CN106675544A - 一种新型清洁压裂液体系 - Google Patents

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姚强强
高翔
高鑫
李国锋
代思康
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王兴
郭强
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    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种新型清洁压裂液体系。配方为0.8％～0.15％稠化剂+水。可快速溶解于清水中，无需专用设备，同时具有较好的粘土防膨性能，较低的岩心伤害性能，其工作返排液可直接回收利用，提高水资源利用率，减少废水排放。此种新型清洁压裂液体系具有环保、耐矿化度高、耐高温、“连续混配、即配即用”、破胶简单、“低粘高弹”、反复利用、处理难度小等特点。通过施工过程工艺控制，可以满足低渗油气田的压裂改造要求。此工艺酸化压裂效果显著，在大幅降低使用成本的同时，也解决残液对环境污染的难题，具有良好的应用前景及社会经济效益。

Description

一种新型清洁压裂液体系
技术领域
本发明涉及老油田增产改造领域，尤其是油气田增产压裂技术领域。
背景技术
随着油田勘探生产的不断进行，油田逐渐趋向于老龄化趋势，表现为产量不断降低，导致效益持续下降。因此各油田逐步进行油田增产改造措施，通过改造储层，提高储层渗透能力，从而使油井增产，提高油田效益。
现在国内外对于油田储层增产改造措施无非分为两种，酸化和压裂。酸化即向井下储层注入酸液，利用酸的腐蚀性，将井下储层的堵塞物化解，解除堵塞，提高渗流能力。水力压裂技术的作用原理是：人们利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井筒，随即在井底附近憋起高压。此压力超过井壁附近地应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。继续将带有支撑剂的携砂液注入缝中，随着压裂液不断注入，裂缝不断向前延伸，最后缝中充满支撑剂。停泵以后，可在地层中形成足够长度、宽度的填砂裂缝。由于压裂液破胶后填砂裂缝具有很高的渗滤能力，大大改善了油气层的渗透性，使油气畅流入井，起到增产增注作用。
国内使用的常规压裂液按类型划分，包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液和酸基压裂液等。油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为需要特殊装备配置，应用也受到限制；水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系，但其缺点是破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多，对储层伤害较大，尤其是低渗透、碱敏储层。常规压裂液有其自身无法避免的缺陷。
发明专利内容
现有技术难以满足人们的需要，为了解决上述存在的问题，本专利从环保出发，抓住反复利用关键技术，提出了一种新型清洁压裂液体系。本产品可快速溶解于清水中，无需专用设备，在相同管径下，能大幅度降低管路摩阻，同时具有较好的粘土防膨性能，较低的岩心伤害性能，其工作返排液可直接回收利用，提高水资源利用率，减少废水排放。此种新型清洁压裂液体系具有环保、耐矿化度高、耐高温、“连续混配、即配即用”、破胶简单、“低粘高弹”、反复利用、处理难度小等特点。
新型清洁压裂液技术指标：
(1)稠化时间：液态稠化剂遇水15s内粘度大于30mPa.s；
(2)耐温及抗剪切性：耐温80℃，压裂液在80℃下连续剪切100min，粘度>20mPa.s；
(3)破胶：无需添加破胶剂，遇原油和滤失到储层基质即可自动破胶；或加入人工添加剂材料破胶，破胶粘度小于5mPa.s；
(4)表界面张力：破胶液表面张力25.0mN/m，界面张力0.4mN/m；
(5)粘土稳定：粘土防膨率大于90％；
(6)岩心伤害率：小于10％。
此种新型压裂液采用“人为干预自动破胶”和“遇原油自动破胶”两种破胶方式，破胶粘度低于5mPa.s。
人为干预自动破胶指通过PH控制破胶，压裂液接触微弱的酸性，就失去粘弹性，达到破胶效果。待残液返出地面后，加入微量的酸液，压裂液又恢复粘弹性，具有携砂性能，实现重复使用之功能。
遇原油自动破胶是指进入含油储层后，亲油性有机物被胶束增溶，棒状胶束膨胀并最终崩解，粘弹性凝胶破胶形成低粘度水溶液，渗流阻力降低。
相比于现有技术，此种新型压裂液具有以下几点特性：
(1)现场完全实现“连续混配、即配即用”，增粘时间小于20s。
(2)携砂能力强。45％砂比的携砂液，可达到2小时支撑剂无明显沉降。
(3)压裂液破胶方式简单，且可重复利用。待残液返出地面后，加入微量的酸液，压裂液又恢复粘弹性，具有携砂性能，实现重复使用。
(4)耐高矿化度。可使用低于100000PPm的盐水配液压裂液。对配液水的酸、碱性没有要求。
(5)耐温能力强。根据储层条件，最高耐温达到140℃(储层实际温度)。若提高稠化剂浓度，耐温可再提高20℃。
(6)压裂液整体呈现“低粘高弹”特性，压裂液表现为低摩阻，清洁压裂液约为普通胍胶压裂液摩阻70％。
附图说明
图1压裂液稠化时间曲线
图2压裂液耐温评价曲线
图3压裂液恒温评价曲线
图4低粘压裂液(0.8％)
图5高粘压裂液(1.5％)
具体实施方式
实验室下对新型压裂液技术指标做了详细的室内评价。
(1)压裂液稠化时间
实验室测压裂液遇水后粘度变化，测得粘度随时间变化曲线见说明书附图1。
结果表明，遇水15s即可达到携砂粘度，50s粘度稳定。
(2)压裂液流变
①清洁压裂液耐温评价
体系配比：3.0％清洁压裂液+2％KCL+清水。
评价检测结果见说明书附图2。
②清洁压裂液恒温评价
体系配比：1.5％清洁压裂液+压裂液破胶残液。
评价检测结果见说明书附图3。
(3)压裂液破胶性能
实验室条件下测压裂液遇不同浓度煤油破胶性能。
表1压裂液破胶性能
结果表明，在温度70℃条件下，当体系遇到1.5％的煤油可在90min内破胶，破胶粘度4.7621mPa.s，随着煤油浓度的增大，破胶时间相应减少，当煤油浓度为5％时，体系可在60min内破胶。
(4)清洁压裂液残渣含量
表2压裂液残渣含量表
(5)压裂液表界面张力
表3压裂液表界面张力测定结果
项目温度 表面张力(mN/m) 界面张力(mN/m)
25℃ 24.13 0.397
实际配置此新型清洁压裂液，低浓度为0.8％，实际图片效果可见说明书附图4；高浓度为1.5％，实际图片效果可见说明书附图5。此新型清洁压裂液作为一种新型液体体系正在得到技术上的认可，目前正在开展现场试验。目前已试验4井8层，成功率100％，现场最高砂比为39％；产油量与成熟压裂液体系相比不能显示出明显优势，有待长期观察；压裂液摩阻明显低于现压裂液体系，2300m井深，油套同注排量4m3/min(油管1.6m3/min，套2.4m3/min)，摩阻值仅为1.5MPa，现场试验效果得到油田公司的认可。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型清洁压裂液体系，配方为0.8％～0.15％稠化剂+水。压裂液粘度低，弹性好，可以有效地输送支撑剂，同时降低摩阻；配制简单，不需要交联剂、破胶剂和其它化学添加剂；无残渣，支撑裂缝能保持良好的导流能力。
2.所述压裂液可在现场即配即用，增粘反应时间小于20s。液携砂能力强，最高砂比可达到45％。所述压裂液整体粘度低，弹性高。
3.所述压裂液能够适应高矿化度环境，最高可支持100000PPm的盐水。最高耐温可达到140℃。
4.所述压裂液可以多次重复使用，处理残液简单、低成本。
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