CN1069912C - 油井压裂液低温破胶剂 - Google Patents

Abstract

一种油井压裂液低温破胶剂，该破胶剂包括利用氧化还原原理采用一定量的过硫酸铵作氧化剂，亚硫酸钠作还原剂而生成的活性硫酸基及硫酸做破胶剂加入到胶联剂中注入地层内，该破胶剂可以在油层温度高于25℃条件下，使水基压裂液糖类聚合物冻胶彻底水化破胶，解决了常规氧化剂类破胶剂在低温条件下难以破胶的难题，由于本发明具有配制方法简单，对油层不会造成二次伤害以及在常温下配制即可实现等优点，因此，可广泛用于低温油井压裂施工。

Description

油井压裂液低温破胶剂

本发明属于制备油井水基压裂液物质，特别涉及一种水基压裂液糖类聚合物冻胶的低温破胶剂。

水力压裂是油田开发中的一项主要增产措施，尤其是低渗透性油田，由于岩层的孔隙度和渗透率较低，如不进行压裂就无法投入生产。破胶剂是压裂施工中必不可少的物质之一，其主要作用是在地层裂缝形成以后将高粘度压裂液冻胶彻底水化降粘以利于压裂液从地层中返排出来，使支撑剂的导流能力得以充分发挥。因此，压裂液破胶是否彻底直接影响到压裂效果的好坏。

在常规压裂施工中，一般以氧化剂或蛋白酶做为压裂液破胶剂，但是在低温条件下(油层温度低于50℃)使用氧化剂类破胶剂一般难以破胶，而蛋白酶破胶剂由于载体水溶性差，易造成地层二次伤害受到局限。一种适用于油层温度高于摄氏25度利用氧化还原反应原理采用过硫酸钾作氧化剂，用亚硫酸钠作还原剂而生成的活性的硫酸基及硫酸来做破胶剂，直今未见报导。

本发明的实现方式是：

本发明是根据化学反应中的氧化-还原反应原理，利用过硫酸钾作氧化剂，亚硫酸钠为还原剂来实现破胶的，这是因为氧化还原产生自由基的过程是单电子转移过程，即一个电子由一个离子或一个分子转移到另一个离子或分子上去因而生成高活性自由基；所产生的高活性自由基的反应温度明显低于单独使用氧化剂受热分解温度。此外反应过程中生成的硫酸使地层中的压裂液PH值明显降低，可造成压裂液中的糖类聚合物主链破坏降解；试验表明在有还原剂作用下氧化剂如过硫酸铵，分解活化能可从150KJ/mol下降为40KJ/mol左右，所以使用氧化-还原反应原理破胶剂可以在油层低温条件下(油层温度25℃以上)在四小时内使高粘度的压裂液冻胶水化破胶，破胶后的粘度小于5mpa.s，油井压裂低温破胶剂采用下列氧化-还原反应体系来实现，其化学反应方程式为：

1、过氧化氢-亚铁盐氧化-还原体系的反应

过氧化氢、氯化亚铁、三氯化铁、氢氧化铁、氢氧自由基

2、过硫酸盐-亚铁盐氧化-还原体系的反应

过硫酸铵氯化亚铁氯化铵硫酸铁硫酸基

3、过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系的反应

过硫酸铵亚硫酸钠硫酸钠硫酸铵硫酸基亚硫酸基由于1、2式反应中有Fe³⁺生成，易造成Fe(OH)₃沉淀，引起地层二次伤害，影响压裂效果，故采用3式中的反应方式即：过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系较为理想。

本发明的优点具有在以往常规压裂施工中由于油层温度低于50℃条件下只单独依靠使用传统的氧化剂作破胶剂而带来氧化剂在分解后的自由基速度缓慢无法使压裂液冻胶彻底水化破胶的缺点，而采用本发明中的氧化还原反应体系可使过硫酸盐的分解活化能从150KJ/mol下降为40KJ/mol左右，因此，使用这种体系，可以保障低温条件下(油层温度低于50℃)，使压裂液水化彻底破胶。

本发明由以下实施例给出：

实施例一

在常温下用过硫酸盐-亚硫酸盐氧化反应后生成的还原体系最为理想，其化学分子式为：

过硫酸铵亚硫酸钠硫酸钠硫酸铵硫酸基亚硫酸基利用该化学分子式配成的破胶液不存在由于Fe³⁺造成的Fe(OH)₃的沉淀而引起地层二次伤害和影响压裂效果，相反在上述反应式中有NH⁺ ₄离子存在，其半径正与粘土矿物晶格半径基本相当，因此NH⁺ ₄可以嵌入粘土矿物晶格中，因而对粘土膨胀有一定的抑制作用，这样会有利于保护油层，减轻压裂液对油层伤害。

实施例二

本发明在实施中按实施例1的化学反应体系为最佳，具体配比如下：每100公斤破胶剂中含有氧化剂过硫酸铵或过硫酸钾68.5公斤；还原剂亚硫酸钠或亚硫酸氢钠31.5公斤。

实施例三

本发明适用于油层温度小于50℃(最佳油层温度25-30℃)用常规氧化剂类破胶剂难以破胶和因蛋白酶破胶剂载体水溶性差易造成地层二次伤害的油井压裂，使用本发明能使压裂返排率达85％以上。

实施例四

使用本发明在制造低温破胶剂时所用的氧化-还原剂以过硫酸钾(K₂S₂O₈)、过硫酸铵(NH₄)₂S₂O₈做氧化剂；亚硫酸钠(Na₂SO₃)、亚硫酸氢钠(NaHSO₃)做还原剂。

Claims (1)

1．一种油井压裂液低温破胶剂，其特征是每100公斤破胶剂中含有氧化剂过硫酸铵或过硫酸钾68.5公斤，还原剂亚硫酸钠或亚硫酸氢钠31.5公斤。