CN105331352B - 一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水基压裂液及海水基压裂液的制备方法，100份所述压裂液包括的组分及组分的重量配比为：0.3‑0.8份稠化剂、0.1‑0.6份交联剂、0.05‑0.1份除氧剂、0.02‑0.05份增粘助剂和0.05‑0.2份破胶剂，其余全部或部分为海水；稠化剂改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；疏水改性单体为十二烷基卤代烷；交联剂为有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂。本发明提供的压裂液及制备方法用以解决现有技术中的海水基压裂液存在的不能满足连续混配，增黏性能不足，抗盐及抗剪切能力差的技术问题。提供了一种适用于海上油田的增黏性好，抗盐及抗剪切能力强，且能连续混配的压裂液。

Description

一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法

技术领域

本发明涉及油气井钻井开采技术领域，尤其涉及一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法。

背景技术

现阶段，大规模、工厂化压裂成为开发低渗油田的重要技术手段。海上低渗油田应用的压裂液主要采用淡水批量混配方式，由于压裂船空间有限、限制压裂液量、淡水需要长途运输，存在制约压裂规模、限制压裂工艺、成本高等缺点，不能满足大规模、工厂化压裂需要；我国淡水资源匮乏，如何节约淡水资源，是迫切需要解决的问题。利用海水配制压裂液，可有效地节约淡水资源、节省成本、通过连续混配实现大规模压裂改造。

目前海水压裂液以添加螯合剂、屏蔽剂的改性瓜胶压裂液和VES清洁压裂液为主，而改性瓜胶压裂液添加剂浓度高、清洁程度差、成本高、配置条件要求高，不能满足连续混配的需要；清洁压裂液，稠化剂为表面活性剂，增黏性能不足，抗盐及抗剪切能力差，不能满足储层压裂施工的需要。

也就是说，现有技术中的海水基压裂液存在不能满足连续混配，增黏性能不足，抗盐及抗剪切能力差的技术问题。

发明内容

本发明实施例通过提供一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，解决了现有技术中的海水基压裂液存在的不能满足连续混配，增黏性能不足，抗盐及抗剪切能力差的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种海水基压裂液，100份所述压裂液包括的组分及所述组分的重量配比为：

0.3-0.8份稠化剂、0.1-0.6份交联剂、0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂和0.05-0.2份破胶剂，其余全部或部分为海水；

所述稠化剂具体为改性聚丙烯酰胺；其中，所述改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；所述疏水改性单体为十二烷基卤代烷；所述磺酸盐为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；其中，通过所述疏水改性单体的疏水缔合使所述压裂液具有疏水基团的憎水作用，获得良好的增黏性，提高增黏能力；通过所述共聚，在所述改性聚丙烯酰胺中形成超分子聚集体，增加所述改性聚丙烯酰胺表观分子量，形成三维空间网络结构，从而增强分子结构，获得良好的剪切稀释性，提高所述压裂液抗盐及抗剪切能力；其中，所述超分子聚集体的分子量为400万-600万，故溶胀速度快，能实现所述压裂液的连续混配；

所述交联剂具体为：有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂，所述交联剂的交联条件为pH4-5。

可选的，所述除氧剂为：硫代硫酸钠或亚硫酸钠。

可选的，所述增粘助剂为：十二烷基硫酸钠，以提高所述压裂液的粘度2-5倍。

可选的，100份所述压裂液还包括：0.3-0.5份助排剂，以便于所述压裂液的排出。

可选的，所述助排剂具体为：烷基糖苷非离子表面活性剂，所述表面活性剂为绿色助排剂，用于海上压裂以防止海水污染。

可选的，100份所述压裂液还包括：0.1-0.3份延缓剂，以调节所述压裂液交联的时间。

可选的，所述延缓剂具体为：丙酸。

可选的，所述破胶剂具体为：过硫酸铵及包覆过硫酸铵胶囊。

另一方面，提供了一种海水基压裂液的制备方法，包括：

按重量配比：

称取98.3-99.3份海水加入混调器中；

在所述混调器中加入稠化剂0.3-0.8份，并搅拌；

向所述混调器中依次加入0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂、0.3-0.5份助排剂、0.1-0.3份延缓剂、0.05-0.2份破胶剂和0.1-0.6份交联剂，并搅拌至所述混调器中液面微微突起，得到所述海水基压裂液。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，以海水作为基液，稠化剂改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；通过所述疏水改性单体的疏水缔合使所述压裂液具有疏水基团的憎水作用，获得良好的增黏性，提高增黏能力；进一步，通过所述共聚，形成超分子聚集体，增加所述改性聚丙烯酰胺表观分子量，形成溶液球型空间网络结构，从而增强分子结构，获得良好的剪切稀释性，提高所述压裂液抗盐及抗剪切能力；且由于所述超分子聚集体的分子量大，故溶胀速度快，还能实现所述压裂液的连续混配。

2、本申请实施例提供的海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，设置助排剂为烷基糖苷非离子表面活性剂，所述表面活性剂为绿色助排剂，用于海上压裂能防止海水污染。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，解决了现有技术中的海水基压裂液存在的不能满足连续混配，增黏性能不足，抗盐及抗剪切能力差的技术问题。提供了一种适用于海上油田的增黏性好，抗盐及抗剪切能力强，且能连续混配的压裂液。

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供的技术方案的总体思路如下：

一种海水基压裂液，100份所述压裂液包括的组分及所述组分的重量配比为：

0.3-0.8份稠化剂、0.1-0.6份交联剂、0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂和0.05-0.2份破胶剂，其余全部或部分为海水；

所述稠化剂具体为改性聚丙烯酰胺；其中，所述改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；所述疏水改性单体为十二烷基卤代烷；所述磺酸盐为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；其中，通过所述疏水改性单体的疏水缔合使所述压裂液具有疏水基团的憎水作用，获得良好的增黏性，提高增黏能力；通过所述共聚，在所述改性聚丙烯酰胺中形成超分子聚集体，增加所述改性聚丙烯酰胺表观分子量，形成三维空间网络结构，从而增强分子结构，获得良好的剪切稀释性，提高所述压裂液抗盐及抗剪切能力；其中，所述超分子聚集体的分子量为400万-600万，故溶胀速度快，能实现所述压裂液的连续混配；

所述交联剂具体为：有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂，所述交联剂的交联条件为pH4-5。

通过上述内容可以看出，以海水作为基液，稠化剂改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；通过所述疏水改性单体的疏水缔合使所述压裂液具有疏水基团的憎水作用，获得良好的增黏性，提高增黏能力；进一步，通过所述共聚，形成超分子聚集体，增加所述改性聚丙烯酰胺表观分子量，形成溶液球型空间网络结构，从而增强分子结构，获得良好的剪切稀释性，提高所述压裂液抗盐及抗剪切能力；且由于所述超分子聚集体的分子量大，故溶胀速度快，还能实现所述压裂液的连续混配。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

在本实施例中，提供了一种海水基压裂液，100份所述压裂液包括的组分及所述组分的重量配比为：

0.3-0.8份稠化剂、0.1-0.6份交联剂、0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂和0.05-0.2份破胶剂，其余全部或部分为海水；

所述稠化剂具体为改性聚丙烯酰胺；其中，所述改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；所述疏水改性单体为十二烷基卤代烷；所述磺酸盐为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；其中，通过所述疏水改性单体的疏水缔合使所述压裂液具有疏水基团的憎水作用，获得良好的增黏性，提高增黏能力；通过所述共聚，在所述改性聚丙烯酰胺中形成超分子聚集体，增加所述改性聚丙烯酰胺表观分子量，形成三维空间网络结构，从而增强分子结构，获得良好的剪切稀释性，提高所述压裂液抗盐及抗剪切能力；其中，所述超分子聚集体的分子量为400万-600万，故溶胀速度快，能实现所述压裂液的连续混配；

所述交联剂具体为：有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂，所述交联剂的交联条件为pH4-5。

在本申请实施例中，所述海水基压裂液所需的海水通过过滤可直接使用，节约了淡水资源；不需加入螯合剂、屏蔽剂等添加剂；且稠化剂的溶胀速度快，可实现连续混配；具有良好的耐高温、耐剪切性能，适用于高温油藏压裂施工。

在具体实施过程中，所述三维空间网络结构可以为球形空间网络结构或近似球形空间网络结构。

具体来讲，所述基液以制备形成的所述海水基压裂液的总溶液质量100份计，其中：所述稠化剂占总溶液质量0.3-0.8份，所述助排剂占总溶液质量0.3-0.5份，所述延缓剂占总溶液质量0.1-0.3份，所述除氧剂占总溶液质量0.05-0.1份，所述增粘助剂占总溶液质量0.02-0.05份，其余质量份为过滤后的海水；所述交联剂以制备形成的海水基压裂液的总溶液质量份数计，所述交联剂占总溶液质量0.1-0.6份；所述破胶剂以相对于基液的质量份数计，所述破胶剂占0.05-0.2份。

具体来讲，所述稠化剂为工业级的改性聚丙烯酰胺；所述交联剂为工业级的有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂；所述破胶剂为工业级的过硫酸铵及包覆过硫酸铵胶囊。

在本申请实施例中，所述除氧剂为：硫代硫酸钠或亚硫酸钠。

具体来讲，所述除氧剂为工业级原料。

在本申请实施例中，所述增粘助剂为：工业级的十二烷基硫酸钠，以提高所述压裂液的粘度2-5倍。

在本申请实施例中，100份所述压裂液还包括：

0.3-0.5份助排剂，以便于所述压裂液的排出。

进一步，所述助排剂具体为：工业级的烷基糖苷非离子表面活性剂，所述表面活性剂为绿色助排剂，用于海上压裂以防止海水污染。

在本申请实施例中，100份所述压裂液还包括：

0.1-0.3份延缓剂，以调节所述压裂液交联的时间。

进一步，所述延缓剂具体为：工业级的丙酸。

经验证，所述海水基压裂液和以往的压裂液液相比，能实现以下效果：

1、所述海水基压裂液，不需加入螯合剂、屏蔽剂等添加剂，海水经过滤后可直接用于配制压裂液；成本低，制备方便，节约淡水。

2、所述稠化剂的超分子聚集体的分子量为400万-600万，故溶胀速度快，流动性好，能实现所述压裂液的连续混配。

3、在pH4-5的弱酸-中性条件下交联,解决了碱性植物胶压裂液与Ca²⁺、Mg²⁺混合产生沉淀的问题。

4、优选出的增稠剂和交联剂其交联反应受海水中离子影响程度低，交联性能优于植物胶交联压裂液。

5、在150℃条件170s^-1下剪切120min，海水压裂液粘度达到60mPa·s，适用于高温油藏压裂施工；

6、采用延缓剂，交联时间可调，降低压裂液在管柱中的摩阻，适用于深井大排量压裂施工。

具体来讲，经验证，所述海水基压裂液的性能指标如表1所示：

表1

由表1可见，所述海水基压裂液的性能指标满足要求。

基于同一发明构思，本发明还提供了实施例一中所述海水基压裂液的制备方法，详见实施例二。

实施例二

在本实施例中提供了一种海水基压裂液的制备方法，包括：

按重量配比：

称取98.3-99.3份海水加入混调器中；

在所述混调器中加入稠化剂0.3-0.8份，并搅拌；

向所述混调器中依次加入0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂、0.3-0.5份助排剂、0.1-0.3份延缓剂、0.05-0.2份破胶剂和0.1-0.6份交联剂，并搅拌至所述混调器中液面微微突起，得到所述海水基压裂液。

具体来讲，可以用量筒称取98.4-99.3份过滤海水加入混调器中，调所述混调器电压为50V～55V，再加入稠化剂0.3-0.8份，设置混调器高速搅拌3min；

再依次加入0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂、0.3-0.5份助排剂、0.1-0.3份延缓剂；

接下来，调节电压使混调器的搅拌器转动，直到旋涡底见到搅拌器底端为止，使搅拌器恒速转动。此时，向所述基液中加入0.05-0.2份破胶剂，然后加入0.1-0.6份交联剂，当旋涡消失、液面微微突起时，即得所述海水基压裂液。

将得到的所述海水基压裂液置于恒温箱，在储层温度条件下恒温6h，使所述海水基压裂液在恒温下破胶。

下面提供三个所述海水基压裂液的具体配比和制备方法实例：

1、本实例海水基压裂液的具体配比为：

基液以制备形成的所述海水基压裂液的总溶液质量100份计，其中：过滤后的海水占总溶液质量99.3份，稠化剂占总溶液质量0.3份，除氧剂占总溶液质量0.05份、增粘助剂占总溶液质量0.02份、助排剂占总溶液质量0.3份，延缓剂占总溶液质量0.1份；

破胶剂以相对于基液的总溶液0.05％质量分数计，破胶剂为0.05份。

交联剂以制备形成的所述海水基压裂液的总溶液0.1％质量分数计，交联剂为0.1份。

上述海水基压裂液的具体制备方法为：

基液以所述海水基压裂液的总溶液质量计，用量筒称取99.3份所述总溶液质量份的过滤海水加入混调器中，在混调器低速搅动时，加入0.3份的稠化剂，调电压50V～55V，混调器高速搅拌3min，再依次加入0.05份除氧剂、0.02份增粘助剂、0.3份的助排剂和0.1份的延缓剂。

调节电压使搅拌器转动，直到旋涡底见到搅拌器底端为止，使搅拌器恒速转动。此时向所述基液中加入0.05份所述基液质量份的破胶剂，然后加入0.1份的交联剂，并用秒表记录从交联剂倒入直到旋涡消失、液面微微突起所需时间。当旋涡消失、液面微微突起时，即得所述海水基压裂液。

将所得海水基压裂液置于恒温箱，在100℃温度条件下恒温6h，使所述压裂液在恒温下破胶。

本实例所得压裂液在100℃条件170s^-1下剪切120min，压裂液粘度达到100mPa·s。在100℃温度条件下恒温6h，破胶后破胶液粘度2.07mPa·s，残渣含量58.4mg/L。

2、本实例海水基压裂液的具体配比为：

基液以制备形成的所述海水基压裂液的总溶液质量100份计，其中：过滤后的海水占总溶液质量98.95份，稠化剂占总溶液质量0.45份，除氧剂占总溶液质量0.05份、增粘助剂占总溶液质量0.04份、助排剂占总溶液质量0.4份，延缓剂占总溶液质量0.2份；

破胶剂以相对于基液的总溶液0.1％质量分数计，破胶剂为0.1份；

交联剂以所述海水基压裂液的总溶液质量百分数0.15％计，交联剂占总溶液质量0.15份。

上述海水基压裂液的具体制备方法为：

基液以所述海水基压裂液的总溶液质量计，用量筒称取98.95质量份的过滤海水加入混调器中，在混调器低速搅动时，加入0.45份的稠化剂，调电压50V～55V，混调器高速搅拌3min，再依次加入0.05份除氧剂、0.04份增粘助剂、0.4份助排剂和0.2份延缓剂。

调节电压使搅拌器转动，直到旋涡底见到搅拌器底端为止，使搅拌器恒速转动。此时向所述基液中加入0.1份破胶剂，然后加入0.15份的交联剂，并用秒表记录从交联剂倒入直到旋涡消失、液面微微突起所需时间。当旋涡消失、液面微微突起时，即得所述海水基压裂液。

将所得海水基压裂液置于恒温箱，在120℃温度条件下恒温6h，使所述压裂液在恒温下破胶。

本实例所得海水基压裂液在120℃条件170s^-1下剪切120min，压裂液粘度达到90mPa·s。在120℃温度条件下恒温6h，破胶后破胶液粘度1.93mPa·s，残渣含量60.1mg/L。

3、本实例海水基压裂液的具体配比为：

基液以制备形成的所述海水基压裂液的总溶液质量100份计，其中：过滤的海水占总溶液质量98.4份，稠化剂占总溶液质量0.8份，除氧剂占总溶液质量0.1份、增粘助剂占总溶液质量0.04份、助排剂占总溶液质量0.5份，延缓剂占总溶液质量0.3份；

交联剂以所述海水基压裂液的总溶液质量100份计，其中：交联剂占总溶液质量0.6％，为0.6份；

破胶剂以相对于基液的质量分数0.2％计，破胶剂占0.2份。

上述海水基压裂液的具体制备方法为：

基液以所述海水基压裂液的总溶液质量计，用量筒称取98.4份所述总溶液质量份的过滤海水加入混调器中，在混调器低速搅动时，加入0.8份的稠化剂，调电压50V～55V，混调器高速搅拌3min，再依次加入0.1份除氧剂、0.04份增粘助剂、0.5份的助排剂、0.3份的延缓剂。

调节电压使搅拌器转动，直到旋涡底见到搅拌器底端为止，使搅拌器恒速转动。此时向所述基液中加入0.2份所述基液质量份的破胶剂，然后加入0.6份的交联剂，并用秒表记录从交联剂倒入直到旋涡消失、液面微微突起所需时间。当旋涡消失、液面微微突起时，即得所述海水基压裂液。

本实例所得海水基压裂液体系在150℃条件170s^-1下剪切120min，压裂液粘度达到60mPa·s。在150℃温度条件下恒温6h，破胶后破胶液粘度1.87mPa·s，残渣含量61.3mg/L。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，以海水作为基液，稠化剂改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；通过所述疏水改性单体的疏水缔合使所述压裂液具有疏水基团的憎水作用，获得良好的增黏性，提高增黏能力；进一步，通过所述共聚，形成超分子聚集体，增加所述改性聚丙烯酰胺表观分子量，形成三维空间网络结构，从而增强分子结构，获得良好的剪切稀释性，提高所述压裂液抗盐及抗剪切能力；且由于所述超分子聚集体的分子量大，故溶胀速度快，还能实现所述压裂液的连续混配。

2、本申请实施例提供的海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，设置助排剂为烷基糖苷非离子表面活性剂，所述表面活性剂为绿色助排剂，用于海上压裂能防止海水污染。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种海水基压裂液，其特征在于，100份所述压裂液包括的组分及所述组分的重量配比为：

0.3-0.8份稠化剂、0.1-0.6份交联剂、0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂和0.05-0.2份破胶剂，其余全部或部分为海水；

所述稠化剂具体为改性聚丙烯酰胺；其中，所述改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；所述疏水改性单体为十二烷基卤代烷；所述磺酸盐为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；其中，所述共聚在所述改性聚丙烯酰胺中形成超分子聚集体，所述超分子聚集体的分子量为400万-600万；

所述交联剂具体为：有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂，所述交联剂的交联条件为pH4-5；

所述增粘助剂为：十二烷基硫酸钠，以提高所述压裂液的粘度2-5倍；

100份所述压裂液还包括：0.3-0.5份助排剂，所述助排剂具体为：烷基糖苷非离子表面活性剂；

100份所述压裂液还包括：0.1-0.3份延缓剂，所述延缓剂具体为：丙酸。

2.如权利要求1所述的压裂液，其特征在于，所述除氧剂为：硫代硫酸钠或亚硫酸钠。

3.如权利要求1所述的压裂液，其特征在于，所述破胶剂具体为：过硫酸铵及包覆过硫酸铵胶囊。

4.一种海水基压裂液的制备方法，其特征在于，包括：

按重量配比：

称取98.3-99.3份海水加入混调器中；

在所述混调器中加入稠化剂0.3-0.8份，并搅拌；

向所述混调器中依次加入0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂、0.3-0.5份助排剂、0.1-0.3份延缓剂、0.05-0.2份破胶剂和0.1-0.6份交联剂，并搅拌至所述混调器中液面微微突起，得到所述海水基压裂液；

所述稠化剂具体为改性聚丙烯酰胺；其中，所述改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成；所述疏水改性单体为十二烷基卤代烷；所述磺酸盐为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；其中，所述共聚在所述改性聚丙烯酰胺中形成超分子聚集体，所述超分子聚集体的分子量为400万-600万；

所述交联剂具体为：有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂，所述交联剂的交联条件为pH4-5；

所述增粘助剂为：十二烷基硫酸钠，以提高所述压裂液的粘度2-5倍；

100份所述压裂液还包括：0.3-0.5份助排剂，所述助排剂具体为：烷基糖苷非离子表面活性剂；

100份所述压裂液还包括：0.1-0.3份延缓剂，所述延缓剂具体为：丙酸。