CN105368436B - 一种小分子清洁压裂液及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种小分子清洁压裂液及其制备方法与应用。该压裂液的组成包括增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂、无机盐和水；其中，所述增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂和无机盐均是由分子量小于500，分子动力学直径小于60nm的物质组成的；所述增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂、无机盐和水的质量比为(0.8‑3.5)：(0.01‑0.05)：(1.0‑3.0)：(0.4‑1.5)：(0.1‑0.8)：100；本发明还提供了一种制备该压裂液的方法：将无机盐溶于水中；将增稠剂、助剂和助溶剂混合；将增稠剂溶液加入到盐溶液中后冷却至室温，加入激活剂后于室温下陈化，得到小分子清洁压裂液。本发明提供的压裂液具有耐温范围广、剪切性好、成本低和制备简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种压裂液，特别涉及一种用于致密油层压裂的小分子清洁压裂液。
背景技术
随着世界能源需求的急剧增加，非常规油气资源越来越受到重视，致密油藏属于非常规油藏，其具有油气大面积连续分布，孔隙度小于10％，渗透率一般小于0.1mD，含油面积大于1×104km2的特点，致密油被公认为是未来油气增储上产的重要接替资源，正是由于这个原因，近年来致密油的开发受到广泛关注，成为我国乃至全世界油气资源开发的主题。
虽然致密油气资源丰富，但是一直不能有效开发利用，主要是因为致密砂岩的孔喉直径非常细小(为纳米级)，使用常规的大分子瓜尔胶压裂液往往会对储层造成伤害，主要表现为三个方面：大分子物质吸附滞留堵塞储层流体渗流通道、压裂液残渣堵塞支撑裂缝、滤饼会对裂缝的壁面形成伤害。
目前，很多种类型的清洁压裂液已被开发并应用，但它们并没有注重压裂液分子尺寸的大小，且大多价格昂贵、选料单一、不耐温(80％以上的致密油藏温度都在80-100℃范围内，而常规的压裂液体系耐温性能达不到致密油田的温度要求)。
因此，提供一种能够应用于致密油层压裂的小分子清洁压裂液成为本领域亟待解决的问题之一。
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小分子清洁压裂液，该压裂液体系中不含有高分子，其是由分子量小于500、分子动力学直径小于60nm的小分子物质组成的，具有较高的表观粘度，能够携砂，且破胶彻底，基本无残渣，属于清洁压裂液；此外，该压裂液与地层的配伍性好，能够满足油气田现场对压裂液的要求。
为达到上述目的，本发明提供了一种小分子清洁压裂液，该压裂液的组成包括增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂、无机盐和水；其中，
所述增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂和无机盐均是由分子量小于500、分子动力学直径小于60nm的物质组成的；
以重量比计算，所述增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂、无机盐和水的比值为(0.8-3.5)：(0.01-0.05)：(1.0-3.0)：(0.4-1.5)：(0.1-0.8)：100。
本发明提供的压裂液体系中不含有高分子物质，其是由分子量小于500、分子动力学直径小于60nm的小分子物质组成的，因而该压裂液能够自由进出孔喉，不会造成孔喉的堵塞，克服了传统大分子瓜尔胶压裂液在使用时产生的大分子物质吸附滞留堵塞储层流体的渗流通道、压裂液残渣堵塞支撑裂缝等一系列问题。
在上述压裂液中，优选地，所述增稠剂包括单长链烷基季铵盐和/或双长链烷基季铵盐中的一种或几种的组合，增稠剂的链长越长，支链越多，其粘弹性能就越好；在满足分子量小于500、分子动力学直径小于60nm的条件下，更优选地，所述增稠剂包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二十二烷基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基溴化铵中的任意一种或几种的组合；进一步优选地，所述增稠剂包括十八烷基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵中的一种或几种的组合。
在上述压裂液中，优选地，其中：所述助剂包括非离子表面活性剂；更优选地，所述非离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚；进一步优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)。
在上述压裂液中，优选地，所述助溶剂包括醇；更优选地，所述醇包括乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种。
本发明提供的技术方案将小分子量的聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)与增稠剂进行复配，能够显著增加增稠剂的粘弹性，从而显著提高整个压裂液体系的耐温性能；此外，本发明提供的技术方案通过向压裂液体系中加入小分子量的醇，不仅提高了增稠剂的溶解性，并且进一步提高了整个压裂液体系的耐温性和抗剪切性能。
在上述压裂液中，优选地，所述激活剂包括水杨酸钠或4-甲基-2-羟基苯甲酸钠。
在上述压裂液中，优选地，所述无机盐包括氯化钾。
常规使用的氯化钠存在易离子化的问题，当浓度较低时会使粘土膨胀、分散、迁移；而浓度较高时，虽然能够暂时防止粘土膨胀、分散、迁移，但易于被其它离子置换，本发明采用氯化钾，一方面可以防止粘土膨胀，另一方面它还能够提高压裂液的粘度。
本发明还提供了一种制备上述压裂液的方法，其包括以下步骤：
a、将无机盐溶于水中，得到盐溶液；
b、将增稠剂、助剂和助溶剂混合，得到增稠剂溶液；
c、在预定温度下，将步骤b所述的增稠剂溶液加入到步骤a所述的盐溶液中，搅拌均匀后冷却至室温；再加入激活剂并搅拌，然后于20-40℃下陈化10-24小时，得到小分子清洁压裂液。
在上述方法中，优选地，所述预定温度为45-70℃。
本发明还提供了上述压裂液在致密油藏中的应用。
在上述应用中，优选地，小分子清洁压裂液在应用时，致密油藏的地层温度不超过100℃；更优选为80-100℃。
本发明的有益效果：
①本发明提供的清洁压裂液，由于其是由小分子量的物质组成的，因而压裂液能够自由进出储层的孔喉，不会像传统大分子瓜尔胶压裂液那样造成孔喉的堵塞；
②本发明提供的小分子清洁压裂液破胶彻底、无残渣，且滤失量小、对储层无害，能够有效避免传统大分子瓜尔胶及其改性产品制得的压裂液对储层裂缝的导流能力造成的伤害；
③传统的压裂液耐温性能差，多数只适用于低温油藏，而本发明提供的压裂液能够在60-100℃的油藏使用，并且剪切1小时后其粘度仍可以保持在45mPa.s左右；与此同时，与传统压裂液相比，本发明提供的压裂液成本低、配制简单。
附图说明
图1为实施例1提供的小分子清洁压裂液在剪切强度为170s-1下的粘温曲线；
图2为实施例1提供的小分子清洁压裂液在100℃，170s-1下的耐温抗剪切特性曲线。
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小分子清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
常温下，配制含0.5wt％氯化钾的水溶液200mL；
将1.6g十八烷基三甲基氯化铵和0.04g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3)溶于4g异丙醇中，混合均匀后得到增稠剂溶液；
在50℃恒温条件下，将增稠剂溶液加入到所配制的氯化钾水溶液中，持续搅拌，形成均匀的混合溶液，然后冷却至室温；
最后向上述混合溶液中加入1.0g水杨酸钠，搅拌直至形成均匀冻胶，于35℃下陈化24h后得到小分子清洁压裂液。
本实施例提供的小分子清洁压裂液在170s-1下的粘温曲线如图1所示，在100℃、170s-1下的耐温抗剪切特性曲线如图2所示。
由图1可以看出，随温度的升高，小分子清洁压裂液的粘度有所下降，但当温度达到100℃时，其粘度仍然在50mPa·s以上，说明本发明提供的小分子清洁压裂液具有较好的耐温性；由图2可以看出100℃剪切60min后，小分子清洁压裂液的粘度仍保持在45mPa·s左右，说明本发明提供的小分子清洁压裂液具有良好的耐剪切性能。
对比例1
本实施例提供了一种瓜尔胶压裂液的常规制备方法，其包括以下步骤：
在烧杯中加入989mL水和10g氯化钾，之后在搅拌状态下加入3g改性羟丙基瓜尔胶，高速搅拌10min，完成基液的配制；
取上述配制的基液100mL，在搅拌状态下加入0.35mL有机硼交联剂，继续搅拌1min后，形成能挑挂的冻胶。
将实施例1提供的小分子清洁压裂液用3倍体积的水稀释后，静置30min，压裂液完全破胶，基本无残渣，破胶后的粘度小于5mPa·s；而由对比例1提供的常规瓜尔胶压裂液在使用过硫酸铵破胶2h后，仍可见细小残渣，破胶后的粘度大于15mPa·s；对比结果说明：本发明所提供的小分子清洁压裂液与传统瓜尔胶压裂液相比，具有更易破胶、且破胶彻底、残渣少的优点。
实施例2
本实施例提供了一种小分子清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
常温下，配制含0.6wt％氯化钾的水溶液200mL；
将3.6g十八烷基三甲基氯化铵和0.06g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3)溶于4g异丙醇中，混合均匀后得到增稠剂溶液；
在50℃恒温条件下，将增稠剂溶液加入到所配制的氯化钾水溶液中；持续搅拌，形成均一的混合溶液，然后冷却至室温；
最后向上述混合溶液中加入2.0g水杨酸钠，搅拌直至形成均匀冻胶，于室温下陈化24h得到小分子清洁压裂液。
实施例3
本实施例提供了一种小分子清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
常温下，配制含0.6wt％氯化钾的水溶液200mL；
将5.6g二十二烷基三甲基氯化铵和0.07g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3)溶于6g异丙醇中，混合均匀后得到增稠剂溶液；
在恒温50℃条件下，将增稠剂溶液加入到所配制的氯化钾水溶液中，持续搅拌，形成均一的混合溶液，然后冷却至室温；
最后向上述混合溶液中加入2.3g水杨酸钠，搅拌直至形成均匀冻胶，于室温下陈化24h得到小分子清洁压裂液。
Claims (6)
1.一种小分子清洁压裂液，该压裂液的组成包括增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂、无机盐和水；其中，
所述增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂和无机盐均是由分子量小于500、分子动力学直径小于60nm的物质组成的；
以重量比计算，所述增稠剂、助剂、助溶剂、激活剂、无机盐和水的比值为(0.8-3.5)：(0.01-0.05)：(1.0-3.0)：(0.4-1.5)：(0.1-0.8)：100；其中，
所述增稠剂包括十八烷基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵中的一种或几种的组合；
所述助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3；
所述助溶剂包括乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种；
所述激活剂包括水杨酸钠或4-甲基-2-羟基苯甲酸钠；
所述无机盐包括氯化钾。
2.一种制备权利要求1所述的压裂液的方法，其包括以下步骤：
a、将无机盐溶于水中，得到盐溶液；
b、将增稠剂、助剂和助溶剂混合，得到增稠剂溶液；
c、在预定温度下，将步骤b所述的增稠剂溶液加入到步骤a所述的盐溶液中，搅拌均匀后冷却；再加入激活剂并搅拌，然后陈化10-24小时，得到小分子清洁压裂液。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：在步骤c中，所述预定温度为45-70℃。
4.权利要求1所述的小分子清洁压裂液在致密油藏中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其中：小分子清洁压裂液在应用时，致密油藏的地层温度不超过100℃。
6.根据权利要求5所述的应用，其中：小分子清洁压裂液在应用时，致密油藏的地层温度为80-100℃。
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