CN103965860A - 一种助排型植物胶压裂液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种助排型植物胶压裂液及其制备方法，这种植物胶压裂液，由植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂、超低表面添加剂及交联剂组成，并按照一定的比例反应得，目的在于利用超低表面张力助排剂的优越的表面活性、配伍性、溶解性、耐温性、稳定性等性质及特点，降低压裂液在压后返排阶段的表面张力，从而使得压裂液在空隙中的液阻效应降低，同时在井筒中的管路摩阻降低，达到快速、高效返排的目的，同时降低了压裂液对储层的伤害，提高了压裂改造的效果。

Description

一种助排型植物胶压裂液及其制备方法
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种助排型植物胶压裂液及其制备方法。
背景技术
水力压裂已经成为目前油气田开发的重要改造手段，随着非常规能源领域的开发以及压裂新理念的出现，一些新的压裂工艺技术诸如体积压裂滑溜水压裂技术、混合水压裂技术等不断产生。这些新的工艺技术均具有排量大、液量大等特点，因此便对压裂液的助排性能提出了高更的要求。
助排剂的早期应用可追溯到上世纪60年代，Grubb和Martin提出了使用表面活性剂降低酸液表面张力来提高酸液返排能力的方法。
70年代早期，水溶性含氟表面活性剂因能降低表面张力而在水基处理液中用作助排剂。
从80年代开始助排剂发展迅速，出现了许多新型的助排剂。1981年，前苏联学者Grigoriev等人提出用有机硅烷的丙酮溶液处理近井地带，有机硅烷的活性基可与砂岩表面的羟基反应并形成羟基朝外的稳定的吸附膜，使岩石憎水而促进排液。
1990年，美国学者Kafayall等建议在土酸中加人少量氮烷基三烷基硅，认为该物质酸解后生成硅醇，硅醇中的羟基与硅质上的羟基反应形成醚键，将微粒与微粒或微粒与砂粒连接起来使之稳定化；此外，由于有机硅与硅质之间的反应削弱了氢氟酸对硅质的反应，防止硅质被氢氟酸过度溶蚀，因此这是一种使用安全和廉价的有机硅助排剂。
20世纪90年代以来，由于单一的酸化助排剂或多或少都有局限性，为适应新技术、新工艺发展的需要，开始了新型的、性能优越的表面活性剂的研究开发。
目前压裂液所选用的破乳助排剂的的表面张力均在24mN/m以上，虽然到达现行压裂液通用技术标准，但是不利于一些小裂缝、微裂缝中压裂液破胶液的快速返排，从而导致次裂缝、微裂缝的导流能力有所下降或者完全丧失，同时粘土稳定剂的防膨效果不佳时，当破胶液在次裂缝、微裂缝中停留时间过长时，会导致进行滤失带的岩石孔道发生水化膨胀，从而导致近井地带的造成严重的伤害，堵塞油流通道。因此，为解决以上的问题，需开发超低表面整理的新型助排剂以及高效的粘土稳定剂。
发明内容
本发明的目的提供一种助排型植物胶压裂液及其制备方法，通过利用超低表面张力助排剂的优越的表面活性、配伍性、溶解性、耐温性、稳定性等性质及特点，降低压裂液在压后返排阶段的表面张力，从而使得压裂液在空隙中的液阻效应降低，同时在井筒中的管路摩阻降低，达到快速返排的目的。
为此，本发明提供了一种助排型植物胶压裂液，包括基液和交联液，所述基液和交联液的质量百分比分别占 90.0～99.75%和0.25～10.0%；
所述基液由水、植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂和表面添加剂组成，在所述基液中的质量分数依次占97.6～98.5%、0.2～0.6%、0.5%、0.1%、0.1～0.3%和0.2～0.5%；
所述交联液由过硫酸铵和交联剂组成，在所述交联液中的质量分数依次占0～50.0%和50～100.0%。
所述的表面添加剂为超低表面助排剂XYYCB-1。
所述的交联剂为硼砂、硼酸酯、有机硼和锆的无机或有机化合物中的一种。
所述植物胶稠化剂的型号为CJ2-6，所述粘土稳定剂为压裂液用粘土稳定剂 COP-1，所述杀菌剂为压裂液用杀菌剂CJSJ-3，所述调节剂为压裂液用调节剂TJ-1或CJ-3。
上述助排型植物胶压裂液的制备方法，，包括下列步骤，
（1）基液的配制
量取600-800mL水，将搅拌器转速设置1600-2200rad/min，在搅拌条件下按照配方比例将植物胶稠化剂缓慢加入其中，加入时间不少于1min，继续搅拌3-5min，然后依次按配方比例加入压裂液用粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂及超低表面添加剂，搅拌1-1.5min后静置1h，使植物胶稠化剂及相应添加剂充分溶胀、溶解分散。
（2）交联液的配制
将过硫酸铵和交联剂按配方比例混合反应，形成均一溶液。
（3）压裂液的配制
在搅拌的条件下，将压裂液基液与交联液按照配方比例混合反应，形成交联的高粘度液体。
上述步骤（3）压裂液的配制过程中，加入破胶剂，所述破胶剂在压裂液中的质量分数为0.00009～0.00042%。
所述的破胶剂为过硫酸铵、过氧化氯、双氧水、纤维素酶、聚糖酶中的一种
本发明制备的压裂液具有以下优点：
1、压裂液破胶液表面张力较低，在用量为0.5%时，室内试验表面张力在19mN/m。
2、该压裂液与储层有良好的配伍性。
3、压裂液具有良好的配伍性和耐温性。
4、压裂液适用于在井温在120℃以内的储层使用。
具体实施方式
本发明的这种助排型植物胶压裂液，包括基液和交联液，所述基液和交联液的质量百分比分别占 90.0～99.75%和0.25～10.0%；所述基液由水、植物胶稠化剂CJ2-6、压裂液用粘土稳定剂COP-1、压裂液用杀菌剂CJSJ-3、压裂液用调节剂TJ-1或CJ-3和表面添加剂（超低表面助排剂XYYCB-1）组成，在所述基液中的质量分数依次占97.6～98.5%、0.2～0.6%、0.5%、0.1%、0.1～0.3%和0.2～0.5%；所述交联液由过硫酸铵和交联剂组成，在所述交联液中的质量分数依次占0～50.0%和50～100.0%。
上述交联剂为硼砂、硼酸酯、有机硼和锆的无机或有机化合物中的一种。
上述助排型植物胶压裂液的制备方法，包括下列步骤，
（1）基液的配制
量取600-800mL水，将搅拌器转速设置1600-2200rad/min，在搅拌条件下按照配方比例将植物胶稠化剂缓慢加入其中，加入时间不少于1min，继续搅拌3-5min，然后依次按配方比例加入压裂液用粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂及超低表面添加剂，搅拌1-1.5min后静置1h，使植物胶稠化剂及相应添加剂充分溶胀、溶解分散。
（2）交联液的配制
将过硫酸铵和交联剂按配方比例混合反应，形成均一溶液。
（3）压裂液的配制
在搅拌的条件下，将压裂液基液与交联液按照配方比例混合反应，形成交联的高粘度液体，在压裂液的配制过程中，加入破胶剂，所述破胶剂在压裂液中的质量分数为0.00009～0.00042%。
上述破胶剂为过硫酸铵、过氧化氯、双氧水、纤维素酶、聚糖酶中的一种。
以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，
实施例1：
向50m3大罐中注入49335Kg水，用配液泵车以500-600L/min进行循环，缓慢加入175Kg植物胶稠化剂CJ2-6，加料时间保证在5min以上，继续循环10-12min。依次加入250Kg压裂液用粘土稳定剂 COP-1、50Kg压裂液用杀菌剂CJSJ-3、40Kg压裂液用调节剂CJ-3、200Kg超低表面助排剂XYYCB-1，继续循环13-15min，使植物胶充分分散、溶胀，其他液体添加剂完全溶解，形成均一的液体，即为压裂液基液，此时该压裂液基液中植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂、表面添加剂和水的质量分数依次为0.2%、0.5%、0.1%、0.1%、0.4%和96.9%。
在现场3m3容器中加入2974.5Kg水，搅拌，加入15.0Kg硼砂、10.5Kg过硫酸铵，连续搅拌30-40min，使各组分充分的扩散、溶解，形成交联剂。
压裂施工时，在泵送基液的同时，以基液:交联剂=100：8～12的体积比（视现场的交联情况决定最佳比例）进行混合并加入0.5KG破胶剂（破胶剂占总溶液的质量分数的0.00029%），形成压裂液交联冻胶。
以上压裂液适用的储层温度为55-80℃，这种温度下，使用一般的常规压裂液，返排率一般在30～40%，现场试验使用本压裂液压裂后平均返排率为45.13%，较之常规的压裂液体系返排率有了明显提高。
实施例2：
向50m3大罐中注入49335Kg水，用配液泵车以500-600L/min进行循环，缓慢加入270Kg植物胶稠化剂CJ2-6，加料时间保证在5min以上，继续循环10-12min。依次加入250Kg压裂液用粘土稳定剂COP-1、50Kg压裂液用杀菌剂CJSJ-3、150Kg压裂液用调节剂TJ-1、200Kg超低表面助排剂XYYCB-1等，继续循环13-15min，使植物胶充分分散、溶胀，其他液体添加剂完全溶解，形成均一的液体，即为压裂液基液，此时该压裂液基液中植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂、表面添加剂和水的质量分数依次为0.6%、0.5%、0.1%、0.3%、0.4%和98.1%。
在现场3m3容器中加入1500Kg水，搅拌，加入1425Kg有机硼交联剂LJ-13，75Kg过硫酸铵，连续搅拌30-40min，使各组分充分的扩散、溶解，形成交联剂。
压裂施工时，在泵送基液的同时，以基液:交联剂=100：0.6～0.8的体积比（视现场的交联情况决定最佳比例）进行混合并加入0.3KG破胶剂（破胶剂占总溶液的质量分数的0.00009%），形成压裂液交联冻胶。
以上压裂液适用的储层温度应小于100℃，这种温度下，使用一般的常规压裂液，返排率一般在20～30%，现场试验使用本压裂液压裂后平均返排率为39.19%，较之常规的压裂液体系返排率提高9.19～19.19%。
实施例3：
向30m3大罐中注入29716Kg水，用配液泵车以500-600L/min进行循环，缓慢加入205KgCJ2-6植物胶稠化剂，加料时间保证在5min以上，继续循环10-12min。依次加入50Kg压裂液用粘土稳定剂COP-1、30Kg压裂液用杀菌剂CJSJ-3、90Kg压裂液用调节剂TJ-1、150Kg超低表面助排剂XYYCB-1，继续循环13-15min，使植物胶充分分散、溶胀，其他液体添加剂完全溶解，形成均一的液体，即为压裂液基液，此时该压裂液基液中植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂、表面添加剂和水的质量分数依次为0.35%、0.5%、0.1%、0.25%、0.2%和98.37%。
在现场3m3容器中加入1500Kg水，搅拌，加入1425Kg有机硼交联剂JL-13，75Kg过硫酸铵，连续搅拌30-40min，使各组分充分的扩散、溶解，形成交联剂。
压裂施工时，在泵送基液的同时，以基液:交联剂=100：0.6～0.8的体积比（视现场的交联情况决定最佳比例）进行混合并加入0.69KG破胶剂（破胶剂占总溶液的质量分数的0.00035%），形成压裂液交联冻胶。
以上压裂液适用的储层温度为80-110℃，这种温度下，使用一般的常规压裂液，返排率一般在30～35%，现场试验使用本压裂液压裂后平均返排率为43.17%，较之常规的压裂液体系返排率提高8.17～13.17%。
实施例4：
向30m3大罐中注入29776Kg水，用配液泵车以500-600L/min进行循环，缓慢加入230Kg植物胶稠化剂CJ2-6，加料时间保证在5min以上，继续循环10-12min。依次加入150Kg粘土稳定剂COP-1、30Kg杀菌剂CJSJ-3、90Kg压裂液用调节剂TJ-1、150Kg超低表面助排剂XYYCB-1，继续循环13-15min，使植物胶充分分散、溶胀，其他液体添加剂完全溶解，形成均一的液体，即为压裂液基液，此时该压裂液基液中植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂、表面添加剂和水的质量分数依次为0.4%、0.5%、0.1%、0.1%、0.4%和98.37%。
在现场3m3容器中加入1500Kg水，搅拌，加入712.5Kg有机硼交联剂JL-13，712.5Kg有机锆交联剂JL-13A(长庆井下技术作业公司)，75Kg过硫酸铵，连续搅拌30-40min，使各组分充分的扩散、溶解，形成交联剂。
压裂施工时，在泵送基液的同时，以基液:交联剂=100：0.6～0.8的体积比（视现场的交联情况决定最佳比例）进行混合并加入0.8KG破胶剂（破胶剂占总溶液的质量分数的0.00042%），形成压裂液交联冻胶。
以上压裂液适用的储层温度为100-120℃，这种温度下，使用一般的常规压裂液，返排率一般在25～35%，现场试验使用本压裂液压裂后平均返排率为39.47%，较之常规的压裂液体系返排率提高4.47～14.47%。
本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，如有需要我们可提供参考资料。
本发明中所涉及的压裂液中超低表面助排剂XYYCB-1可在中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司获得，其它各个成分材料均可在长庆井下助剂公司获得，地址：陕西省咸阳市朝阳七路。
综上所述，本发明提供的这种压裂液通过利用超低表面张力助排剂的优越的表面活性、配伍性、溶解性、耐温性、稳定性等性质及特点，降低压裂液在压后返排阶段的表面张力，从而使得压裂液在空隙中的液阻效应降低，同时在井筒中的管路摩阻降低，达到快速返排的目的。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种助排型植物胶压裂液，包括基液和交联液，其特征在于：所述基液和交联液的质量百分比分别占 90.0～99.75%和0.25～10.0%；
所述基液由水、植物胶稠化剂、粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂和表面添加剂组成，在所述基液中的质量分数依次占97.6～98.5%、0.2～0.6%、0.5%、0.1%、0.1～0.3%和0.2～0.5%；
所述交联液由过硫酸铵和交联剂组成，在所述交联液中的质量分数依次占0～50.0%和50～100.0%。
2.如权利要求1所述的压裂液，其特征在于：所述的表面添加剂为超低表面助排剂XYYCB-1。
3.如权利要求1所述的压裂液，其特征在于：所述的交联剂为硼砂、硼酸酯、有机硼和锆的无机或有机化合物中的一种。
4.如权利要求1所述的压裂液，其特征在于：所述植物胶稠化剂的型号为CJ2-6，所述粘土稳定剂为压裂液用粘土稳定剂 COP-1，所述杀菌剂为压裂液用杀菌剂CJSJ-3，所述调节剂为压裂液用调节剂TJ-1或CJ-3。
5.一种如权利要求1所述的助排型植物胶压裂液的制备方法，其特征在于：包括下列步骤，
（1）基液的配制
量取600-800mL水，将搅拌器转速设置1600-2200rad/min，在搅拌条件下按照配方比例将植物胶稠化剂缓慢加入其中，加入时间不少于1min，继续搅拌3-5min，然后依次按配方比例加入压裂液用粘土稳定剂、杀菌剂、调节剂及超低表面添加剂，搅拌1-1.5min后静置1h，使植物胶稠化剂及相应添加剂充分溶胀、溶解分散。
（2）交联液的配制
将过硫酸铵和交联剂按配方比例混合反应，形成均一溶液。
（3）压裂液的配制
在搅拌的条件下，将压裂液基液与交联液按照配方比例混合反应，形成交联的高粘度液体。
6.如权利要求5所述的助排型植物胶压裂液的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）压裂液的配制过程中，加入破胶剂，所述破胶剂在压裂液中的质量分数为0.00009～0.00042%。
7.如权利要求6所述的助排型植物胶压裂液的制备方法，其特征在于：所述的破胶剂为过硫酸铵、过氧化氯、双氧水、纤维素酶、聚糖酶中的一种。
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