CN105733549A - 一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，由以下重量百分比的原材料组成，胶束调节剂1％～3％，胶束促进剂1％～4％，有机破胶剂1％～2％，表面活性剂5％～8％，其余为海水。本发明提供的这种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其增稠性能是通过特殊改性的表面活性剂丙烯酰胺烷基多苷和海水来实现。当其溶于盐水中，特定结构的表面活性剂分子在胶束调节剂和胶束促进剂的作用下能够快速形成一种类似于高分子线团结构的胶束，这种相互缠绕的网状结构胶束完全不同于常规的球状或棒状胶束结构，其具有一定的抗扭曲能力，使得压裂液体系具有更高的粘度和强度，从而使液体具有更加优良的耐温性能与携砂性能。

Description

一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液及制备方法

技术领域

本发明属于海水基表面活性剂压裂液技术领域，具体涉及一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液及制备方法，用于海洋高温油气藏的压裂施工。

背景技术

近年来，随着海上勘探区域的不断扩大，低渗透储层逐渐增多，油气田开发中水力压裂增产措施逐渐得到广泛应用并且施工规模逐渐扩大。但是，目前海上压裂所用的液体体系均为淡水压裂液体系，而平台由于淡水稀少，需从陆地运送，存在路途遥远、成本高、影响施工进度等缺点，同时海上平台空间有限也限制了施工规模的进一步扩大；而海水资源丰富，利用海水实现连续混配压裂施工，工序简单、成本低，既节省了海上平台施工的空间，又能够降低施工成本，加快施工进度，具有显著的技术与经济优势。因此该海水基高温表面活性剂压裂液尤其适用于海洋油气井的大规模压裂改造，如水平井分段压裂、体积压裂等。

表面活性剂压裂液配制简单，施工简便，液体可以通过表面活性剂的胶束结构自动成胶、破胶，施工后返排迅速，返排率高，并且无固相残渣，对地层伤害小，属于环保型压裂液。因此，近年来在油气藏改造中逐渐得到了广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对海上平台使用淡水配制压裂液实施大规模水力压裂存在施工工序复杂、成本高、施工进度慢等缺点，为海洋高温油气藏压裂提供一种海水基表面活性剂压裂液，使压裂工序简化、成本降低，能够有效加快施工进度，并且高矿化度的海水可有效抑制储层粘土矿物的膨胀。

为此，本发明提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，由以下重量百分比的原材料组成，胶束调节剂1％～3％，胶束促进剂1％～4％，有机破胶剂1％～2％，表面活性剂5％～8％，其余为海水。

一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，由以下重量百分比的原材料组成，胶束调节剂3％，胶束促进剂4％，有机破胶剂2％，表面活性剂8％，其余为海水。

所述胶束调节剂由以下体积百分比的组分组成，柠檬酸30％、醋酸30％、衣康酸25％、琥珀酸15％。

所述胶束促进剂由以下体积百分比的组分组成，丙三醇65％、异丁醇30％、丙烯醇5％。

所述有机破胶剂由以下体积百分比的组分组成，为异丁烷45％、丁醇40％、甲酸异丁酯15％。

所述表面活性剂为丙烯酰胺烷基多苷。

所述表面活性剂丙烯酰胺烷基多苷分子量为4000-7000。

该表面活性剂压裂液粘度在30mPa.s以上。

本发明还提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，取配方量为1％～3％的胶束调节剂、1％～4％的胶束促进剂和1％～2％的有机破胶剂与海水混合；

步骤二，取配方量为5％～8％的表面活性剂加入到上述海水中并快速搅拌，即可形成高温海水基表面活性剂压裂液。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其增稠性能是通过特殊改性的表面活性剂丙烯酰胺烷基多苷和海水来实现。当其溶于盐水中，特定结构的表面活性剂分子在胶束调节剂和胶束促进剂的作用下能够快速形成一种类似于高分子线团结构的胶束，这种相互缠绕的网状结构胶束完全不同于常规的球状或棒状胶束结构，其具有一定的抗扭曲能力，使得压裂液体系具有更高的粘度和强度，从而使液体具有更加优良的耐温性能与携砂性能。

本发明与传统的海水基压裂液相比有如下特点：

1.本发明所涉及的高温海水基表面活性剂压裂液与常规的海水基胍胶压裂液和聚合物压裂液不同，不需要添加助排剂、粘土稳定剂等常规压裂液添加剂，而且可以自动成胶、破胶，液体配制简单，施工简便；同时，该高温海水基表面活性剂压裂液在地层遇油或者经地层水充分稀释后可自动破胶，或者通过添加有机破胶剂实现快速破胶，从而实现压后快速返排，返排率高且无固相残渣，可以大幅降低压裂液对储层造成的伤害；

2.本发明所涉及的海水基高温表面活性剂压裂液使用经过特殊改性的高分子表面活性剂材料-丙烯酰胺烷基多苷，经过改性后所具有的特殊结构使其具有超强的抗盐能力，当其溶解于矿化度达35000mg/L的海水中，特定结构的表面活性剂分子在胶束调节剂和胶束促进剂的作用下能够形成一种类似于高分子线团结构的胶束，这种互相缠绕的网状结构胶束完全不同于常规的球状或棒状胶束结构，具有一定的抗扭曲能力，使压裂液具有更高的粘度和强度，从而使压裂液体系具有更加优良的耐温耐剪切性能和携砂性能，该压裂液体系在120℃、170s^-1下，连续剪切90min粘度保持在30mPa.s以上(高于粘弹性表面活性剂的行业标准值20mPa.s)，从而可以广泛应用于海洋高温油气藏的大规模压裂施工。

3.本发明所涉及的海水基高温表面活性剂压裂液可以通过向海水中添加不同量的胶束调节剂和胶束促进剂来调节表面活性剂的成胶时间，实现连续混配。因此，特别适用于海洋平台进行高温油气藏的大规模压裂施工；同样也适用于我国中西部淡水缺乏、压裂液配制水矿化度高的地区进行油气井压裂，尤其适用于油气井大规模压裂改造，如水平井分段压裂、体积压裂等，能够大幅节约施工成本、缩短施工周期，具有巨大的技术与经济优势。

综合性能评价表明，该压裂液体系具有可用海水配制、可实现连续混配、耐高温、易破胶、低伤害、携砂能力强、延迟时间可控等特点。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例1压裂液耐温耐剪切实验结果(100℃)；

图2是本发明实施例2压裂液耐温耐剪切实验结果(100℃)；

图3是本发明实施例3压裂液耐温耐剪切实验结果(100℃)；

图4是本发明实施例3压裂液现场应用实施压裂施工的特征曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，由以下重量百分比的原材料组成，胶束调节剂1％～3％，胶束促进剂1％～4％，有机破胶剂1％～2％，表面活性剂5％～8％，其余为海水。

实施例1：

本实施例提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，取配方量为1％的胶束调节剂、2％的胶束促进剂和1％的有机破胶剂与海水混合；

步骤二，取配方量为5％的表面活性剂加入到上述海水中并快速搅拌，即可形成高温海水基表面活性剂压裂液。

向海水中添加配方量为5％的表面活性剂、2％的胶束调节剂和1％的胶束促进剂，快速搅拌下形成海水基压裂液。该压裂液具有良好的耐温耐剪切性能，在100℃、170s^-1下连续剪切90min粘度保持在30mPa.s以上，其流变曲线如图1所示。

加入1％的有机破胶剂，在100℃静态条件下1h彻底破胶水化。

实施例2：

本实施例提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，取配方量为2％的胶束调节剂、3％的胶束促进剂和2％的有机破胶剂与海水混合；

步骤二，取配方量为7％的表面活性剂加入到上述海水中并快速搅拌，即可形成高温海水基表面活性剂压裂液。

表面活性剂压裂液耐温耐剪切性能室内测试：

向海水中添加质量分数为7％的表面活性剂、3％的胶束调节剂和2％的胶束促进剂，快速搅拌下形成海水基压裂液。该压裂液具有良好的耐温耐剪切性能，在110℃、170s^-1下连续剪切90min粘度保持在30mPa.s以上，其流变曲线如图2所示。

加入2％的有机破胶剂，在110℃静态条件下1h彻底破胶水化。

实施例3：

本实施例提供了一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，取配方量为3％的胶束调节剂、4％的胶束促进剂和2％的有机破胶剂与海水混合；

步骤二，取配方量为8％的表面活性剂加入到上述海水中并快速搅拌，即可形成高温海水基表面活性剂压裂液。

表面活性剂压裂液耐温耐剪切性能室内测试：

向海水中添加质量分数为8％的表面活性剂、3％的胶束调节剂和4％的胶束促进剂，快速搅拌下形成海水基压裂液。该压裂液具有良好的耐温耐剪切性能，在120℃、170s^-1下连续剪切90min粘度保持在30mPa.s以上，其流变曲线如图3所示。

加入2％的有机破胶剂，在120℃静态条件下2h彻底破胶水化。

实施例4：

将实施例3配制的表面活性剂压裂液体系在东海试验井进行施工应用，与采用其它改造方式改造的同一区块邻井相比取得了良好的增产改造效果，结果如图4、表1所示。

表1试验井1与邻井改造效果对比

试验井1：井深3000～3200m，储层温度110℃。

其中，实施例1中海水为1号海水，实施例2和实施例3中海水为2号海水，室内使用离子分析仪ICS-5000分别对1号海水和2号海水进行了离子分析，海水中具体离子种类及含量见表2所示。

表2海水离子组分分析结果(mg/L)

离子种类	1号水样(东海取)	2号水样(南海取)
			氯离子	19437.668	19489.6
碳酸根	0	69.406
			碳酸氢根	292.585	59.091
硫酸根	2575.466	2502.246
			总铁	0.206	0.347
钙离子	650.059	640.328
			镁离子	1221.527	1185.107
钡锶离子	0	0
			钾钠离子	10850.47	10895.187
pH值	8	9.34
			总矿化度	35027.98	34841.32

以上各实施例中表面活性剂为丙烯酰胺烷基多苷，相对分子质量为4000-7000，生产厂家为宁波永宁化工科技有限公司。丙烯酰胺烷基多苷具有超强的抗盐能力，当其溶解于矿化度达35000mg/L的海水中，特定结构的表面活性剂分子在胶束调节剂和胶束促进剂的作用下能够形成一种类似于高分子线团结构的胶束，这种互相缠绕的网状结构胶束完全不同于常规的球状或棒状胶束结构，具有一定的抗扭曲能力，从而使压裂液具有更高的粘度和强度，使压裂液体系具有更加优良的耐温耐剪切性能与携砂性能，该压裂液体系在120℃、170s^-1下，连续剪切90min粘度保持在30mPa.s以上(高于粘弹性表面活性剂的行业标准值20mPa.s)，从而可以广泛应用于海洋高温油气藏的大规模压裂施工。

胶束调节剂由以下体积百分比的组分组成，柠檬酸30％、醋酸30％、衣康酸25％、琥珀酸15％。可以通过调节表面活性剂胶束上基团的电性使胶束在高矿化度的环境下保持足够的稳定性。

胶束促进剂由以下体积百分比的组分组成，丙三醇65％、异丁醇30％、丙烯醇5％。可以通过调节表面活性剂分子的排列方向而大大缩短该改性表面活性剂在海水中充分分散并形成高强度胶束的时间。

有机破胶剂由以下体积百分比的组分组成，为异丁烷45％、丁醇40％、甲酸异丁酯15％。该有机破胶剂针对具有特殊分子结构的改性高分子表面活性剂-丙烯酰胺烷基多苷配制，可以大幅缩短该高温海水基表面活性剂压裂液体系的破胶时间。该压裂液体系在120℃的静态条件下，2h内即可彻底破胶水化，从而实现压后快速返排，返排率高且无固相残渣，可以大幅降低压裂液对储层的伤害。

本发明提供的高温海水基表面活性剂压裂液与常规的海水基胍胶压裂液和聚合物压裂液不同，不需要添加助排剂、粘土稳定剂等常规压裂液添加剂，而且可以自动成胶、破胶，液体配制简单，施工简便。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的测试方法属本行业的公知常识，这里不一一叙述。

Claims (9)

1.一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：由以下重量百分比的原材料组成，胶束调节剂1％～3％，胶束促进剂1％～4％，有机破胶剂1％～2％，表面活性剂5％～8％，其余为海水。

2.据权利要求1所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：由以下重量百分比的原材料组成，胶束调节剂3％，胶束促进剂4％，有机破胶剂2％，表面活性剂8％，其余为海水。

3.根据权利要求1所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：所述胶束调节剂由以下体积百分比的组分组成，柠檬酸30％、醋酸30％、衣康酸25％、琥珀酸15％。

4.根据权利要求1所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：所述胶束促进剂由以下体积百分比的组分组成，丙三醇65％、异丁醇30％、丙烯醇5％。

5.根据权利要求1所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：所述有机破胶剂由以下体积百分比的组分组成，为异丁烷45％、丁醇40％、甲酸异丁酯15％。

6.根据权利要求1所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：所述表面活性剂为丙烯酰胺烷基多苷。

7.根据权利要求6所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：所述表面活性剂丙烯酰胺烷基多苷分子量为4000-7000。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液，其特征在于：该表面活性剂压裂液粘度在30mPa.s以上。

9.根据权利要求1所述的一种适用于海洋高温油气藏压裂用表面活性剂压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，取配方量为1％～3％的胶束调节剂、1％～4％的胶束促进剂和1％～2％的有机破胶剂与海水混合；

步骤二，取配方量为5％～8％的表面活性剂加入到上述海水中并快速搅拌，即可形成高温海水基表面活性剂压裂液。