaOH溶液，A、B剂重量百分比为25:5，常温混合均匀即可。胍胶购于中国石油化学昆山公司，杀菌剂、助排剂购于四川川庆井下科技开发有限公司，粘土稳定剂购于广汉华星新技术研究所，速溶胍胶购于南充正达化工研究所。
实施例1
配制300m3压裂液：
使用常规工艺配制：a.准备基液罐：45m3卧式罐7个，摆罐、清洁、装清水、连接管线需要一天时间，配液人员7个；
b．准备添加剂：将杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂等添加剂吊放在基液罐上，并分配好每罐药品数量；
c．配制基液：开启储罐上的搅拌器，在700型压裂车泵送条件下人工从加料漏斗加入计量的氯化钾、胍胶，持续搅拌10min，待基液起粘，配液人员向基液罐中依次加入杀菌剂、粘土稳定剂、pH调节剂、助排剂，上述药剂加完后，搅拌基液半个小时；需要大量劳动力，必须在施工之前完全配制好基液，配液到施工需要三天周期。
使用连续混配压裂液体系配合连续混配车配制：
a.准备过渡罐：45m3卧式罐2个，摆罐、清洁、连接管线需要2h，配液人员4个；
b．准备添加剂：将速溶胍胶装入连续混配车的螺旋喂料机，液体多功能添加剂抽吸入小方池罐；
c．配制基液：连续混配车操作手设置添加剂加入比例：速溶胍胶0.34重量%，液态多功能添加剂1.0体积%，全程机械自动配制，可与施工同时进行；无须等待胍胶溶胀，大量减少劳动力，缩短施工周期，配液到施工结束需要1天周期。对比数据如表1。
d.取连续混配车水合罐中基液350mL，用六速粘度计测粘度为51mPa·s，达到施工要求。取现场配制基液100mL，搅拌下加入0.2mL10%NaOH、0.3mL交联剂，继续搅拌2min后，形成能挑挂的冻胶，用RS6000流变仪测定冻胶流变性能：在100℃,170S-1剪切120min后，粘度保持在100mPa·s，数据见图1。
实施例2
本例中胍胶购于中国石油化学昆山公司，杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂购于四川川庆井下科技开发有限公司。
配制3000m3压裂液：
使用常规工艺配制：a.准备基液罐：45m3卧式罐67个，摆罐、清洁、装清水、连接管线需要二天周期，配液人员20个；
b．准备添加剂：将杀菌剂、助排剂、粘土稳定剂等添加剂吊放在基液罐上，并分配好每罐药品数量；
c．配制基液：开启储罐上的搅拌器，在700型压裂车泵送条件下人工从加料漏斗加入计量的氯化钾、胍胶，持续搅拌10min，待基液起粘，配液人员向基液罐中依次加入杀菌剂、粘土稳定剂、pH调节剂、助排剂，上述药剂加完后，搅拌基液半个小时；需要大量劳动力，必须在施工之前完全配制好基液，配液到施工需要五天周期。
使用连续混配压裂液体系配合连续混配车配制：
a．准备过渡罐：45m3卧式罐2个，摆罐、清洁、连接管线需要2h，配液人员4个；
b．准备添加剂：将速溶胍胶装入连续混配车的螺旋喂料机，液体多功能添加剂抽吸入小方池罐；
c．配制基液：只需要连续混配车操作手设置好清水、速溶胍胶及液态添加剂的加量，全程机械自动配制，可与施工同时进行，一天完成配液施工作业；大量减少劳动力，大型施工作业显著缩短施工周期。对比数据见表1。
表1是实施例连续混配压裂液体系与常规压裂液体系配制对比
Figure BDA0000454403710000041

Claims (6)

1. 一种连续混配压裂液体系，其重量百分比组成为：速溶胍胶0.2~0.55%、多功能液态添加剂0.3~0.6% 、pH调节剂0.2~0.5%、破胶剂0.02~0.1%、交联剂0.15~0.3%，余量为水。
2. 根据权利要求1所述的一种连续混配压裂液体系，其特征在于：所述速溶胍胶为南充正达化工研究所生产的速溶胍胶。
3. 根据权利要求1所述的一种连续混配压裂液体系，其特征在于：所述多功能液态添加剂由如下方法配制：常温下，以重量计，搅拌的同时依次加入2%~3%氯化异氰尿酸TCCA、40%~50%广汉华星新技术研究所生产的有机粘土稳定剂TDC-15、2%~5%OP-10、3%~5%十二烷基二甲基苄基氯化铵、20%~30%NaHS2O3、7%~33%H2O，混合均匀即可。
4.根据权利要求1所述的一种连续混配压裂液体系，其特征在于：所述pH调节剂为10~20%碳酸钠和10%~30%氢氧化钠混合液。
5.根据权利要求1所述的一种连续混配压裂液体系，其特征在于：所述破胶剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
6.根据权利要求1所述的一种连续混配压裂液体系，其特征在于：所述交联剂：由A、B两种组份组成，主剂A组份由硼酸盐和配体反应生成，硼酸盐为十水硼酸钠，加量为10~30重量%，配体为二乙醇胺或三乙醇胺，加量为3~5重量%，辅剂B为10~20重量%NaOH溶液；A、B两种组份的重量比为25:5。
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