CN104449650A - 一种海水用聚合物压裂液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海水用聚合物压裂液及其制备方法。以质量份数计，该海水用聚合物压裂液的原料组成包括：100份的海水、0.6-1.2份的稠化剂、0.4-1.0份的交联剂、0.1-0.5份的pH调节剂、0.3-0.8份的助排剂、0.2-0.8份的交联延迟控制剂、0-1.0份的温度稳定剂和0-0.4份的破胶剂。本发明还提供的上述海水用聚合物压裂液的制备方法。本发明提供的海水用聚合物压裂液具有良好的粘弹性能，保证压裂施工顺利实施，破胶彻底，对储层伤害小，适合用于淡水缺乏的海上压裂，而且节约作业成本。

Description

一种海水用聚合物压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种压裂液及其制备方法，特别涉及一种海水用聚合物压裂液及其制备方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

海洋压裂增产技术逐渐成为国内油气藏改造的重点内容之一，压裂液又是决定其成败的重要因素，目前压裂液体系绝大部分采用淡水压裂，淡水压裂工程对于海上施工环境来说，淡水的提供成本过高，且海上平台面积有限，限制储层改造的规模，因此改造效果受到一定限制。

海水中含有大量的钙离子、镁离子，影响稠化剂的溶胀、交联及其压裂液整体性能，特别是对于常规羟丙基瓜胶压裂液体系，碱性交联环境会带来钙镁离子沉淀，因此海水不利于配制常规压裂液体系。

近几年，根据海水压裂液研发现状，大部分均是采用改性瓜胶作为稠化剂，如羟烷基、羧烷基和磺酸基改性瓜胶(公开号为CN102618249A)，或甜菜碱型两性瓜尔胶、磷酸酯型两性瓜尔胶(公开号为CN103788937A)等。改性瓜胶类海水压裂液性能良好，但瓜胶毕竟是植物胶类聚合物，水不溶物不可消除，对储层造成一定伤害。

因此，开发一种海水用低伤害聚合物压裂液成为了本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种海水用的低伤害的聚合物压裂液，其采用海水进行配制，且满足现场施工要求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种海水用聚合物压裂液，以质量份数计，海水用聚合物压裂液的原料组成包括：100份的海水、0.6-1.2份的稠化剂、0.4-1.0份的交联剂、0.1-0.5份的pH调节剂、0.3-0.8份的助排剂、0.2-0.8份的交联延迟控制剂、0-1.0份的温度稳定剂和0-0.4份的破胶剂。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的稠化剂为阴离子聚合物，其分子量为450-850万，以上述稠化剂的原料组成为100wt％计，所述稠化剂的原料组成包括52-65wt％的丙烯酰胺、8-27wt％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和12-34wt％的二甲基丙烯基三甲基氯化铵。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，以交联剂的原料组成为100wt％计，采用的交联剂的原料组成包括5-15wt％的金属盐化合物、21-58wt％的有机络合配体和27-54wt％的水。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的金属盐化合物包括氧氯化锆、碳酸锆、四氯化锆、六水三氯化铝和硫酸铝中的一种或几种组合。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的有机络合配体包括丙三醇、乙二醇、乳酸、乙酸、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或几种组合。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的pH调节剂包括氢氧化钠、碳酸钠、乙酸、柠檬酸、乳酸和盐酸中的一种或几种组合。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的助排剂包括氟碳表面活性剂、聚醚型表面活性剂和季铵盐类表面活性剂中的一种或几种组合；更优选地，采用的助排剂为全氟烷基醚羧酸钾阴离子表面活性剂。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的交联延迟控制剂包括乙酸、乙酸钠、葡萄糖酸和葡萄糖酸钠中的一种或几种组合。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的温度稳定剂包括亚硫酸钠和/或硫代硫酸钠。

本发明提供的海水用聚合物压裂液中，优选地，采用的破胶剂包括过硫酸铵和/或过硫酸钠。

本发明还提供了上述海水用聚合物压裂液的制备方法，包括以下步骤：

在搅拌状态下，将稠化剂加入到海水中，搅拌10分钟，然后加入pH调节剂、交联延迟控制剂、温度稳定剂、助排剂，在30℃水浴中静置4h，加入交联剂和破胶剂，得到所述海水用聚合物压裂液。

在本发明提供的海水用聚合物压裂液的制备方法中，优选地，稠化剂的制备方法包括以下步骤：

将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基丙烯基三甲基氯化铵混合，控制温度为15℃，加入引发剂和聚合中止剂，反应4-8h，反应过程中通氮气保护，得到聚合物浓缩胶，进行烘干、粉碎，得到所述稠化剂，引发剂的加入量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.3wt％，聚合中止剂的加入量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.8wt％。

在本发明提供的海水用聚合物压裂液的制备方法中，优选地，采用的引发剂包括过氧化月桂酰、过硫酸钾和过硫酸铵的一种或几种的组合。

在本发明提供的海水用聚合物压裂液的制备方法中，优选地，采用的聚合中止剂包括二甲基二硫代氨基甲酸钠和/或多硫化钠。

在本发明提供的海水用聚合物压裂液的制备方法中，优选地，所述交联剂制备方法包括以下步骤：

向水中依次加入金属盐化合物、有机络合配体，控制反应温度为140℃，反应时间为4h，得到交联剂。

本发明提供的海水用聚合物压裂液适用于海上160℃以内的油气井压裂改造，本发明提供的海水用聚合物压裂液在具体使用时不需要经过其他处理工艺，直接使用即可。

本发明提供的海水用聚合物压裂液及其制备方法具有如下优点：

本发明提供的海水用聚合物压裂液的制备方法中，直接采用海水配制，制备方法简单，降低海上作业成本；

本发明提供的海水用聚合物压裂液所用稠化剂为无水不溶物，破胶液无残渣，对储层伤害低；

本发明提供的海水用聚合物压裂液具有良好的耐温抗盐性能，携砂性能及黏弹性能，满足施工需求，可用于海上160℃以内的油气井压裂。

附图说明

图1为实施例3制得的海水用聚合物压裂液的破胶液的岩心伤害前后渗透率曲线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种海水用聚合物压裂液，按重量份计，该海水用聚合物压裂液包括以下组份：海水100份、稠化剂0.8份、交联剂0.6份、pH调节剂0.3份、助排剂0.3份、交联延迟控制剂0.4份；

其中，采用的pH调节剂为柠檬酸，助排剂为全氟烷基醚羧酸钾阴离子表面活性剂，交联延迟控制剂为乙酸；

其中，所述稠化剂是通过以下步骤制备得到的：

将60wt％的丙烯酰胺、15wt％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和25wt％的二甲基丙烯基三甲基氯化铵加入反应釜中，控制聚合温度为15℃，加入丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.3wt％的引发剂(过硫酸钾)和0.8wt％的聚合中止剂(二甲基二硫代氨基甲酸钠)，反应4h，反应过程中通氮气保护，制成聚合物浓缩胶，再进行烘干、粉碎，制成粉剂即为所述稠化剂；

其中，所述交联剂是通过以下步骤制备得到的：

向43wt％的水中依次加入12wt％的氧氯化锆、45wt％的丙三醇、乳酸和二乙醇胺(质量比为15:18:12)，控制反应温度为140℃，反应时间为4h，得到交联剂。

本实施例还提供了上述海水用聚合物压裂液的制备方法，具体包括以下步骤：

在搅拌状态下，将稠化剂加入到海水中，搅拌10分钟，然后加入pH调节剂、交联延迟控制剂、助排剂，在30℃水浴中静置4h，加入交联剂，制成海水用聚合物压裂液。

实施例2

本实施例提供了一种海水用聚合物压裂液，按重量份计，该海水用聚合物压裂液包括以下组份：海水100份、稠化剂1.0份、交联剂0.8份、pH调节剂0.3份、助排剂0.3份、交联延迟控制剂0.5份、温度稳定剂0.5份；

其中，采用的pH调节剂为柠檬酸，助排剂为全氟烷基醚季铵盐阳离子类表面活性剂，交联延迟控制剂为葡萄糖酸，温度稳定剂为硫代硫酸钠；

其中，所述稠化剂是通过以下步骤制备得到的：

将60wt％的丙烯酰胺、20wt％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和20wt％的二甲基丙烯基三甲基氯化铵加入反应釜中，控制聚合温度为15℃，加入丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.3wt％的引发剂(过硫酸胺)和0.8wt％的聚合中止剂(二甲基二硫代氨基甲酸钠)，反应6h，反应过程中通氮气保护，制成聚合物浓缩胶，再进行烘干、粉碎，制成粉剂即为稠化剂；

其中，所述交联剂是通过以下步骤制备得到的：

向38wt％的水中依次加入12wt％的氧氯化锆、50wt％的乙酸、乳酸和三乙醇胺(质量比为12:18:20)，控制反应温度为140℃，反应时间为4h，得到交联剂。

本实施例还提供了上述海水用聚合物压裂液的制备方法，具体包括以下步骤：

在搅拌状态下，将稠化剂加入到海水中，搅拌10分钟，然后加入pH调节剂、交联延迟控制剂、温度稳定剂、助排剂，在30℃水浴中静置4h，加入交联剂，制成海水用聚合物压裂液。

利用旋转流变仪对实施例1和实施例2制得的海水用聚合物压裂液进行检测进行耐温耐剪切性能测试，结果如表1所示，表1为实施例1和实施例2制得的海水用聚合物压裂液的耐温耐剪切性能测试结果。

表1

实施例3

本实施例提供了一种海水用聚合物压裂液，按重量份计，该海水用聚合物压裂液包括以下组份：海水100份、稠化剂0.7份、交联剂0.5份、pH调节剂0.3份、助排剂0.5份、交联延迟控制剂0.3份、破胶剂0.1份；

其中，采用的pH调节剂为盐酸，助排剂为全氟烷基醚季铵盐阳离子类表面活性剂，交联延迟控制剂为葡萄糖酸钠，破胶剂为过硫酸铵；

其中，所述稠化剂是通过以下步骤制备得到的：

将62wt％的丙烯酰胺、18wt％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和20wt％的二甲基丙烯基三甲基氯化铵加入反应釜中，控制聚合温度为15℃，加入丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.3wt％的引发剂(过硫酸胺)和0.8wt％的聚合中止剂(多硫化钠)，反应7h，反应过程中通氮气保护，制成聚合物浓缩胶，再进行烘干、粉碎，制成粉剂得到所述稠化剂；

其中，所述交联剂是通过以下步骤制备得到的：

向45wt％的水中依次加入10wt％的氧氯化锆、45wt％的乙酸、乙二醇和三乙醇胺(质量比为15:16:14)，反应温度控制在140℃，反应时间为4h，得到交联剂。

本实施例还提供了上述海水用聚合物压裂液的制备方法，具体包括以下步骤：

在搅拌状态下，将稠化剂加入到海水中，搅拌10分钟，然后加入pH调节剂、交联延迟控制剂、助排剂，在30℃水浴中静置4h，加入交联剂和破胶剂，制成海水用聚合物压裂液。

将本实施例制得的海水用聚合物压裂液，放入120℃环境下破胶4h，破胶后粘度为2.15mPa·s，破胶液无残渣。

利用破胶液进行伤害测试，伤害测试按照石油天然气行业标准SY/T5107-2005“水基压裂液性能评价做法”进行，结果参见图1，其中，伤害率＝(伤害前的岩心渗透率-伤害后的岩心渗透率)×100/伤害前的岩心渗透率。结果如图1所示，图1为本实施例的海水用聚合物压裂液的破胶液的岩心伤害前后渗透率曲线，可以得出本实施例的压裂液破胶液伤害率为23.81％。

上述实施例表明，本发明的海水用聚合物压裂液是一种破胶液无残渣，对储层伤害低的压裂液。

Claims (10)

1.一种海水用聚合物压裂液，以质量份数计，该海水用聚合物压裂液的原料组成包括：100份的海水、0.6-1.2份的稠化剂、0.4-1.0份的交联剂、0.1-0.5份的pH调节剂、0.3-0.8份的助排剂、0.2-0.8份的交联延迟控制剂、0-1.0份的温度稳定剂和0-0.4份的破胶剂。

2.根据权利要求1所述的海水用聚合物压裂液，其中，所述稠化剂的分子量为450-850万，以所述稠化剂的原料组成为100wt％计，所述稠化剂的原料组成包括52-65wt％的丙烯酰胺、8-27wt％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和12-34wt％的二甲基丙烯基三甲基氯化铵。

3.根据权利要求1所述的海水用聚合物压裂液，其中，以所述交联剂的原料组成为100wt％计，所述交联剂的原料组成包括5-15wt％的金属盐化合物、21-58wt％的有机络合配体和27-54wt％的水；优选地，所述金属盐化合物包括氧氯化锆、碳酸锆、四氯化锆、六水三氯化铝和硫酸铝中的一种或几种组合；所述有机络合配体包括丙三醇、乙二醇、乳酸、乙酸、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或几种组合。

4.根据权利要求1所述的海水用聚合物压裂液，其中，所述pH调节剂包括氢氧化钠、碳酸钠、乙酸、柠檬酸、乳酸和盐酸中的一种或几种组合；所述助排剂包括氟碳表面活性剂、聚醚型表面活性剂和季铵盐类表面活性剂中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1所述的海水用聚合物压裂液，其中，所述交联延迟控制剂包括乙酸、乙酸钠、葡萄糖酸和葡萄糖酸钠中的一种或几种组合。

6.根据权利要求1所述的海水用聚合物压裂液，其中，所述温度稳定剂包括亚硫酸钠和/或硫代硫酸钠；所述破胶剂包括过硫酸铵和/或过硫酸钠。

7.权利要求1-6任一项所述的海水用聚合物压裂液的制备方法，包括以下步骤：

在搅拌状态下，将稠化剂加入到海水中，搅拌10分钟，然后加入pH调节剂、交联延迟控制剂、温度稳定剂、助排剂，在30℃水浴中静置4h后，加入交联剂和破胶剂，得到所述海水用聚合物压裂液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述稠化剂的制备方法包括以下步骤：

将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基丙烯基三甲基氯化铵混合，在15℃下，加入引发剂和聚合中止剂，反应4-8h，反应过程中通氮气保护，得到聚合物浓缩胶，进行烘干、粉碎，得到所述稠化剂；引发剂的加入量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.3wt％，聚合中止剂的加入量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基丙烯基三甲基氯化铵总量的0.8wt％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述引发剂包括过氧化月桂酰、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或几种组合；所述聚合中止剂包括二甲基二硫代氨基甲酸钠和/或多硫化钠。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述交联剂制备方法包括以下步骤：

向水中依次加入金属盐化合物、有机络合配体，控制反应温度为140℃，反应时间为4h，得到交联剂。