CN103694986A - 一种瓜胶压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓜胶压裂液，其特征在于：由基液、破胶剂和交联剂组成，所述基液的重量百分比组成为:0.2%~0.4%瓜胶、0.01~0.3%杀菌剂、0.2~1%粘土稳定剂、0.01~0.2%pH调节剂、0.5~1%助排剂、0.1~0.15%温度稳定剂，其余为水；破胶剂为基液重量的0.05~0.3%，交联剂为基液重量的0.1~0.8%。使用新型起泡助排剂，表面张力低、起泡能力强，破胶液能顺利排出地层，达到清除井底积液目的，从而降低井底的水锁效应，同时可携带一部分稠化剂残渣碎片，进一步降低伤害。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发领域，具体涉及一种瓜胶压裂液。
背景技术
目前国内各油田使用的水力压裂液体系的稠化剂主要是瓜胶及其改性产品。随着世界经济的发展对能源需求的进一步加大，全球对瓜胶的需求激增，而产量有限，市场上的瓜胶及其改性产品价格日益走高，且常常供不应求。面对压裂液市场的变化，需要研发应用新型低伤害压裂液体系，提高压裂效果，减少对地层的伤害。通过研究高性能的瓜胶体系，在满足施工工艺的条件下，减小储层伤害，提高生产效益。
随着油田的勘探开发，低渗透、超低渗透、复杂敏感性储层逐渐增多，常规瓜胶压裂液在压裂施工过程中会在裂缝中和裂缝壁残留大量残渣，造成储层伤害 ，导致地层渗流能力降低和产能下降，直接影响压裂效果。降低增稠剂用量将减少进入地层的固相物质含量，可有效降低压裂液滤液和残渣对裂缝及储层的伤害。但单一降低瓜胶浓度又会遇到压裂液成胶和耐温 、抗剪切不稳定导致冻胶体系黏弹性降低 、支撑剂沉降的问题，在保证造缝、携砂的前提下，尽量减少压裂液对支撑裂缝和缝壁的基质伤害是压裂液研究和改进的重要方向。因此，发明一种低残渣，低摩阻的高效低伤害瓜胶压裂液，在保护储层的大背景下更具有重要的意义。
发明内容
本发明目的是提供一种低残渣，低摩阻的高效低伤害瓜胶压裂液。
本发明的技术方案为：一种瓜胶压裂液，由基液、破胶剂和交联剂组成，所述基液的重量百分比组成为:0.2%~0.4%瓜胶、0.01~0.3%杀菌剂、0.2~1%粘土稳定剂、0.01~0.2%pH调节剂、0.5~1%助排剂、0.1~0.15%温度稳定剂，其余为水；破胶剂为基液重量的0.05~0.3%，交联剂为基液重量的0.1~0.8%。
进一步地，所述瓜胶为改性羟丙基瓜尔胶，其制备方法为：将100g羟丙基瓜胶放入三颈瓶中，加入重量百分比40%异丙醇，常温下搅拌，缓慢加入重量百分比20%氢氧化钠溶液，通入氮气，在常温下溶胀后，升温至反应温度120℃，缓慢滴加重量百分比0.02%溶于少量异丙醇的1-溴代十二烷，再次通入氮气，在该温度下反应2h，倾出产物，过滤，用正己烷、80%丙酮洗涤、浸泡、抽滤、出去残余物，并用冰醋酸中和至pH=7~8，抽滤，最后用100%丙酮洗涤、浸泡、抽滤、在45℃真空干燥箱中干燥5h，得终产物改性羟丙基瓜胶。
进一步地，所述杀菌剂为新洁尔灭。
进一步地，所述粘土稳定剂为氯化钾或氯化铵。
进一步地，所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠，使压裂液最终pH为10~14。
进一步地，所述助排剂是以含氟表面活性剂和烷基酚聚氧乙烯醚复配搅拌混合制成。
进一步地，所述温度稳定剂为硫代硫酸钠或亚硫酸氢钠。
进一步地，所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钠。
进一步地，所述交联剂为硼砂或有机硼交联剂。所述交联剂由A,B两种组分组成，A组分由硼酸盐和配体反应生成。
进一步地，A组分中的硼酸盐为四硼酸钠，加量为10~25%（重量比），配体为丙三醇，加量为3~8%（重量比），其余组分为水；B组分为10~30%（重量比）氢氧化钠水溶液；A组分和B组分的重量比为10:1~10:3.5。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
与小分子瓜胶压裂液相比，使用改性羟丙基瓜胶，适用范围更广，用量少；使用硼做为交联剂的压裂液比使用锆做为交联剂的压裂液对支撑裂缝的伤害小得多，因为硼交联冻胶氧化降解生成一种有机键，有助于破胶降粘。通过对比压裂液滤饼发现，硼交联压裂液形成的滤饼较松散，易于分散溶解，而锆交联压裂液形成的滤饼较致密，并有小团状或细丝状残胶存在，所以使用有机硼交联剂，地层中残留固相物质少；使用新型起泡助排剂，表面张力低、起泡能力强，破胶液能顺利排出地层，达到清除井底积液目的，从而降低井底的水锁效应，同时可携带一部分稠化剂残渣碎片，进一步降低伤害。
附图说明
图1为实施例1冻胶流变曲线；
图2为实施例2冻胶流变曲线；
图3为实施例3冻胶流变曲线；
图4为实施例4冻胶流变曲线；
图5为实施例5冻胶流变曲线；
图6为实施例6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
实施例1
在容量为1000mL烧杯中加入989mL水，在搅拌状态下加入10gKCl，再称取3g改性羟丙基瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌10min,然后依次加入1mL新洁尔灭，1.5g硫代硫酸钠，2g碳酸钠，10mL助排剂，再继续高速搅拌10min,完成基液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.1g过硫酸铵，再加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成冻胶，在90℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用ZNN-D6型粘度计测得破胶液表观粘度为1.5mPa·s，用A601表面界面张力仪测得破胶液表面张力为20.1mN/m；用ZNN-D6型粘度计测得基液表观粘度为25mPa·s，pH为9~10；用RS6000流变仪测试冻胶流变性能，剪切120min后，冻胶粘度为150 mPa·s。数据见图1。
实施例2
在容量为1000mL烧杯中加入989mL水，在搅拌状态下加入10gNH4Cl，再称取3g改性羟丙基瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌10min,然后依次加入1mL新洁尔灭，1.5g亚硫酸氢钠，0.3g氢氧化钠，10mL助排剂，再继续高速搅拌10min,完成基液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.1g过硫酸铵，再加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成冻胶，在90℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用ZNN-D6型粘度计测得破胶液表观粘度为1.5mPa·s，用A601表面界面张力仪测得破胶液表面张力为20.0mN/m；用ZNN-D6型粘度计测得基液表观粘度为25mPa·s，pH为9~10；用RS6000流变仪测试冻胶流变性能，剪切120min后，冻胶粘度为150 mPa·s。数据见图2。
实施例3
在容量为1000mL烧杯中加入989mL水，在搅拌状态下加入10gKCl，再称取3g改性羟丙基瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌10min,然后依次加入1mL新洁尔灭，1.5g亚硫酸氢钠，0.3g氢氧化钠，10mL助排剂，再继续高速搅拌10min,完成基液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.1g过硫酸铵，再加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成冻胶，在90℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用ZNN-D6型粘度计测得破胶液表观粘度为1.5mPa·s，用A601表面界面张力仪测得破胶液表面张力为20.0mN/m；用ZNN-D6型粘度计测得基液表观粘度为25mPa·s，pH为9~10；用RS6000流变仪测试冻胶流变性能，剪切120min后，冻胶粘度为180 mPa·s。数据见图3。
实施例4
在容量为1000mL烧杯中加入989mL水，在搅拌状态下加入10gKCl，再称取3g改性羟丙基瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌10min,然后依次加入1mL新洁尔灭，1.5g硫代硫酸钠，0.3g氢氧化钠，10mL助排剂，再继续高速搅拌10min,完成基液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.1g过硫酸铵，再加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成冻胶，在90℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用ZNN-D6型粘度计测得破胶液表观粘度为1.5mPa·s，用A601表面界面张力仪测得破胶液表面张力为20.0mN/m；用ZNN-D6型粘度计测得基液表观粘度为25mPa·s，pH为9~10；用RS6000流变仪测试冻胶流变性能，剪切120min后，冻胶粘度为150 mPa·s。数据见图4。
实施例5
在容量为1000mL烧杯中加入989mL水，在搅拌状态下加入10gNH4Cl，再称取3g改性羟丙基瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌10min,然后依次加入1mL新洁尔灭，1.5g硫代硫酸钠，2g碳酸钠，10mL助排剂，再继续高速搅拌10min,完成基液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.1g过硫酸铵，再加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成冻胶，在90℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用ZNN-D6型粘度计测得破胶液表观粘度为1.5mPa·s，用A601表面界面张力仪测得破胶液表面张力为20.0mN/m；用ZNN-D6型粘度计测得基液表观粘度为25mPa·s，pH为9~10；用RS6000流变仪测试冻胶流变性能，剪切120min后，冻胶粘度为150 mPa·s。数据见图5。
实施例6
在容量为1000mL烧杯中加入989mL水，在搅拌状态下加入10gKCl，再称取2.5g改性羟丙基瓜胶，在搅拌状态下将其缓慢加入水中，高速搅拌10min,然后依次加入1mL新洁尔灭，2g硫代硫酸钠，2g碳酸钠，10mL助排剂，再继续高速搅拌10min,完成基液的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.3mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶，完成冻胶的配制；取上述配制的基液100mL,在搅拌状态下加入0.1g过硫酸铵，再加入0.3mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成冻胶，在90℃水浴中保持恒温，2h后，冻胶完全水化。用ZNN-D6型粘度计测得破胶液表观粘度为1.5mPa·s，用A601表面界面张力仪测得破胶液表面张力为20.1mN/m；用ZNN-D6型粘度计测得基液表观粘度为21mPa·s，pH为9~10；用RS6000流变仪测试冻胶流变性能，剪切120min后，冻胶粘度为140 mPa·s。数据见图6。
相比小分子瓜胶压裂液，瓜胶用量更少，基液粘度更低，但是冻胶耐温耐剪切性能更好。
实施例7
测试上述实施例配制破胶液的岩心基质伤害率和残渣含量，测试结果如表1所示，常规压裂液岩心基质伤害率大于25%，残渣含量大于550mg/L.对比可知，本发明是一种低伤害瓜胶压裂液。
表1 实施例破胶液伤害率和残渣含量
| 编号 | 伤害率（%） | 残渣含量（mg/L） |
| 实施例1 | 13.38 | 300 |
| 实施例2 | 14.27 | 298 |
| 实施例3 | 13.23 | 288 |
| 实施例4 | 12.89 | 280 |
| 实施例5 | 13.56 | 286 |
| 实施例6 | 14.33 | 260 |
Claims (10)
1. 一种瓜胶压裂液，其特征在于：由基液、破胶剂和交联剂组成，所述基液的重量百分比组成为:0.2%~0.4%瓜胶、0.01~0.3%杀菌剂、0.2~1%粘土稳定剂、0.01~0.2%pH调节剂、0.5~1%助排剂、0.1~0.15%温度稳定剂，其余为水；破胶剂为基液重量的0.05~0.3%，交联剂为基液重量的0.1~0.8%。
2.根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述瓜胶为改性羟丙基瓜胶，其制备方法为：将100g羟丙基瓜胶放入三颈瓶中，加入重量百分比40%异丙醇，常温下搅拌，缓慢加入重量百分比20%氢氧化钠溶液，通入氮气，在常温下溶胀后，升温至反应温度120℃，缓慢滴加重量百分比0.02%溶于少量异丙醇的1-溴代十二烷，再次通入氮气，在该温度下反应2h，倾出产物，过滤，用正己烷、80%丙酮洗涤、浸泡、抽滤、出去残余物，并用冰醋酸中和至pH=7~8，抽滤，最后用100%丙酮洗涤、浸泡、抽滤、在45℃真空干燥箱中干燥5h，得终产物改性羟丙基瓜胶。
3. 根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述杀菌剂为新洁尔灭。
4. 根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述粘土稳定剂为氯化钾或氯化铵。
5.根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠，使压裂液最终pH为10~14。
6.根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述助排剂是以含氟表面活性剂和烷基酚聚氧乙烯醚复配搅拌混合制成。
7. 根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述温度稳定剂为硫代硫酸钠或亚硫酸氢钠。
8.根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钠。
9.根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述交联剂为硼砂或有机硼交联剂。
10.根据权利要求1所述的一种瓜胶压裂液，其特征在于：所述交联剂由A,B两种组分组成，A组分由硼酸盐和配体反应生成，A组分中的硼酸盐为四硼酸钠，加量为10~25%（重量比），配体为丙三醇，加量为3~8%（重量比），其余组分为水；B组分为10~30%（重量比）氢氧化钠水溶液；A组分和B组分的重量比为10:1~10:3.5。
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