CN107189774B - 一种携砂减阻双向压裂液 - Google Patents

一种携砂减阻双向压裂液 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种携砂减阻双向压裂液。该携砂减阻双向压裂液包括滑溜水压裂液或冻胶压裂液；滑溜水压裂液包括：稠化剂0.04wt％‑0.12wt％、氯化钾0.5wt％‑2.0wt％、助排剂0.3wt％‑0.5wt％、防膨剂0.3wt％‑0.5wt％、破胶剂0‑0.01wt％和余量的水；冻胶压裂液包括：稠化剂0.6wt％‑1.5wt％、氯化钾0.5wt％‑2.0wt％、助排剂0.3wt％‑0.5wt％、交联延迟剂0.1wt％‑0.5wt％、交联剂0.4wt％‑1.0wt％、破胶剂0‑0.03wt％和余量的水。本发明的携砂减阻双向压裂液更适合大规模体积改造，滑溜水压裂液减阻效果好，冻胶压裂液携砂性能好，可连续混配，无残渣，降低伤害，提高施工效率。

Description

一种携砂减阻双向压裂液
技术领域
本发明涉及一种压裂液，尤其涉及一种携砂减阻双向压裂液，属于油田开采技术领域。
背景技术
随着各种特殊岩性、复杂储集类型及裂缝形态、异常条件储层的大规模开发，储层改造液技术面临新的挑战。低渗、特低渗储层渗透率低，伤害严重，储层改造效果差；体积改造技术的发展，带来储层改造规模和施工排量的提高，需提高用水效率、降低作业成本，并对液体低浓度、无残渣、低摩阻、强携带提出更高的性能需求；特别是近两年油价下跌严重，成本问题已经成为制约储层改造的关键问题。
目前，应用最多的压裂液体系仍然为胍胶压裂液体系，其适应性广，带来了良好的增产效果。但胍胶属于植物胶范畴，天然的水不溶物带来不可消除的残渣伤害，并且在满足“工厂化”作业模式方面还不是非常完善，另由于其易腐败的特性，容易造成不必要的浪费。
滑溜水(滑溜水是对页岩油气储层进行水力压裂的一种压裂液体系，是页岩气开发的关键液体之一)压裂液在页岩气开发、致密油气开发中获得了大规模应用，滑溜水中采用的减阻剂为高分子聚合物，主要有生物基多糖、高相对分子质量的聚丙烯酰胺等。其中，聚丙烯酰胺类减阻剂，相对于植物胶具有很好的减阻效果，但是专门作为减阻剂的聚丙烯酰胺在交联耐温方面较差。
大规模体积改造采用的滑溜水比例增加，在同一口井的改造过程中，如何采用同一种稠化剂，前期具有很好的减阻效果，后期具有很好的携砂效果，是本领域亟需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种压裂液，该压裂液采用同一种稠化剂，低浓度下具有良好的减阻效果，高浓度下具有良好的携砂性能。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种携砂减阻双向压裂液，以该携砂减阻双向压裂液的总质量为100％计，该携砂减阻双向压裂液的原料组成包括：滑溜水压裂液或冻胶压裂液；
其中，以滑溜水压裂液的总质量为100％计，滑溜水压裂液的原料组成包括：稠化剂0.04wt％-0.12wt％、氯化钾0.5wt％-2.0wt％、助排剂0.3wt％-0.5wt％、防膨剂0.3wt％-0.5wt％、破胶剂0-0.01wt％和余量的水，滑溜水压裂液各组分的质量百分比之和为100％；
以冻胶压裂液的总质量为100％计，冻胶压裂液的原料组成包括：稠化剂0.6wt％-1.5wt％、氯化钾0.5wt％-2.0wt％、助排剂0.3wt％-0.5wt％、交联延迟剂0.1wt％-0.5wt％、交联剂0.4wt％-1.0wt％、破胶剂0-0.03wt％和余量的水，冻胶压裂液各组分的质量百分比之和为100％。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，以稠化剂的总质量为100％计，采用的稠化剂的原料组成包括：丙烯酰胺单体60wt％-80wt％、阳离子单体为5wt％-12wt％、阴离子单体为15wt％-30wt％，引发剂0.03wt％-0.1wt％，稠化剂中各组分的质量百分比之和为100％。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的阳离子单体包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和聚二烯二甲基氯化铵中的一种或几种的组合；当阳离子单体采用多种物质混合时，各物质以任意比例混合即可；
采用的阴离子单体包括丙烯酸、丙烯酸胺、对苯乙烯磺酸钠、丁烯酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸中的一种或几种的组合；当阴离子单体采用多种物质混合时，各物质以任意比例混合即可；
采用的引发剂包括过硫酸胺、过硫酸钾和硫代硫酸钾中的一种或几种的组合；当引发剂采用多种物质混合时，各物质以任意比例混合即可。
根据本发明的具体实施方式，采用的稠化剂按照本领域常规的三元共聚反应进行即可，一般的反应条件为：通氮气除氧，反应温度为10℃-60℃，反应时间为3h-6h。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的助排剂包括非离子表面活性剂，一般市售的配伍性好、不影响性能的非离子表面活性剂即可；更优选地，采用的助排剂为DL-8助排剂。该DL-8助排剂由北京华油科隆开发有限公司生产。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的防膨剂为阳离子季铵盐或季磷酸盐，般市售的配伍性好、不影响性能的阳离子季铵盐或季磷酸盐即可；更优选地，采用的防膨剂为BFC-3防膨剂(由北京宝丰春石油技术有限公司生产)或FACM-38防膨剂(由北京华油科隆开发有限公司生产)。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的破胶剂包括过硫酸铵和/或过硫酸钾；更优选地，采用的破胶剂为过硫酸铵；使用过硫酸铵作为破胶剂能够使冻胶在30min-4h内彻底破胶。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的交联延迟剂包括乳酸、醋酸、葡萄糖酸和丙三醇中的一种或几种的组合。当交联盐池剂采用多种物质混合时，各物质以任意比例混合即可。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的交联剂为有机锆交联剂；更优选地，以有机锆交联剂的总质量为100％计，采用的有机锆交联剂包括5wt％-12wt％的锆盐、10wt％-50wt％有机配位体和余量的水。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的锆盐为氧氯化锆或碳酸锆，采用的有机配位体包括乳酸、醋酸、醋酸钠、三乙醇胺、乙二醇和丙三醇中的一种或几种的组合。
根据本发明的具体实施方式，将锆盐、有机配位体和水在25℃-80℃反应2h-6h，得到有机锆交联剂。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的滑溜水压裂液按照以下方法制备：
搅拌条件下，在水中加入氯化钾和稠化剂，搅拌30s-1min；
加入助排剂、防膨剂，搅拌2min，得到滑溜水压裂液，破胶剂根据需求加入。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，采用的滑溜水压裂液按照以下方法制备：
将氯化钾、稠化剂、防膨剂、助排剂搅拌混合均匀，可得到减阻性能好的滑溜水压裂液。破胶剂可以根据需求选择是否添加，破胶剂的添加时机本领域技术人员可以需要自行确定。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，优选地，采用的冻胶压裂液按照以下方法制备：
搅拌条件下，在水中加入氯化钾和稠化剂，搅拌30s-1min；
加入助排剂、交联延迟剂，搅拌2min，加入交联剂，混合均匀，得到冻胶压裂液，破胶剂根据需求加入。
在本发明提供的携砂减阻双向压裂液中，更优选地，采用的冻胶压裂液按照以下方法制备：
将氯化钾、稠化剂、交联延迟剂、助排剂搅拌混合均匀，制成冻胶压裂液的基液，基液的粘度为12mPa·s-21mPa·s，向基液中加入交联剂搅拌混合均匀，交联延迟时间控制在30s-3min，可得到挑挂性能好的冻胶压裂液。破胶剂可以根据需求选择是否添加，破胶剂的添加时机本领域技术人员可以根据需要自行确定。
本发明的上述携砂减阻双向压裂液可以应用于储层压裂，尤其适用于储层的温度为50℃-160℃的储层压裂。
本发明提供的携砂减阻双向压裂液包括滑溜水压裂液和冻胶压裂液，其中，滑溜水压裂液的减阻性能好，可以实现压裂液高效减阻的目的；冻胶压裂液携砂性能好，可以实现压裂液携砂效果好的目的。
本发明提供的携砂减阻双向压裂液采用丙烯酰胺单体、阳离子单体为、阴离子单体和引发剂合成稠化剂，通过在碳碳主链上引入耐盐耐剪切基团及交联基团，调节各成分比例，控制最终合成的聚合物的分子量，分子量为150万-350万，可以提高减阻性能及携砂性能，形成了低浓度下具有高效减阻效果、高浓度下可有效交联的稠化剂分子。
与现有的压裂液相比，本发明的携砂减阻双向压裂液具有以下有益效果：
本发明提供的携砂减阻双向压裂液，方便现场实施，可以提高液体效率，减少浪费。
本发明提供的携砂减阻双向压裂液采用的稠化剂配伍性好，与其它添加剂形成的高效减阻滑溜水的减阻率大于70％；形成的冻胶压裂液具有良好的耐温耐剪切性能，耐温高达160℃，在剪切速率为170s-1条件下，每个温度下剪切后的粘度均在100mPa·s以上。
本发明提供的携砂减阻双向压裂液的添加剂种类少，可连续混配，破胶彻底，无残渣，对储层伤害低，可以满足大规模、大排量施工要求。
附图说明
图1为实施例1制得的冻胶压裂液的耐温耐剪切性能曲线图。
图2为实施例2制得的冻胶压裂液的耐温耐剪切性能曲线图。
图3为实施例3制得的冻胶压裂液的耐温耐剪切性能曲线图。
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携砂减阻双向压裂液(滑溜水压裂液)，其是通过以下步骤制备得到的：
以质量份数计，水98.82份，氯化钾0.5份、稠化剂0.08份、助排剂0.3份、防膨剂0.3份；在搅拌条件下，加入氯化钾、稠化剂、助排剂、防膨剂，搅拌2分钟混合均匀，得到滑溜水压裂液。
本实施例的上述滑溜水压裂液的减阻率为70.87％。
本实施例提供了一种携砂减阻双向压裂液(冻胶压裂液)，其是通过以下步骤制备得到的：
以质量份数计，水97.3份、氯化钾0.5份、稠化剂1.0份、助排剂0.3份、交联延迟剂0.3份和交联剂0.6份；在搅拌条件下，加入氯化钾、稠化剂、助排剂、交联延迟剂，搅拌2分钟混合均匀，得到冻胶压裂液基液，向压裂液基液中加入交联剂，搅拌混合均匀至形成压裂液冻胶。
本实施例的上述冻胶压裂液的冻胶成胶时间为60s，弹性好，携砂性能强，沉降速率为2×10-3mm/s，耐温耐剪切性能为：在170s-1条件下，80℃，90min，粘度105mPa·s，具体结果如图1所示。
采用的稠化剂，以质量份计，将丙烯酰胺63.6g、二甲基二烯丙基氯化铵11.87g、对苯乙烯磺酸钠24.5g和过硫酸胺0.03g，通氮气除氧，反应温度10℃，反应6h，得到分子量为359×104的稠化剂。
采用的交联剂，以质量份计，包括氧氯化锆8g、乳酸10g、醋酸钠25g和水57g。将氧氯化锆和水混合均匀后，在搅拌条件下加入醋酸钠和乳酸，反应4h，控制温度30℃，制得交联剂。
采用的的助排剂DL-8，采用的防膨剂为BFC-3，采用的交联延迟剂为丙三醇。
实施例2
本实施例提供了一种携砂减阻双向压裂液(滑溜水压裂液)，其是通过以下步骤制备得到的：
以质量份数计，水98.31份、氯化钾1份、稠化剂0.09份、助排剂0.3份、防膨剂0.3份；在搅拌条件下，加入氯化钾、稠化剂、助排剂、防膨剂，搅拌2分钟混合均匀，得到滑溜水压裂液。
本实施例的上述滑溜水压裂液的减阻率为71.01％。
本实施例提供了一种携砂减阻双向压裂液(冻胶压裂液)，其是通过以下步骤制备得到的：
以质量份数计，水96.5份、氯化钾1份、稠化剂1.2份、助排剂0.3份、交联延迟剂0.4份，交联剂0.6份；在搅拌条件下，加入氯化钾、稠化剂、助排剂、交联延迟剂，搅拌2分钟混合均匀，得到冻胶压裂液基液，向压裂液基液中加入交联剂，搅拌混合均匀至形成压裂液冻胶。
本实施例的上述冻胶压裂液的冻胶成胶时间为90s，弹性好，携砂性能强，沉降速率为3×10-3mm/s，耐温耐剪切性能为：在170s-1条件下，110℃，90min，粘度200mPa·s，具体结果如图2所示。
采用的稠化剂，以质量份计，将丙烯酰胺66.1g、聚二烯二甲基氯化铵9.25g、丁烯酸24.6g和过硫酸胺0.05g，通氮气除氧，反应温度20℃，反应5h，得到分子量为381×104的稠化剂。
采用的交联剂，以质量份计，包括氧氯化锆8g、三乙醇胺8g、醋酸钠30g和水55g。将氧氯化锆和水混合均匀后，在搅拌条件下加入醋酸钠和三乙醇胺，反应4h，控制温度50℃，制得交联剂。
采用的的助排剂DL-8，采用的防膨剂为BFC-3，采用的交联延迟剂为葡萄糖酸。
实施例3
本实施例提供了一种携砂减阻双向压裂液(滑溜水压裂液)，其是通过以下步骤制备得到的：
以质量份数计，水96.92份、氯化钾2份、稠化剂0.08份、助排剂0.5份、防膨剂0.5份；在搅拌条件下，加入氯化钾、稠化剂、助排剂、防膨剂，搅拌2分钟混合均匀，得到滑溜水压裂液。
本实施例的上述滑溜水压裂液的减阻率为70.81％。
本实施例提供了一种携砂减阻双向压裂液(冻胶压裂液)，其是通过以下步骤制备得到的：
以质量份数计，水94.7份、氯化钾2份、稠化剂1.5份、助排剂0.5份、交联延迟剂0.5份，交联剂0.8份；在搅拌条件下，加入氯化钾、稠化剂、助排剂、交联延迟剂，搅拌2分钟混合均匀，得到冻胶压裂液基液，向压裂液基液中加入交联剂，搅拌混合均匀至形成压裂液冻胶。
本实施例的上述冻胶压裂液的冻胶成胶时间为120s，弹性好，携砂性能强，沉降速率为2.5×10-3mm/s，耐温耐剪切性能为：在170s-1条件下，160℃，120min，粘度100mPa·s，具体结果如图3所示。
采用的稠化剂，以质量份计，将丙烯酰胺69.2g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵8.6g、苯乙烯磺酸钠22.14g和过硫酸胺0.06g，通氮气除氧，反应温度25℃，反应5h，得到分子量为386×104的稠化剂。
采用的交联剂，以质量份计，包括氧氯化锆10g、乳酸2g、三乙醇胺30g和水58g。将氧氯化锆和水混合均匀后，在搅拌条件下加入乳酸和三乙醇胺，反应4h，控制温度50℃，制得交联剂。
采用的助排剂DL-8，采用的防膨剂为BFC-3，采用的交联延迟剂为乳酸。
以上实施例说明，本发明的携砂减阻双向压裂液，方便现场实施，可连续混配，破胶彻底，无残渣，对储层伤害低，可以满足大规模、大排量施工要求。

Claims (13)

1.一种携砂减阻双向压裂液，其特征在于，该携砂减阻双向压裂液包括分别独立使用的滑溜水压裂液和冻胶压裂液；
其中，以所述滑溜水压裂液的总质量为100％计，所述滑溜水压裂液的原料组成包括：稠化剂0.04wt％-0.12wt％、氯化钾0.5wt％-2.0wt％、助排剂0.3wt％-0.5wt％、防膨剂0.3wt％-0.5wt％、破胶剂0-0.01wt％和余量的水，所述滑溜水压裂液各组分的质量百分比之和为100％；
以所述冻胶压裂液的总质量为100％计，所述冻胶压裂液的原料组成包括：稠化剂0.6wt％-1.5wt％、氯化钾0.5wt％-2.0wt％、助排剂0.3wt％-0.5wt％、交联延迟剂0.1wt％-0.5wt％、交联剂0.4wt％-1.0wt％、破胶剂0-0.03wt％和余量的水，所述冻胶压裂液各组分的质量百分比之和为100％；
以所述稠化剂的总质量为100％计，所述稠化剂的原料组成包括：丙烯酰胺单体60wt％-80wt％、阳离子单体为5wt％-12wt％、阴离子单体为15wt％-30wt％，引发剂0.03wt％-0.1wt％，所述稠化剂中各组分的质量百分比之和为100％；
所述阳离子单体包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和聚二烯二甲基氯化铵中的一种或几种的组合；
所述阴离子单体包括丙烯酸、丙烯酸胺、对苯乙烯磺酸钠、丁烯酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸中的一种或几种的组合；
所述引发剂包括过硫酸胺、过硫酸钾和硫代硫酸钾中的一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述助排剂包括非离子表面活性剂。
3.根据权利要求2所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述助排剂为DL-8助排剂。
4.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述防膨剂为阳离子季铵盐或季磷酸盐。
5.根据权利要求4所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述防膨剂为BFC-3防膨剂或FACM-38防膨剂。
6.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述破胶剂包括过硫酸铵和/或过硫酸钾。
7.根据权利要求6所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵。
8.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述交联延迟剂包括乳酸、醋酸、葡萄糖酸和丙三醇中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述交联剂为有机锆交联剂。
10.根据权利要求9所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，以所述有机锆交联剂的总质量为100％计，所述有机锆交联剂包括5wt％-12wt％的锆盐、10wt％-50wt％有机配位体和余量的水。
11.根据权利要求10所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述锆盐为氧氯化锆或碳酸锆，所述有机配位体包括乳酸、醋酸、醋酸钠、三乙醇胺、乙二醇和丙三醇中的一种或几种的组合。
12.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述滑溜水压裂液按照以下方法制备：
搅拌条件下，在水中加入氯化钾和稠化剂，搅拌30s-1min；
加入助排剂、防膨剂，搅拌2min，得到所述滑溜水压裂液，破胶剂根据需求加入。
13.根据权利要求1所述携砂减阻双向压裂液，其特征在于，所述冻胶压裂液按照以下方法制备：
搅拌条件下，在水中加入氯化钾和稠化剂，搅拌30s-1min；
加入助排剂、交联延迟剂，搅拌2min，加入交联剂，混合均匀，得到所述冻胶压裂液，破胶剂根据需求加入。
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