CN105086985A - 一种增效纤维植物胶压裂液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增效纤维植物胶压裂液及其制备方法。以重量份计，该增效纤维植物胶压裂液的原料组成包括：稠化剂0.25-0.6份、交联剂0.2-0.6份、复合增效剂0.5-2.0份、水溶性纤维0.1-0.3份、破胶剂0.02-3.0份以及水100份。该压裂液的制备方法为：向中依次加入稠化剂、复合增效剂、水溶性纤维，得到稠化剂水溶液；向所述稠化剂水溶液中加入交联剂；再加入破胶剂，得到所述的增效纤维植物胶压裂液。本发明的增效纤维植物胶压裂液具有稠化剂用量低、耐温、耐剪切、残渣少等优点，是一种可用于各种类型储层的压裂施工的各个阶段，尤其适合低渗透油田、易伤害储层的压裂开采的压裂液。

Description

一种增效纤维植物胶压裂液及其制备方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种增效纤维植物胶压裂液及其制备方法。

背景技术

压裂液是在油气开采过程中，为了提高裂缝导流能力所用的液体，它的主要作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，携带支撑剂进入裂缝至预定位置。随着水平井、工厂化压裂等大规模压裂技术的出现，对压裂液的携砂能力提出新的要求，常见的做法是提高稠化剂用量，达到较高基液粘度和冻胶强度以实现高砂比携砂。但另一方面，随着油气藏开发的深入，中低渗透油藏日益增多，要求压裂液低残渣、低伤害，高稠化剂用量的压裂液难以达到要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种增效纤维植物胶压裂液及其制备方法。该增效纤维植物胶压裂液具有稠化剂用量低、耐温、耐剪切、残渣少等优点。

为达到上述目的，本发明提供了一种增效纤维植物胶压裂，以重量份计，其原料组成包括：稠化剂0.25-0.6份、交联剂0.2-0.6份、复合增效剂0.5-2.0份、水溶性纤维0.1-0.3份、破胶剂0.02-3.0份以及水100份。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述稠化剂包括瓜胶、羟丙基瓜胶、羟丙基羧甲基瓜胶、香豆胶、纤维素和魔芋胶等中的一种或几种的组合。若所述稠化剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述交联剂包括有机硼交联剂、有机锆交联剂和有机硼锆交联剂等中的一种或几种的组合。所述交联剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。更优选地，所述交联剂包括北京华油科隆开发公司生产的BCL-81和/或FAC-201。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述破胶剂包括过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵等中的一种或几种的组合。若所述破胶剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述水溶性纤维包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和聚酯纤维等中的一种或几种的组合。若所述水溶性纤维包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。所述的水溶性纤维在本发明的压裂液中，与其他组份协同作用，能够达到提高压裂液携砂能力的效果。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，以所述复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料组成包括：阳离子表面活性剂10-20％、非离子表面活性剂5-10％、长链烷基铵盐10-30％、氯盐20-40％、低分子量的醇20-40％以及水余量。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述阳离子表面活性剂包括氯化十六烷基吡啶和/或氯化十八烷基吡啶等。若所述阳离子表面活性剂包括所述物质中的两种，则它们可以任意比例混合。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚等中的一种或几种的组合。若所述非离子表面活性剂包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述长链烷基铵盐包括十二～十八烷基三甲基溴化铵、十二～十八烷基苄基二甲基氯化铵以及十二～十八烷基苄基三甲基氯化铵等中的一种或几种的组合。若所述长链烷基铵盐包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述氯盐包括氯化铵、氯化钠和氯化钾等中的一种或几种的组合。若所述氯盐包括所述物质中的两种以上，则它们可以任意比例混合。

在上述的增效纤维植物胶压裂液中，优选地，所述低分子量的醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和丙二醇等中的一种或几种的组合。若所述低分子量的醇包括所述物质中的两种以上，则它们以任意比例混合。

在本发明的增效纤维植物胶压裂液中，所述复合增效剂可通过将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、长链烷基铵盐、氯盐、低分子量的醇以及水混合均匀而制备得到。

另一方面，本发明还提供了一种上述的增效纤维植物胶压裂液的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：在搅拌条件下，向100重量份水中依次加入稠化剂0.25-0.6重量份、复合增效剂0.5-2.0重量份、水溶性纤维0.1-0.3重量份，然后继续搅拌20-40min，得到稠化剂水溶液；

步骤二：在搅拌条件下，向所述稠化剂水溶液中加入交联剂0.2-0.6重量份，搅拌混合均匀，得到增效纤维植物胶压裂液冻胶；

步骤三：在搅拌条件下，向所述增效纤维植物胶压裂液冻胶中加入破胶剂0.02-3.0重量份，搅拌混合均匀，得到所述的增效纤维植物胶压裂液。

本发明提供的增效纤维植物胶压裂液可以采用上述的方法制备得到，也可以事先不将各原料混合在一起，而在压裂作业过程中进行混合，首先将稠化剂、复合增效剂与水混合得到稠化剂水溶液，然后再根据实际作业需要，在压裂施工过程中，先后加入交联剂和破胶剂，在加入交联剂或破胶剂的同时加入水溶性纤维，最后注入地层。该压裂液的制备与压裂作业可以是结合在一起完成的。

本发明提供的增效纤维植物胶压裂液采用水溶性纤维加入到压裂液中后，形成三维网状结构的同时改变支撑剂的沉降模式，该三维网状结构可以协助压裂液悬浮支撑剂，改变后的沉降模式可以降低支撑剂的沉降速率，因此该可溶性纤维可以提高压裂液的携砂能力，且溶解后几乎不产生残渣。该压裂液采用的复合增效剂一剂多效、能够增加纤维的分散性，进而提高压裂液携砂能力、帮助破胶液返排、减少滤液产生的粘土膨胀和运移。综上所述，本发明的增效纤维植物胶压裂液具有稠化剂用量低、耐温、耐剪切、残渣少优点，是一种可用于各种类型储层的压裂施工的各个阶段，尤其适合低渗透油田、易伤害储层的压裂开采的压裂液。

附图说明

图1为实验例2中的水溶性纤维在水中的溶解性曲线；

图2为实施例1的增效纤维植物胶压裂液在80℃下的耐温耐剪切曲线；

图3为实施例2的增效纤维植物胶压裂液在100℃下的耐温耐剪切曲线；

图4为实施例3的增效纤维植物胶压裂液在120℃下的耐温耐剪切曲线。

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增效纤维植物胶压裂液，以重量份计，其原料组成包括：

改性纤维素FAG-500(北京华油科隆开发公司)0.25份、有机锆交联剂FAC-201(北京华油科隆开发公司)0.2份、复合增效剂0.8份、水溶性纤维0.1份、胶囊破胶剂NBA-102(北京华油科隆开发公司)0.02份、水100份。

其中，以所述复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料由异丙醇20％、氯化十八烷基吡啶20％、烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚5％、烷基酚聚氧乙烯醚5％、十六烷基三甲基溴化铵15％、十二烷基苄基二甲基氯化铵5％、氯化钾20％以及水余量组成。所述复合增效剂是通过将各原料混合并充分搅拌均匀而制得。

所述水溶性纤维由质量比为3:1的聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维组成，所述聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维的纤维长度均为5mm。

该增效纤维植物胶压裂液是通过以下方法制备得到的：

步骤一：在搅拌条件下，向水中依次加入稠化剂、复合增效剂、水溶性纤维，然后继续搅拌20min，得到稠化剂水溶液；

步骤二：在搅拌条件下，向所述稠化剂水溶液中加入交联剂，搅拌混合均匀，得到增效纤维植物胶压裂液冻胶；

步骤三：在搅拌条件下，向所述增效纤维植物胶压裂液冻胶中加入破胶剂，搅拌混合均匀，得到所述的增效纤维植物胶压裂液。

该增效纤维植物胶压裂液可以应用于80℃井的压裂施工。

实施例2

本实施例提供了一种增效纤维植物胶压裂液，以重量份计，其原料组成包括：

改性纤维素FAG-500(北京华油科隆开发公司)0.3份、有机锆交联剂FAC-201(北京华油科隆开发公司)0.3份、复合增效剂1.0份、水溶性纤维0.2份、过硫酸铵0.03份、水100份。

复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料由乙醇30％、氯化十六烷基吡啶10％、脂肪醇聚氧乙烯醚10％、十二烷基苄基三甲基氯化铵20％、十八烷基三甲基溴化铵5％、氯化钾20％以及水余量组成。所述复合增效剂是通过将各原料混合并充分搅拌均匀而制得。

所述水溶性纤维为聚丙烯腈纤维，纤维长度4mm。

该增效纤维植物胶压裂液的制备方法与实施例1相同。

该增效纤维植物胶压裂液可以应用于100℃井的压裂施工。

实施例3

本实施例提供了一种增效纤维植物胶压裂液，以重量份计，其原料组成包括：

改性纤维素FAG-500(北京华油科隆开发公司)0.35份、有机锆交联剂FAC-201(北京华油科隆开发公司)0.3份、复合增效剂1.5份、水溶性纤维0.3份、过硫酸铵0.05份、水100份。

其中，以所述复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料由乙醇30％、氯化十六烷基吡啶10％、脂肪醇聚氧乙烯醚10％、十二烷基苄基三甲基氯化铵20％、十八烷基三甲基溴化铵5％、氯化钾20％以及水余量组成。所述复合增效剂是通过将各原料混合并充分搅拌均匀而制得。

所述水溶性纤维为聚乙烯纤维和聚丙烯腈纤维，纤维长度3mm。

该增效纤维植物胶压裂液的制备方法与实施例1相同。

该增效纤维植物胶压裂液可以应用于120℃井的压裂施工。

实验例1

本实验用于检验使用水溶性纤维后的压裂液稠化剂浓度的降低。采用静态携砂法分别测试同一类型压裂液使用水溶性纤维低稠化剂浓度配方和不使用水溶性纤维常规稠化剂浓度配方的沉降时间，找出能得到同一沉降时间的两组配方。通过对比配方中的稠化剂含量和稠化剂水溶液粘度来验证使用水溶性纤维后压裂液稠化剂浓度和稠化剂水溶液粘度的降低。

其中，静态携砂法实验步骤：(1)清水中加入一定比例稠化剂，配制稠化剂水溶液；(2)根据实验需求加入水溶性纤维和支撑剂，再加入适量交联剂搅拌形成压裂液，将该压裂液与支撑剂的混合物倒入量筒中；(3)将(2)中得到的混合物(即稠化剂、水溶性纤维、交联剂、支撑剂和水的混合物)于室温中静置120min，记录支撑剂在压裂液中的沉降高度并计算沉降速度(沉降高度除以沉降时间)。其中检测稠化剂水溶液粘度使用的设备为六速旋转粘度计。

实验结果显示，0.4％羟丙基瓜胶压裂液的支撑剂沉降速率为0.088cm/min，0.25％增效纤维羟丙基瓜胶压裂液的支撑剂沉降速率为0.082cm/min，当沉降速率几乎相当时，增效植物胶压裂液的稠化剂浓度降低了37.5％。

其中，该羟丙基瓜胶压裂液的组成为一级羟丙基瓜胶(中石油物资昆山公司生产)占重量百分比0.40％，氢氧化钠(市售)占重量百分比0.15％，交联剂BCL-81(北京华油科隆开发公司生产)占重量百分比0.35％，余量为水；该压裂液制备过程为：将一级瓜胶、氢氧化钠、交联剂BCL-81依次加入水中，搅拌均匀待其形成冻胶；支撑剂20-40目(廊坊市万科石油天然气技术工程有限公司生产)。

其中，增效纤维羟丙基瓜胶压裂液组成为一级羟丙基瓜胶(中石油物资昆山公司生产)占重量百分比0.25％，氢氧化钠(市售)占重量百分比0.08％，复合增效剂0.8％(以重量百分比计，复合增效剂由20％异丙醇、20％氯化十八烷基吡啶、5％烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、5％烷基酚聚氧乙烯醚、15％十六烷基三甲基溴化铵、5％十二烷基苄基二甲基氯化铵、25％氯化钾以及水余量组成，将各原料充分搅拌混合均匀而制得)，水溶性纤维(长度4mm、聚丙烯腈纤维)占重量百分比0.03％，交联剂BCL-81(北京华油科隆开发公司生产)占重量百分比0.20％，余量为水；该压裂液制备过程为：将稠化剂、复合增效剂、水溶性纤维，交联剂依次加入水中，搅拌均匀待其形成冻胶；支撑剂20-40目(廊坊市万科石油天然气技术工程有限公司生产)。

实验例2

本实验测试水溶性纤维在水中的溶解性，将1g聚丙烯晴纤维放于自来水中，配制质量浓度为1％的纤维悬浮液5个，将该5个纤维悬浮液放于80℃烘箱中分别在30min，60min，90min，120min，150min测量纤维悬浮液中纤维含量，测试方法参考石油天然气行业标准SY/T“压裂用植物胶通用技术要求”中水不溶物的测试方法，实验结果见图1，由图1可知该水溶性纤维可以在2～2.5小时中溶解，不会在地层中产生多余的残渣。

实验例3

本实验用于检测实施例1～3制备得到的增效纤维植物胶压裂液的耐温耐剪切性能。实验方法参照石油天然气行业标准SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价做法》，测量设备为RS6000流变仪。

图2为实施例1的增效纤维植物胶压裂液在80℃下的耐温耐剪切曲线。图3为实施例2的增效纤维植物胶压裂液在100℃下的耐温耐剪切曲线。图4为实施例3的增效纤维植物胶压裂液在120℃下的耐温耐剪切曲线。由图2～4所示的结果可以看出：实施例1～3提供的增效纤维植物胶压裂液可以在对应的井温下使用，在170s^-1条件下剪切120分钟后粘度保持在50mPa·s以上，说明这些增效纤维植物胶压裂液在对应具有较好的剪切耐温性能。

实验例4

本实验用于检测实验例1中的羟丙基瓜胶压裂液和增效纤维羟丙基瓜胶压裂液的残渣量。实验方法参照石油天然气行业标准SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》；测量设备为离心机、水浴锅、电子天平等。实验结果显示，实验例1中的羟丙基瓜胶压裂液的残渣量为364mg/L，增效纤维羟丙基瓜胶压裂液的残渣量为187mg/L，可见本发明提供的增效纤维羟丙基瓜胶压裂液的残渣量明显小于同浓度的瓜胶压裂液的残渣量。

Claims (12)

1.一种增效纤维植物胶压裂液，以重量份计，其原料组成包括：稠化剂0.25-0.6份、交联剂0.2-0.6份、复合增效剂0.5-2.0份、水溶性纤维0.1-0.3份、破胶剂0.02-3.0份以及水100份。

2.根据权利要求1所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述稠化剂包括瓜胶、羟丙基瓜胶、羟丙基羧甲基瓜胶、香豆胶、纤维素和魔芋胶中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述交联剂包括有机硼交联剂、有机锆交联剂和有机硼锆交联剂中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述破胶剂包括过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸、胶囊破胶剂中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述水溶性纤维包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和聚酯纤维中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，以所述复合增效剂的总重量为基准，所述复合增效剂的原料组成包括：阳离子表面活性剂10-20％、非离子表面活性剂5-10％、长链烷基铵盐10-30％、氯盐20-40％、低分子量的醇20-40％以及水余量。

7.根据权利要求6所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述阳离子表面活性剂包括氯化十六烷基吡啶和/或氯化十八烷基吡啶。

8.根据权利要求6所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯聚甲基氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求6所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述长链烷基铵盐包括十二～十八烷基三甲基溴化铵、十二～十八烷基苄基二甲基氯化铵以及十二～十八烷基苄基三甲基氯化铵中的一种或几种的组合。

10.根据权利要求6所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述氯盐包括氯化铵、氯化钠和氯化钾中的一种或几种的组合。

11.根据权利要求6所述的增效纤维植物胶压裂液，其中，所述低分子量的醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和丙二醇中的一种或几种的组合。

12.权利要求1-11任一项所述的增效纤维植物胶压裂液的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：在搅拌条件下，向100重量份水中依次加入稠化剂0.25-0.6重量份、复合增效剂0.5-2.0重量份、水溶性纤维0.1-0.3重量份，然后继续搅拌20-40min，得到稠化剂水溶液；

步骤二：在搅拌条件下，向所述稠化剂水溶液中加入交联剂0.2-0.6重量份，搅拌混合均匀，得到增效纤维植物胶压裂液冻胶；

步骤三：在搅拌条件下，向所述增效纤维植物胶压裂液冻胶中加入破胶剂0.02-3.0重量份，搅拌混合均匀，得到所述的增效纤维植物胶压裂液。