CN105985763B - 一种低胍胶浓度的加重压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低胍胶浓度的加重压裂液，属于石油化工领域。该压裂液包括以下重量百分含量的组分：0.2％‑0.45％的羟丙基胍胶、20％‑45％的加重剂、0.05％‑0.15％的杀菌剂、0.5％‑1％的防膨剂、0.12％‑0.2％的碳酸钠、0.3％‑0.6％的pH值调节剂、0.5％‑0.8％的助排剂；0.5％‑2.0％氯化钾、0‑0.1％的温度稳定剂、0.5％‑0.8％的交联剂、0.001％‑0.01％的破胶剂、余量为水，其中该有机硼交联剂通过如下制备方法制备：向30‑50wt％的水中加入10‑16wt％的丙三醇，混合均匀后，在搅拌条件下缓慢加入15‑25wt％的硼砂，混合均匀后，再加入10‑17wt％的葡萄糖酸钠和3‑7wt％的乳酸钠。然后在40‑60℃的反应釜中搅拌1‑3小时后，再加入氢氧化钠调节体系pH为7，得到该有机硼交联剂。本发明提供的加重压裂液胍胶用量低、易破胶返排，能有效降低井口施工压力，具有优良的加重压裂液性能。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种低胍胶浓度的加重压裂液。
背景技术
随着勘探开发和钻井技术的发展，深井超深井的钻成率越来越高，而储层改造工作也随之不断面临“异常高压”的挑战。针对深井超深井以及异常高压、异常高应力、致密储层井的储层改造，由于施工时井口压力较高，往往受到压裂设备和井口承压限制，从而无法有效压裂地层或让地层吸液，进而导致施工失败。为了解决这一问题，现有技术通常采用盐类加重压裂液使液柱压力增加，从而降低井口施工压力。所以，有必要提供一种能有效降低井口施工压力的加重压裂液。
举例来说，CN102676148A提供了一种高密度低摩阻压裂液，其组分及重量百分比如下：加重剂硝酸钠20-46.5％、增稠剂羟丙基胍胶0.4-0.6％、助排剂Gemini表面活性剂0.4-1.0％、pH调节剂0.1-0.3％、杀菌剂十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵0.1-0.3％、粘土稳定剂聚季铵盐0.5-1.0％、温度稳定剂有机胺复合物0.5-1.0％、其余为水。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的高温加重压裂液中胍胶和温度稳定剂的含量较高，易造成压裂液破胶困难，且提高压裂液返排难度。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种易破胶、易返排的低胍胶浓度的加重压裂液。具体技术方案如下：
一种低胍胶浓度的加重压裂液，包括以下重量百分比的组分：0.2％-0.45％的羟丙基胍胶、20％-45％的加重剂、0.05％-0.15％的杀菌剂、0.5％-1％的防膨剂、0.12％-0.2％的碳酸钠、0.3％-0.6％的pH值调节剂、0.5％-0.8％的助排剂；0.5％-2.0％的氯化钾、0-0.1％的温度稳定剂、0.5％-0.8％的有机硼交联剂、0.001％-0.01％的破胶剂、余量为水；
所述有机硼交联剂通过如下制备方法制备：向30-50wt％的水中加入10-16wt％的丙三醇，混合均匀后，在搅拌条件下缓慢加入15-25wt％的硼砂，混合均匀后，再加入10-17wt％的葡萄糖酸钠和3-7wt％的乳酸钠，然后在40-60℃的反应釜中搅拌1-3小时后，再加入氢氧化钠调节体系pH为7，得到所述有机硼交联剂。
作为优选，所述加重压裂液包括以下重量百分比的组分：0.3％的羟丙基胍胶、32％的加重剂、0.1％的杀菌剂、1％的防膨剂、0.16％的碳酸钠、0.3％的pH值调节剂、0.5％的助排剂；0.8％的氯化钾、0.6％的有机硼交联剂、0.006％的破胶剂、余量为水。
具体地，所述加重剂选自硝酸钠、氯化钠、LHW-1加重剂中的至少一种。
具体地，所述杀菌剂为甲醛。
具体地，所述防膨剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。
具体地，所述pH值调节剂为质量分数为13-16％的氢氧化钠溶液。
具体地，所述助排剂选自烷基磺酸盐和/或烷基苯磺酸盐。
具体地，所述温度稳定剂选自硫代硫酸钠和/或三乙醇胺。
具体地，所述破胶剂选自胶囊破胶剂、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的低胍胶浓度的加重压裂液，所用胍胶、破胶剂和温度稳定剂的含量均较低，通过上述重量配比下各组分的协同复配作用，使该加重压裂液的耐受温度可达180℃，密度可加重至1.365g/cm3，90min时即可破胶至5mPa.s以下，具有优良的加重压裂性能。可见，本发明实施例提供的加重压裂液特别适用于异常高压、超深致密储层的改造，能显著降低施工井口压力。而且，该加重压裂液易破胶返排，对地层伤害小，成本低廉，具有很好的高温携砂能力，市场推广价值较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的加重压裂液在120℃以及170S-1的剪切速率下的耐温耐剪切曲线示意图；
图2是本发明实施例2提供的加重压裂液在140℃以及170S-1的剪切速率下的耐温耐剪切曲线示意图；
图3是本发明实施例3提供的加重压裂液在170℃以及170S-1的剪切速率下的耐温耐剪切曲线示意图；
图4是本发明实施例4提供的加重压裂液在180℃以及170S-1的剪切速率下的耐温耐剪切曲线示意图。
附图标记分别表示：
1 表观粘度曲线，
2 温度曲线，
3 剪切速率曲线。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种低胍胶浓度的加重压裂液，包括以下重量百分含量的组分：0.2％-0.45％的羟丙基胍胶、20％-45％的加重剂、0.05％-0.15％的杀菌剂、0.5％-1％的防膨剂、0.12％-0.2％的碳酸钠、0.3％-0.6％的pH值调节剂、0.5％-0.8％的助排剂；0.5％-2.0％的氯化钾、0-0.1％的温度稳定剂、0.5％-0.8％的有机硼交联剂、0.001％-0.01％的破胶剂、余量为水；
其中，所述有机硼交联剂通过如下制备方法制备：向30-50wt％的水中加入10-16wt％的丙三醇，混合均匀后，在搅拌条件下缓慢加入15-25wt％的硼砂，混合均匀后，再加入10-17wt％的葡萄糖酸钠和3-7wt％的乳酸钠，然后在40-60℃的反应釜中搅拌1-3小时后，再加入氢氧化钠调节体系pH为7，得到所述有机硼交联剂。
本发明实施例提供的低胍胶浓度的加重压裂液，所用胍胶、破胶剂和温度稳定剂的含量均较低，通过上述重量配比下各组分的协同复配作用，尤其在通过上述方法制备得到的有机硼交联剂的作用下，赋予该加重压裂液优异的加重功能，使该加重压裂液的耐受温度可达180℃，密度可加重至1.365g/cm3，90min时即可破胶至5mPa.s以下，对于提高加重压裂液的密度，进而降低井口施工压力具有重要的意义。可见，本发明实施例提供的加重压裂液特别适用于异常高压、超深致密储层的改造，能显著降低施工井口压力。而且，该加重压裂液易破胶返排，对地层伤害小，成本低廉，具有很好的高温携砂能力，市场推广价值较高。更具体地，本发明实施例提供的通过上述方法制备得到的有机硼交联剂，能与半乳甘露聚糖中的邻位羟基发生交联。通过采用屏蔽技术延缓释放，实现动态下增加交联剂用量，从而增加动态下再交联的几率，从而有效提高加重压裂液的密度。
进一步地，本发明实施例提供了一种具有优选配比加重压裂液，其包括以下重量百分含量的组分：0.3％的羟丙基胍胶、32％的加重剂、0.1％的杀菌剂、1％的防膨剂、0.16％的碳酸钠、0.3％的pH值调节剂、0.5％的助排剂；0.8％的氯化钾、0.7％的有机硼交联剂、0.006％的破胶剂、余量为水。
本领域技术人员可以理解的是，上述的“加重剂”、“杀菌剂”、“防膨剂”、“pH值调节剂”、“助排剂”、“温度稳定剂”、“破胶剂”均为本领域现有技术，本领域技术人员可以容易地获得上述各组分。
举例来说，上述加重剂可以选自硝酸钠、氯化钠、LHW-1加重剂中的至少一种，优选工业硝酸钠。
上述杀菌剂选为甲醛、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵中的至少一种。
上述防膨剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵或者常用的聚季铵盐等。
上述pH值调节剂为质量分数为13-16％，优选为15％的氢氧化钠溶液(其pH在10-13之间。由于加重压裂液的交联时间随着体系pH值的增大而增大，通过调节体系pH以实现交联时间可调节)。
上述助排剂选自烷基磺酸盐和/或烷基苯磺酸盐；上述温度稳定剂选自硫代硫酸钠和/或三乙醇胺，或者可以为市售的ZCW温度稳定剂。上述破胶剂选自胶囊破胶剂、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种。更具体地，上述胶囊破胶剂选自市售的NBA-101胶囊破胶剂。
具体地，所述有机硼交联剂为由冀东油田瑞丰化工公司提供的型号为JRYL-JL-1的有机硼交联剂。该有机硼交联剂通过如下制备方法制备：向30-50wt％，优选40wt％的水中加入10-16wt％，优选15wt％的丙三醇，混合均匀后，在搅拌条件下缓慢加入15-25wt％，优选20wt％的硼砂，混合均匀后，再加入10-17wt％，优选15wt％的葡萄糖酸钠和3-7wt％，优选5wt％的乳酸钠。然后在40-60℃，优选50℃的反应釜中搅拌1-3小时，优选2小时后，再加入氢氧化钠调节体系pH为7左右，即得到期望的有机硼交联剂。
本发明实施例中上述限定的有机硼交联剂，能与半乳甘露聚糖中的邻位羟基发生交联。通过采用屏蔽技术延缓释放，实现动态下增加交联剂用量，从而增加动态下再交联的几率。可见，本发明实施例将上述有机硼交联剂用于加重压裂液中，实现了加重功能，对于提高加重压裂液的密度，进而降低井口施工压力具有重要的意义。
进一步地，本发明实施例提供的加重压裂液的适用温度范围为120-180℃，而适用于120-170℃温度下的加重压裂液中可以不含有温度稳定剂，这对于降低加重压裂液的破胶难度，提高其返排性具有重要的意义。
本发明实施例提供的加重压裂液，在相同的耐受温度下，其与现有技术常用的胍胶类加重压裂液相比，所使用的胍胶浓度可以降低40％以上，这非常利于降低加重压裂液的伤害、成本以及破胶难度，提高其返排率。举例来说，发明人研究发现，采用本发明实施例提供的加重压裂液的配方，在120℃的温度下，仅仅使用占加重压裂液重量百分比为0.2wt％的胍胶即可实现在170S-1的剪切速率下连续剪切2h，且使加重压裂液的粘度为86mPa.s。在140℃的温度下，仅仅使用占加重压裂液重量百分比为0.3wt％的胍胶即可实现在170S-1的剪切速率下连续剪切2h，且使加重压裂液的粘度为98mPa.s。在170℃的温度下，仅仅使用占加重压裂液重量百分比为0.4wt％的胍胶即可实现在170S-1的剪切速率下连续剪切2h，且使加重压裂液的粘度为63mPa.s。在180℃的温度下，仅仅使用占加重压裂液重量百分比为0.45wt％的胍胶以及0.1wt％的温度稳定剂即可实现在170S-1的剪切速率下连续剪切90min，且使加重压裂液的粘度为91mPa.s。
此外，本发明实施例提供的加重压裂液的破胶性能有了显著提高。发明人研究发现，在120℃的温度下，当破胶剂过硫酸铵占加重压裂液重量百分比为0.01％时，该加重压裂液在90min时即可完全破胶至5mPa.s以下。而在实际施工中，在混砂车上加入的胶囊破胶剂和过硫酸铵占加重压裂液重量百分比为0.005％-0.01％，能够实现在加重的同时，不影响该加重压裂液的压裂性能。与现有技术破胶剂占压裂液重量百分比的平均0.05％以上，本发明实施例提供的加重压裂液显著降低了破胶剂的用量，减少了对地层的伤害。而且，本发明实施例提供的加重压裂液由于降低了胍胶用量，使得其在压裂过程之后的残渣含量降低至53％，不仅进一步降低了对地层的伤害，且降低了成本。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中操作过程未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
以下实施例中所用原料的规格如下：
其中，该JRYL-JL-1型号的有机硼交联剂通过如下制备方法制备得到：向45wt％的水中加入15wt％的丙三醇，混合均匀后，在搅拌条件下缓慢加入20wt％的硼砂，混合均匀后，再加入15wt％的葡萄糖酸钠和5wt％的乳酸钠。然后在50℃的反应釜中搅拌2小时后，再加入氢氧化钠调节体系pH为7，即得到该有机硼交联剂。
实施例1
本实施例提供了一种适用于120℃的加重压裂液，其包括以下重量百分比的组分：
0.2％的一级羟丙基胍胶、45％的硝酸钠、0.1％的甲醛、1％的聚二甲基二烯丙基氯化铵、0.12％的碳酸钠、0.3％的氢氧化钠溶液(其浓度为15％)、0.5％的烷基磺酸盐；0.8％的氯化钾、0.8％的有机硼交联剂、0.01％的过硫酸铵、余量为水。
经测试得到该加重压裂液的密度为1.365g/cm3，在120℃的温度以及170S-1的剪切速率下剪切2h后，该加重压裂液的粘度仍然保持在80mPa.s以上(参见图1)。可见，本实施例提供的加重压裂液具有优异的加重及压裂性能。
实施例2
本实施例提供了一种适用于140℃的加重压裂液，其包括以下重量百分比的组分：
0.3％的一级羟丙基胍胶、36.3％的硝酸钠、0.1％的甲醛、1％的聚二甲基二烯丙基氯化钾、0.14％的碳酸钠、0.3％的氢氧化钠溶液(其浓度为15％)、0.5％的烷基苯磺酸盐；0.8％的氯化钾、0.7％的有机硼交联剂、0.008％的过硫酸钠、余量为水。
经测试得到该加重压裂液的密度为1.28g/cm3，在140℃的温度以及170S-1的剪切速率下剪切2h后，该加重压裂液的粘度仍然保持在150mPa.s以上(参见图2)。可见，本实施例提供的加重压裂液具有优异的加重及压裂性能。
实施例3
本实施例提供了一种适用于170℃的加重压裂液，其包括以下重量百分比的组分：
0.4％的一级羟丙基胍胶、47％的硝酸钠、0.15％的甲醛、1％的聚二甲基二烯丙基氯化铵、0.18％的碳酸钠、0.5％的氢氧化钠溶液(其浓度为15％)、0.5％的烷基磺酸盐；0.8％的氯化钾、0.6％的有机硼交联剂、0.01％的过硫酸铵、余量为水。
经测试得到该加重压裂液的密度为1.365g/cm3，在170℃的温度以及170S-1的剪切速率下剪切2h后，该加重压裂液的粘度仍然保持在61mPa.s以上(参见图3)。可见，本实施例提供的加重压裂液具有优异的加重及压裂性能。此外，在120℃的温度下，当过硫酸铵加入2h后即可使该加重压裂液完全破胶至5mPa.s以下，可见，本实施例提供的加重压裂液具有优异的破胶性能。
实施例4
本实施例提供了一种适用于180℃的加重压裂液，其包括以下重量百分比的组分：
0.45％的一级羟丙基胍胶、45％的硝酸钠、0.1％的甲醛、1％的聚二甲基二烯丙基氯化钾、0.2％的碳酸钠、0.6％的氢氧化钠溶液(其浓度为15％)、0.5％的烷基磺酸盐；0.8％的氯化钾、0.1％的硫代硫酸钠、0.6％的有机硼交联剂、0.01％的过硫酸铵、余量为水。
经测试得到该加重压裂液的密度为1.36g/cm3，在180℃的温度以及170S-1的剪切速率下剪切90min后，该加重压裂液的粘度仍然保持在91mPa.s以上(参见图4)。可见，本实施例提供的加重压裂液具有优异的加重及其它压裂液性能。此外，在120℃的温度下，当过硫酸铵加入2h后即可使该加重压裂液完全破胶至5mPa.s以下，可见，本实施例提供的加重压裂液具有优异的破胶性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低胍胶浓度的加重压裂液，包括以下重量百分比的组分：0.2％-0.45％的羟丙基胍胶、20％-45％的加重剂、0.05％-0.15％的杀菌剂、0.5％-1％的防膨剂、0.12％-0.2％的碳酸钠、0.3％-0.6％的pH值调节剂、0.5％-0.8％的助排剂；0.5％-2.0％的氯化钾、0-0.1％的温度稳定剂、0.5％-0.8％的有机硼交联剂、0.001％-0.01％的破胶剂、余量为水；
所述有机硼交联剂通过如下制备方法制备：向30-50wt％的水中加入10-16wt％的丙三醇，混合均匀后，在搅拌条件下缓慢加入15-25wt％的硼砂，混合均匀后，再加入10-17wt％的葡萄糖酸钠和3-7wt％的乳酸钠，然后在40-60℃的反应釜中搅拌1-3小时后，再加入氢氧化钠调节体系的pH为7，得到所述有机硼交联剂；
所述温度稳定剂选自硫代硫酸钠和/或三乙醇胺；
所述pH值调节剂为质量分数为13-16％的氢氧化钠溶液；
所述加重压裂液的适用温度范围为120-180℃；
所述羟丙基胍胶浓度为0.2％，所述温度稳定剂的重量百分比为0％，所述加重压裂液的适用温度为120℃；
所述羟丙基胍胶浓度为0.3％，所述温度稳定剂的重量百分比为0％，所述加重压裂液的适用温度为140℃；
所述羟丙基胍胶浓度为0.4％，所述温度稳定剂的重量百分比为0％，所述加重压裂液的适用温度为170℃；
所述羟丙基胍胶的含量为0.45％，所述温度稳定剂的重量百分比为0.1％，所述加重压裂液的适用温度为180℃。
2.根据权利要求1所述的加重压裂液，其特征在于，所述加重压裂液，包括以下重量百分比的组分：0.3％的羟丙基胍胶、32％的加重剂、0.1％的杀菌剂、1％的防膨剂、0.16％的碳酸钠、0.3％的pH值调节剂、0.5％的助排剂；0.8％的氯化钾、0.7％的有机硼交联剂、0.006％的破胶剂、余量为水。
3.根据权利要求1所述的加重压裂液，其特征在于，所述加重剂选自硝酸钠、氯化钠、LHW-1加重剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的加重压裂液，其特征在于，所述杀菌剂为甲醛。
5.根据权利要求1所述的加重压裂液，其特征在于，所述防膨剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。
6.根据权利要求1所述的加重压裂液，其特征在于，所述助排剂选自烷基磺酸盐和/或烷基苯磺酸盐。
7.根据权利要求1-6任一项所述的加重压裂液，其特征在于，所述破胶剂选自胶囊破胶剂、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种。
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