CN104877659A

CN104877659A - 一种水基压裂用复合糖基稠化剂和压裂液

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Publication number: CN104877659A
Application number: CN201510213355.3A
Authority: CN
Inventors: 马红生
Original assignee: Beijing Source Development In Science And Technology Co Ltd Of Brocade Sega
Current assignee: Beijing Source Development In Science And Technology Co Ltd Of Brocade Sega
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2015-09-02

Abstract

本发明公开了一种水基压裂用复合糖基稠化剂，其由按重量百分比计的以下组分混合而成：65-80％的聚阴离子纤维素醚、10-16％的协同增稠剂、3-5％的分散剂、2-6％的稳定剂、5-10％的减阻剂；其中，所述聚阴离子纤维素醚的官能团取代度为1.8～2.0。本发明的复合糖基稠化剂配置的压裂液，配制方便，溶胀迅速，施工操作简便，交联冻胶粘度高，携砂性能良好，加砂压力平稳，压裂后破胶迅速彻底，返排顺利，能够满足大砂量、高砂比、多层段的加砂要求。用于低渗透油气藏的加沙压裂改造，并能有效地降低采油成本。

Description

一种水基压裂用复合糖基稠化剂和压裂液

技术领域

本发明涉及油田油水井增产技术领域，特别涉及一种水基压裂用复合糖基稠化剂和压裂液。

背景技术

随着石油资源的减少，石油开采难度较大，如何提高采收率保持油田持续发展就成为石油工业面临的主要问题。在我国，石油储量并不丰富，而石油中的低渗透石油的储量约占原油总量30％，其低渗透油田采收率更低，依靠天然油层压力的采收率仅在10％以下。

长期以来，水力压裂都被石油工业视为是低渗透地层有效的强化措施。实施压裂措施的目的是产生细长的裂缝，提高地层的导流能力。压裂液是压裂改造油气层过程中所用工作液的总称，一般指主体携沙液，主要用于储油层岩石的压裂过程。它是利用地面高压泵组，将交联后高粘度压裂液以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底形成高压。此压力超过井底附近地层应力及岩石的抗张强度后，通过水力尖劈在地层中形成裂缝。然后继续将带有支撑剂(20～40目石英砂，真密度2.63g/m³)的压裂液注入裂缝中，使缝向前延伸，同时在裂缝沿程输送和铺设支撑剂。在压裂完成后，压裂液迅速化学破胶分解，粘度降低到较低水平以下，使其失去携砂性能，保证绝大部分压裂液返排到地面，沙粒留在储层。这样即可形成一条足够长，具有一定高度和宽度的填砂裂缝，从而改善油气层的导流能力，达到油气增产的目的。这一过程中，其功能表现在：①泵送过程中要求粘度中等(10～70mPa.s)，防止泵阻过高；②当交联形成冻胶后，要求粘度增加到一定水平，但粘度不能太高，如果压裂液的粘度过高，则裂缝的高度大，不利于产生宽而长的裂缝。静态悬砂率应大于30％，静态沉砂速率小于0.1cm/min.③压裂结束后，冻胶应自行化学分解，粘度降到5mPa.s以下，能够彻底返排回地表，地层中不能有残留。

钻井液用于地表至储油层的钻探过程。从钻井泵排出的高压钻井液通过地面高压管、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑，然后再沿着钻杆与井壁形成的环形空间向上流动，最后汇集于地表的钻井液池。在这一过程中，其功能表现在：①稳定井壁：借助钻井液的滤失作用，在井壁形成泥饼层，防止液体侵入地层，造成井塌。②携带岩屑：把井底被钻头破碎的岩屑带至地表，保持井底清洁，使下钻畅通；③冷却润滑钻头。

压裂液和钻井液不同的油田化学品，它们用于不同的石油开采工艺过程，其功能用途完全不同，而且，对压裂液的要求更高。因压裂液类型及其性能与压裂产生一定尺寸、有导流能力的裂缝有密切关系，是影响压裂成败的重要因素，因此对压裂液的性能如携砂性能、增粘性、流变性、滤失性、摩阻损失、稳定性、地层伤害等方面均有严格的要求。要求其不仅要与油藏地质特征相适应，还要满足工艺条件的要求，才能保证压裂效果。压裂液包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液和清洁压裂液等，其中水基压裂液具有安全性较高、成本低、操作方便等优点，目前使用比较广泛。

稠化剂是水基压裂液的主要成分。稠化剂是用于提高水溶液粘度、降低液体滤失、悬浮和携带支撑的化学剂。

现用的稠化剂，多采用胍胶和其衍生物，胍胶来自陆生植物，全球产量十分有限，并且易受自然气候变化的影响。中国多年来使用的胍胶全部依赖进口，受控于人。2011年11月份以来，受自然灾害和国际市场的影响，胍胶的期货价格飞速上涨，每方压裂液成本达到原来的3倍左右。但我国受气候因素影响无法种植，胍胶原料需完全进口，特别是近期价格出现了大幅增长，造成了原油开采成本的大幅提升，急需低成本的替代产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种水基压裂用复合糖基稠化剂，用于低渗透油气藏的加沙压裂改造，有效地降低采油成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水基压裂用复合糖基稠化剂，所述复合糖基稠化剂由按重量百分比计的以下组分混合而成：65-80％的聚阴离子纤维素醚、10-16％的协同增稠剂、3-5％的分散剂、2-6％的稳定剂、5-10％的减阻剂；其中，所述聚阴离子纤维素醚的官能团取代度为1.8～2.0。

如上所述的复合糖基稠化剂，作为优选方案，所述协同增稠剂是黄原胶、魔芋胶或改性淀粉。

如上所述的复合糖基稠化剂，作为优选方案，所述分散剂为羟基乙叉二膦酸、柠檬酸或多氨基多醚基甲叉膦酸。

如上所述的复合糖基稠化剂，作为优选方案，所述稳定剂为多元醇磷酸酯、聚丙烯酸或聚环氧琥珀酸。

如上所述的复合糖基稠化剂，作为优选方案，所述减阻剂为甘油、聚乙二醇或聚丙烯酰胺。

如上所述的复合糖基稠化剂，作为优选方案，各组分按重量百分比计分别为：所述聚阴离子纤维素醚为65-75％，所述协同增稠剂为10-15％，所述分散剂为4-5％，所述稳定剂为3-5％，所述减阻剂为5-8％。

本发明的另一个目的是提供一种压裂液。

一种压裂液，采用如上所述的复合糖基稠化剂进行配置。

本发明所述的水基压裂用复合糖基稠化剂，其中，添加协同增稠剂用于与聚阴离子纤维素醚相互缠绕，协同增加粘性，保证最终制备的水基压裂液在一定剪切速率下保持较高的表观粘度和弹性，提高均匀携带固体支撑剂颗粒的能力；分散剂用于促进聚阴离子纤维素醚的溶胀和溶解过程，实现配置溶液分散均匀不出现块状胶块；稳定剂使基液粘度均匀不出现分层现象，保持携带支撑剂的稳定性；减阻剂的添加，减轻和减少液流中的旋涡和涡流，抑制紊流，有效降低水基压裂液的摩阻，降低施工的泵送压力，节省电耗。

采用本发明的复合糖基稠化剂配置压裂液，配制方便，溶胀迅速，施工操作简便，交联冻胶粘度高，携砂性能良好，加砂压力平稳，压后破胶迅速彻底，返排顺利，能够满足大砂量、高砂比、多层段的加砂要求。

采用本发明的复合糖基稠化剂，按重量比0.3～0.6％的用量配置的压裂液基液，在常温和170S^-1条件下使用六速旋转粘度计测定的粘度值为20～26mPa·s，降阻率为65％，支撑剂静态沉降速率为0.02～0.06cm/min，相比同样浓度的瓜尔胶压裂基液，各项指标均有不同程度提高。

现场试验证明本复合糖基稠化剂具有良好的适应性，同时该复合糖基稠化剂的所有组分全部实现国产，产量稳定，价格适中，与胍胶相比，成本可降低35～50％，具有明显优势。

具体实施方式

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。

下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明中采用的聚阴离子纤维素醚为超高取代度聚阴离子纤维素醚，其官能团取代度在1.8～2.0之间。

实施例1

按照复合糖基稠化剂的添加量为0.5％配置压裂液基液及冻胶压裂液，具体操作如下：

1.按以下组分和重量份称取水基压裂用复合糖基稠化剂的各组分：70％的聚阴离子纤维素醚，15％的黄原胶，5％的羟基乙叉二膦酸，5％的多元醇磷酸酯，5％的聚乙二醇；

2.按照上述步骤1配方需要，量取配置压裂液基液的试验用水，加入搅拌器中；

3.调节搅拌器转速至液体形成的漩涡可以见到搅拌器桨叶中轴顶端为止；

4.按顺序依次加入已经称量好的步骤1中复合糖基稠化剂的各组分，缓慢加入(也可先将粉体混合均匀后再加入)，要避免形成鱼眼，并时刻调整转速以保证达到上述的漩涡状态。

5.在加完全部试剂后持续搅拌5min，形成均匀的溶液，停止搅拌；

6.将已配好的步骤5中均匀的溶液倒入烧杯中加盖，放入恒温30℃水浴锅中静置恒温4h，使溶液粘度趋于稳定；最终形成了稳定的压裂液基液。

6.将破胶剂过硫酸铵，加入压裂液基液，搅拌均匀。

7.将按质量比为0.05％的交联剂(其中，交联剂可采用硼砂、钛或铬商品交联剂，本实施了中采用硼砂)和质量比为30％的石英砂加入上述步骤7的溶液中，快速搅拌5分钟，形成交联后的冻胶形态压裂液，石英砂均匀悬浮在溶液中；该溶液即为冻胶压裂液。

使用六速旋转粘度计测定上述配置压裂液基液的粘度，各项指标如下：

完全溶胀时间：15分钟；

表观粘度(常温、170S^-1)：20mPa.s；

加入交联剂形成冻胶压裂液后，支撑剂静态沉降速率：0.04cm/min(20/40目石英砂，颗粒真密度2.63g/cm³)

实施例2

按实施例1中的操作步骤配置复合糖基稠化剂的添加量为0.5％的压裂液基液及冻胶压裂液，其中复合糖基稠化剂的组成和比例按如下配置：

将获得的压裂液基液，使用六速旋转粘度计测定粘度，各项指标如下：

完全溶胀时间：25分钟；

表观粘度(常温、170S^-1)：26mPa.s；

加入交联剂形成冻胶压裂液后，支撑剂静态沉降速率：0.06cm/min(20/40目石英砂，颗粒真密度2.63g/cm³)

实施例3

按实施例1中的操作步骤配置复合糖基稠化剂的添加量为0.5％的压裂液基液及及冻胶压裂液，其中复合糖基稠化剂的组成和比例按如下配置：

完全溶胀时间：20分钟；

表观粘度(常温、170S^-1)：23mPa.s；

对比例1

制备浓度为0.5％的瓜尔胶压裂液，其配置方法参照SY/T5764-2007，交联剂使用硼砂，破胶剂使用过硫酸铵。

将制备瓜尔胶压裂基液和冻胶压裂液与实施例1、2、3制备的压裂液基液和冻胶压裂液，进行检测，各指标检测结果如表1。

表1各压裂液的技术指标检测结果

注：本表格中的标准指标参照SY/T6376-2008进行选取。

由上述检测结果可知，本发明复合糖基稠化剂配置的基液，比胍胶配置的基液，粘度高；胍胶的静态沉沙速率0.1cm/min，本发明的复合糖基稠化剂的静态沉砂速率在0.02～0.06cm/min之间，说明携砂性能良好；总体数据表明，本发明制备的复合糖基稠化剂比现有的胍胶稠化剂具有良好性能，并且现场试验也证明本发明的复合糖基稠化剂具有良好的适应性。

由上述实施例也可看出，采用本发明复合糖基稠化剂配置压裂液，配制方便，溶胀迅速，施工操作简便。尤其适用于低渗透油田。

低渗透油田由于低渗透油层孔喉细小、比表面积大，因此造成储层连通性差、渗流阻力大、渗流特征不规律，所以需要经过压裂之后才能生产。采用本发明复合糖基稠化剂配置压裂液，平均单井增油量达到与瓜尔胶压裂液同等效果，而成本却大大降低，以胍胶压裂液600元/m³成本计算，本发明复合糖基稠化剂配置的压裂液比胍胶压裂液成本降低35～50％。

Claims

1.一种水基压裂用复合糖基稠化剂，其特征在于，所述复合糖基稠化剂由按重量百分比计的以下组分混合而成：65-80％的聚阴离子纤维素醚、10-16％的协同增稠剂、3-5％的分散剂、2-6％的稳定剂、5-10％的减阻剂；其中，所述聚阴离子纤维素醚的官能团取代度为1.8～2.0。

2.如权利要求1所述的复合糖基稠化剂，其特征在于，所述协同增稠剂是黄原胶、魔芋胶或改性淀粉。

3.如权利要求1所述的复合糖基稠化剂，其特征在于，所述分散剂为羟基乙叉二膦酸、柠檬酸或多氨基多醚基甲叉膦酸。

4.如权利要求1所述的复合糖基稠化剂，其特征在于，所述稳定剂为多元醇磷酸酯、聚丙烯酸或聚环氧琥珀酸。

5.如权利要求1所述的复合糖基稠化剂，其特征在于，所述减阻剂为甘油、聚乙二醇或聚丙烯酰胺。

6.如权利要求1-5中任一项所述的复合糖基稠化剂，其特征在于，各组分按重量百分比计分别为：所述聚阴离子纤维素醚为65-75％，所述协同增稠剂为10-15％，所述分散剂为4-5％，所述稳定剂为3-5％，所述减阻剂为5-8％。

7.一种压裂液，其特征在于，该压裂液采用如权利要求1-5中任一所述的复合糖基稠化剂配置。

8.一种压裂液，其特征在于，该压裂液采用如权利要求6所述的复合糖基稠化剂配置。