CN104877657A - 一种提高采收率用压裂液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高采收率用压裂液。主要解决了现有体系在高速配制时添加剂种类多、产生大量的泡沫、溶胀时间长难以满足12m3/min以上的高排量施工需求的问题。其特征在于：其组分及配比按重量百分比如下：稠化剂0.1-1.5%、生物活性剂0.02-0.15%和破胶剂0.02-0.08%，余量为水。该提高采收率用压裂液，高速配液时不产生泡沫，溶胀时间短，添加剂种类少，简化了压裂液的现场配制工艺，能够满足高排量施工需求。

Description

一种提高采收率用压裂液
技术领域
本发明涉及油田采油领域中一种压裂液，尤其是一种提高采收率用压裂液。
背景技术
工厂化压裂施工技术已成为致密油和页岩气经济有效开发的主体技术之一，在施工现场如何实现压裂液体系快速连续混配是工厂化施工的关键技术。
目前普遍使用的工厂化压裂液体系主要为植物胶体系和粉状聚合物体系。植物胶体系包括稠化剂、交联剂及其它添加剂。稠化剂通常为羟丙基改性胍胶干粉，因温度不同，交联剂为有机硼、有机锆或硼砂，在90℃条件下，为保证良好的耐温耐剪切性能，稠化剂的浓度一般在0.5％左右，其性能满足SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》中有关水基压裂液通用技术指标，残渣含量在400mg/L左右。配方如下：
0.5％羟丙基胍胶+0.2％有机硼交联剂+1％粘土稳定剂+0.1％助排剂+0.1％破乳剂+0.18％pH调节剂+0.036％pH调节助剂+0.05％破胶剂+0.01％破胶助剂
常规聚合物体系包括稠化聚合物、交联剂及其它添加剂。稠化剂主要为枝状聚合物，交联剂为无机铝盐，在90℃条件下，为保证良好的耐温耐剪切性能，稠化剂的浓度一般在0.35-0.40％，配方如下：
0.35-0.40％聚合物稠化剂+0.3％铝交联剂+0.5-1％粘土稳定剂+0.1％助排剂+0.1％破乳剂+0.05％破胶剂+0.01％破胶助剂
这两套体系在工厂化施工时主要存在以下问题：一是溶胀时间长。稠化剂均为干粉，配制时完全溶胀需要15-40min，在使用高效的配液设备前提下，最高配制速度仅可满足10m3/min。二是添加剂种类多；为满足施工需求，体系中需要添加5-8种添加剂，现场劳动强度大，配制工艺复杂。三是泡沫多；体系在高速配制时会产生大量的泡沫，频繁出现泵车抽空供液不足的情况，难以满足12m3/min以上的高排量施工需求。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的现有体系在高速配制时添加剂种类多、产生大量的泡沫、溶胀时间长难以满足12m3/min以上的高排量施工需求的问题，而提供一种提高采收率用压裂液。该提高采收率用压裂液，高速配液时不产生泡沫，溶胀时间短，添加剂种类少，简化了压裂液的现场配制工艺，能够满足高排量施工需求。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种提高采收率用压裂液，其组分及配比按重量百分比如下：乳液聚合物稠化剂0.1-1.5％、生物活性剂0.02-0.15％和破胶剂0.02-0.08％，余量为水。
所述的生物活性剂为烷基多苷，破胶剂过硫酸钾、过硫酸铵、胶囊破胶剂或氧化还原体系破胶剂；所述氧化还原体系破胶剂为过硫酸钾、过硫酸铵混合物。
压裂液用乳液聚合物稠化剂的使用浓度为0.1％-1.5％，施工井温越高，乳液稠化剂比例越高，配制压裂液用水中的矿化度越高，使用浓度越高。
发明的压裂液中的生物活性剂使用的是烷基多苷，该活性剂的加量与油藏温度、配制用水的矿化度相关，在固定聚合物加量的条件下，压裂液粘度随着活性剂的加量增大而先增大，超过特定浓度后，随着活性剂浓度的增加而降低。同时因配制用水的矿化度不同直接影响稠化剂的使用比例，活性剂的使用比例也随之变化。
发明的压裂液中必须加入破胶剂，目的是压裂液在完成携砂后破胶返排，降低对储层和支撑裂缝导流能力的伤害。在高温(120℃以上)情况下，破胶剂需用胶囊，中温(60-90℃)情况下选用过硫酸盐，低温(60℃以下)情况下选用过硫酸盐和亚硫酸盐氧化还原体系。破胶剂的加量根据压裂工艺所需的破胶时间决定，同样的储层温度条件下，破胶时间要求越短，破胶剂的加量越大。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该提高采收率用压裂液，高速配液时不产生泡沫，溶胀时间短，简化了压裂液的现场配制工艺，能够满足高排量施工需求。本发明配制出的提高采收率合压裂液与常规植物胶压裂液施工井相比，配液设备由以往的3个橇装设备简化为1个，现场缓冲罐由84个减为12个，最快配液速度达到16m3/min，最高砂比40％。2口试验井共少用5个配液橇，少用缓冲罐168个，平均单井施工成本降低了46.7％,平均单井施工周期降低了57.2％，大幅提高了工厂化压裂施工的技术水平，在大庆外围低渗扶杨油层，采用常规压裂液压后3个月产量递减率达到70％，而采用该压裂液施工的试验井压后七个月产量递减率仅为30％，提高采收率效果明显。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指出，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用的原材料均为市售商品。若未特别指出，实施例中涉及到压裂液性能测定方法的手段均参照中华人民共和国石油天然气行业标准“SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法”和“SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件”。
以下实例中涉及的与本发明进行对照试验用的羟丙基胍胶压裂液为硼交联压裂液，其配方组成为0.5％羟丙基胍胶+0.2％有机硼交联剂+1％粘土稳定剂+0.1％助排剂+0.1％破乳剂+0.18％pH调节剂+0.036％pH调节助剂+0.05％破胶剂+0.01％破胶助剂
1、液态聚合物稠化剂合成，包括下述步骤：
(1)、水相单体溶液的配制
分别配制丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸和氢氧化钾的水溶液，溶液的浓度分别为45％、40％、56％和20％；配制10％的过硫酸钾溶液作为引发剂。
将225g丙烯酸溶液与223g 2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸的水溶液混合，滴加80g氢氧化钾的水溶液，将其中和至PH值为9后，再与226g丙烯酰胺的水溶液混合，滴加配制好的10g过硫酸钾引发剂溶液。
上述水相溶液中，丙烯酰胺：丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸：氢氧化钾：清水：引发剂质量比为1：0.9:1.25:0.16:2.2：0.01。
(2)、油相乳化溶液的配制
称取73g液体石蜡、9g斯盘80、1g土温60配制混合液。
(3)、聚合反应
在1000r/min转速下，搅拌15g油相溶液20min，在20℃低温下以10min之内添加单体的水相溶液85g，边添加边通纯度为99.99％高纯氮气，添加完毕后，反应釜恒温80℃，反应20h后即得乳白色乳液状产品。制得的稠化剂用于下述实施例。
实施例1
称取稠化剂0.75g、烷基多苷0.1g,过硫酸钾0.15g加入到配制用的499g水中，400r/min条件下搅拌3min，即得压裂液体系。
实施例2
称取稠化剂4g、烷基多苷0.5g、胶囊破胶剂0.2g加入到配制用的495.3g水中，400r/min条件下搅拌3min，即得压裂液体系。
实施例3
称取稠化剂5g、烷基多苷0.75g、过硫酸钾0.25g、过硫酸铵0.08g加入到493.92g水中，400r/min条件下搅拌3min，即得压裂液体系。
实施例4
称取稠化剂7.5g、烷基多苷0.75g、过硫酸钾0.25g、过硫酸铵0.08g加入到491.42g水中，400r/min条件下搅拌3min，即得压裂液体系。
压裂液配制过程中，稠化剂、生物活性剂和破胶剂的加入顺序对产品的溶解性有一定的影响，建议先加入稠化剂，搅拌15s后加入活性剂，再搅拌2min后加入破胶剂，继续搅拌45s后即得压裂液产品。
2、提高采收率用压裂液室内评价
应用乳液稠化剂，烷基苷生物活性剂、过硫酸钾破胶剂和清水配制压裂液体系。配方1为0.1％稠化剂+0.15％生物活性剂；配方2为1.4％聚合物稠化剂+0.12％生物活性剂+0.05％过硫酸钾破胶剂。室内对两个配方的性能评价见下表1。
表1温度为30℃-90℃在线连续混配聚合物压裂液评价结果
3、现场应用试验
以大庆油田古XX井为例，该井井温为89℃，采用缝网压裂工艺施工，施工8段，最高排量16.2m3/min，总液量24356m3，加入总支撑剂量为383m3，施工参数见下表2，压裂液类型为配方1、配方2和配方3三种。
采用提高采收率压裂液施工，初期泵注配方1液体时，配方为0.1％乳液稠化剂+0.15％生物活性剂+0.01％过硫酸钾破胶剂，中期泵注配方2时，配方为0.15％生物活性剂，后期泵注配方3液体时，配方为1.4％乳液稠化剂+0.12％生物活性剂+0.05％过硫酸钾破胶剂。
表2古xx井压裂施工参数表
该井如采取以往的植物胶压裂液体系施工，需要2套配液设备，共6个配液橇施工，施工时采取缓冲罐提前储水配液，配制后放入缓冲罐储存，施工时及时补液，需要缓冲大罐84个，施工总周期为34天，其中施工准备时间为10天，压裂周期8天，储水储液时间16天，测算总施工费用为3258.1万元。
本井实际采用在线连续混配聚合物压裂液施工，仅用1套配液设备，共1个配液橇，采用在线混配方式施工，边配边注，仅用缓冲罐2个，施工周期仅为14天，包括2天的误工等停，总施工费用为1719.4万元。
表3为古xx井压裂施工原模式与现模式对比表。前后两种方式对比可见，减少施工周期20天，减少58.8％，降低施工费用1538.7万元，降低47.2％，提高时效降低成本效果显著。
表3古xx井压裂施工原模式与现模式对比表

Claims (6)

1.一种提高采收率用压裂液，其组分及配比按重量百分比如下：乳液聚合物稠化剂0.1-1.5%、生物活性剂0.02-0.15%、破胶剂0.02-0.08%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种提高采收率用压裂液，其特征在于：所述生物活性剂为烷基多苷，破胶剂过硫酸钾、过硫酸铵、胶囊破胶剂或氧化还原体系破胶剂；所述氧化还原体系破胶剂为过硫酸钾、过硫酸铵混合物。
3.根据权利要求1所述的一种提高采收率用压裂液，其特征在于：所述的稠化剂其组分及配比按质量比如下：包括水相单体溶液、引发剂、油相乳化溶液；所述水相单体溶液为单体丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸、氢氧化钾的水溶液，所述丙烯酰胺：丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸：氢氧化钾：清水：引发剂质量比为1：0.9:1.25:0.16:2.2：0.01；所述油相乳化溶液为液体石蜡、复合乳化剂，所述复合乳化剂为斯盘80、土温60，所述液体石蜡：斯盘80：土温60质量比为73:9:1。
4.根据权利要求3所述的一种提高采收率用压裂液，其特征在于：所述引发剂为过硫酸盐。
5.根据权利要求1或3所述的一种提高采收率用压裂液，其特征在于：所述稠化剂制备工艺包括以下步骤： 
   （1）、水相单体溶液的配制
分别配制丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸和氢氧化钾的水溶液，溶液的浓度分别为45%、40%、56%和20%；配制10%的过硫酸钾溶液作为引发剂；
将丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸的水溶液混合，滴加氢氧化钾的水溶液，将其中和至PH值为9后，再与丙烯酰胺的水溶液混合，滴加配制好的引发剂溶液；
上述水相溶液中，丙烯酰胺：丙烯酸：2-丙烯酰胺-2-甲基苯磺酸：氢氧化钾：清水：引发剂质量比为1：0.9:1.25:0.16:2.2：0.01；
（2）、油相乳化溶液的配制
按比例配制液体石蜡、斯盘80和土温60混合液，液体石蜡：斯盘80：土温60质量比为73:9:1；
（3）、聚合反应
在1000r/min转速下，搅拌油相20min，在20℃低温下添加单体的水相溶液，边添加边通纯度为99.99%的氮气，添加完毕后，反应釜恒温80℃，反应18-20h后即得乳白色乳液状产品；所述聚合反应中，水相溶液的质量分数为85%，油相乳化溶液的质量分数为15%。
6.一种根据权利要求1所述的一种提高采收率用压裂液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将一定比例的稠化剂、活性剂和破胶剂加入到一定量的配制用水中，在400r/min条件下搅拌即得压裂液体系。
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