CN107513383A - 一种用于气井的低浓度胍胶压裂液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气井的低浓度胍胶压裂液，由羟丙基瓜尔胶、防膨稳定剂、杀菌剂、起泡助排剂、调节剂、温度稳定剂、螯合剂、交联剂、破胶剂及水组成。本发明克服了目前天然气井常用压裂液体系稠化剂用量大、破胶后残渣多等缺点，其产品体系的制备成本低、耐温耐剪切性能良好，可大幅度降低胍胶的使用浓度，显著降低压裂液对地层伤害，具有明显的经济效益，推广应用前景广阔。

Description

一种用于气井的低浓度胍胶压裂液
技术领域
本发明属于石油化工产品的制备技术领域，涉及一种用于气井的胍胶压裂液。
背景技术
压裂液是油气井开采过程中借用液体传导力压裂措施时所用的液体，它的性能直接影响到压裂施工的成败，并会对储层的改造效果产生很大影响。目前国内气井压裂施工基本上采用的是水基压裂液，主要是以胍胶及其衍生物为主并添加有多种助剂、杀菌剂同时并结合交联剂和破胶剂而形成的制剂，这种压裂液虽具有抗剪切性好、热稳定性好、控制滤失能力强等诸多优点，但和其他众多的水基压裂液一样，它也具有一定的不足，其主要表现在：①压裂液中稠化剂浓度大，破胶剂加量不合理，严重影响破胶；②压后残渣较多，对储层造成了一定的伤害；③压裂液中杀菌剂采用1227、戊二醛、异噻唑啉酮等，使用中易产生抗药性以及广谱性不足问题；④随着2012年胍胶价格的直线走高，且供货渠道单一，给压裂施工造成了高昂的成本支出和供应不稳定性。近年来，随着石油开采及易采储量不断的减少，油气井勘探开发已从海洋、复杂地层逐渐往深井、中深井以及超深井方面发展，这些深井均在3000米以上，地层温度也都在90℃以上。为了增产，高温油气井在进行压裂改造时，就要求压裂液必须具备在高温及高剪切下的更好的粘度恢复性，还要具有更为优良的延迟交联性能。另外，为有效控制和降低压裂液对储层的伤害，进一步提高压裂效果，降低压裂成本，本领域也亟待开发出能满足低渗透储层压裂需要的低质量分数、低残渣、低伤害、耐高温的胍胶压裂液。
发明内容
本发明的目的就在于针对目前天然气井常用压裂液体系稠化剂分子量高、破胶后残留高分子、返排液体不可再用的缺点，通过对压裂液体系添加剂的研究和配方的优化，提供一种可大幅度降低胍胶的使用浓度、显著降低压裂液对地层伤害、耐温耐剪切性能良好、制备成本低且压裂效果好的用于气井的低浓度胍胶压裂液。
为了达到上述目的而提出的技术方案是：
一种用于气井的低浓度胍胶压裂液，由以下质量百分数的物质原料组成：羟丙基瓜尔胶0.28～0.38％、防膨稳定剂0.5～1.0％、杀菌剂0.05～0.15％、起泡助排剂0.3～0.5％、调节剂0.10～0.20％、温度稳定剂0.03～0.15％、螯合剂0.02～0.035％、交联剂0.15～0.35％、破胶剂0.02％～0.05％，其余为水。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，按质量百分含量计，所述防膨稳定剂的原料配方包括如下组分：阳离子聚合物25～40％、无机盐10～20％、增溶剂5～10％，其余为水。其中，所述阳离子聚合物为聚二甲基二烯丙基氯化胺、聚三甲基烯丙基氯化铵、氯化聚2-羟丙基-1,1-N-二甲基铵、聚季铵盐-7、聚季铵盐-32、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化铵中的一种，所述增溶剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，杀菌剂采用公开号为CN106172426A(申请号：201610606565.3)的专利文本所述的油气田用水处理杀菌剂，其组分与浓度分别为：醛类杀菌剂2～40％，三嗪类杀菌剂20～60％，吡啶类杀菌剂1～35％，分散剂2～15％，其余为水。其中的醛类杀菌剂为邻苯二甲醛、缓释甲醛的混合物；三嗪类杀菌剂为均三嗪、偏三嗪；吡啶类杀菌剂为四氢苯并吡啶、噻吩并吡啶、氨基吡啶和甲基吡啶及其衍生物的混合物；分散剂为十二烷基～十八烷基二甲基甜菜碱、十二烷基～十八烷基二甲基磺乙基甜菜碱、十二烷基～十四烷基氧化铵的混合物。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，起泡助排剂采用公开号为CN106479473A(申请号：201610783247.4)的专利文本所述的用于气井的起泡助排剂。其组分与浓度分别为：表面活性剂10％～25％，稳泡剂5％～15％，助剂10％～20％，水45％～65％。其中的表面活性剂为阴离子表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠)、非离子表面活性剂(烷基多糖苷APG0810和/或烷基多糖苷APG1214和/或醇醚糖苷AEG)、甜菜碱两性表面活性剂(十二烷基二甲基甜菜碱和/或月桂酰胺基甜菜碱和/或十二烷基磺丙基甜菜碱和/或十八烷基磺丙基甜菜碱)中的一种或多种的组合；稳泡剂为氧化胺(十二烷基二甲基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺中的一种或多种的组合)和/或烷醇酰胺(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺、椰子油二乙醇酰胺中的一种或多种的组合)；助剂为乙醇、乙二醇、丁二醇或异丙醇。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，温度稳定剂采用公开号为CN106566519A(申请号：201610939583.3)的专利文本所述的一种油气井胍胶压裂液温度稳定剂。其组分与浓度分别为：维生素C 10％～30％，三乙醇胺5％～40％，甲醇3％～15％，葡萄糖1％～10％，甘油0.5～1.8％，碳酸钠0.10％～5.00％，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.01％～0.50％，余量水。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，螯合剂为DTPA、EDTA、EDTA-Na2、TAED中的一种。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，交联剂采用专利号为CN201410105444.1(授权公告号：CN 103881694B)的专利产品瓜胶多核交联剂。其组分与重量比为：水80～150，多元醇胺50～100，多元醇50～100，糖类化合物50～90，硼化合物80～120，无机酸盐50～80。其中，所述的多元醇胺为三乙醇胺或二乙醇胺，所述的多元醇为乙二醇、季戊四醇或二甘醇，所述的糖类化合物为果糖和/或麦芽糖和/或乳糖，所述的硼化合物为硼酸，所述的无机酸盐为四氯化锆和/或四氯化钛。该瓜胶多核交联剂的制备方法是：将水、多元醇胺、多元醇加入反应器内加热至60℃，反应90～120min，再加入硼化合物、糖类化合物、无机酸盐，升温至80℃～90℃，反应3～6小时，用氢氧化钠调节pH至8～10，反应1～3小时，即得到瓜胶多核交联剂。
上述用于气井的低浓度胍胶压裂液中，破胶剂由胶囊破胶剂和过硫酸铵按2～4:1的质量比组成。
室内配制该压裂液体系时，包括以下步骤：按照质量百分数准确取各组分，将水加到2000ml混调器中。开启混调器，用调压变压器控制电压在50～55V，先加入杀菌剂，再缓慢加入羟丙基瓜尔胶，注意不要形成“鱼眼”，搅拌20～40分钟使其成为均匀的溶液，将溶液倒入1000ml广口瓶，并置于30～50℃恒温水浴中水化膨胀4h；然后加入调节剂调节pH为10，同时加入温度稳定剂、防膨稳定剂、起泡助排剂、螯合剂，继续循环30～60min使溶液均匀；最后加入交联剂，搅拌混匀，得到低浓度胍胶压裂液,该胍胶压裂液的浓度低于0.40％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明中的交联剂采用低用量瓜胶多核交联剂，能够提供多个交联中心，可大幅度降低胍胶的使用浓度，同时使得水不溶物相应的减少，显著降低压裂液对地层的伤害。
(2)本发明采用的起泡助排剂利用各成分间的协同作用，将起泡剂和助排剂结合在一起，具有优良的起泡性能，有利于液体的返排，实现了一剂两用，减少了助剂的种类，降低了成本。
(3)本发明采用的杀菌剂，利用各种杀菌剂之间的协同作用，解决现用杀菌剂采用1227、戊二醛、异噻唑啉酮等杀菌剂所产生的抗药性以及广谱性不足问题，能够解决现用杀菌剂的抗药性问题。
(4)本发明形成的用于气井的低浓度胍胶压裂液的羟丙基瓜尔胶使用浓度低、耐温耐剪切性能良好，使用温度从常温到150℃，耐温能力达到150℃，破胶效果好，成本低，完全适用于气井高温的压裂增产改造，从而提高天然气产量，其经济效益明显，推广应用前景广阔。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进行具体描述。有必要在此特别指出的是，所列实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域的科研技术人员，根据上述发明内容对本发明做出非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。
实施例1
在容量为2000mL混调器中加入986.5mL水，开启混调器，用调压变压器控制电压在50V，先加入0.5g杀菌剂(具体为申请号为201610606565.3说明书文本内实施例杀菌剂样品1中记载的物质)，再缓慢加入羟丙基瓜尔胶3.5g，搅拌30分钟使其成为均匀的溶液，将溶液倒入1000ml广口瓶，并置于30℃恒温水浴中水化膨胀4h；然后加入调节剂1.0g碳酸钠，同时加入0.3g温度稳定剂(具体为申请号为201610939583.3说明书文本内实施例2中记载的物质)、5g防膨稳定剂(组成：聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵40％、氯化铵10％、十八烷基三甲基氯化铵5％和水45％，制法：在带有搅拌的反应器中加入水、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵混合后，升温至45℃反应3.5h，然后冷却至室温，再加入氯化铵，搅拌2h均匀后得到防膨稳定剂)、3g起泡助排剂(具体为申请号为201610783247.4说明书文本内实施例3中记载的物质)、0.2g EDTA(螯合剂)，继续循环30min使溶液均匀；取上述基液，加入1.5g低用量瓜胶多核交联剂(具体为公告号为CN103881694B的说明书文本内实施例2中记载的物质)，即得本发明的冻胶。
经过交联后形成的冻胶在140℃经过流变仪剪切90分钟后，冻胶粘度为62mPa.s,而达到同样粘度，普通羟丙基胍胶冻胶所需要的羟丙基胍胶浓度至少0.45％，耐温为90℃；在制得的冻胶中加入0.3g胶囊破胶剂和0.1g过硫酸铵，搅拌均匀，2h后冻胶粘度下降至3.0mPa.s。
实施例2
在容量为2000mL混调器中加入986.2mL水，开启混调器，用调压变压器控制电压在55V，先加入0.5g杀菌剂(具体为申请号为201610606565.3说明书文本内实施例杀菌剂样品3中记载的物质)，再缓慢加入羟丙基瓜尔胶2.8g，搅拌30分钟使其成为均匀的溶液，将溶液倒入1000ml广口瓶，并置于30℃恒温水浴中水化膨胀4h；然后加入调节剂2.0g碳酸氢钠，同时加入0.3g温度稳定剂(具体为申请号为201610939583.3说明书文本内实施例2中记载的物质)、5g防膨稳定剂(组成：聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵40％、氯化铵10％、十八烷基三甲基氯化铵5％和水45％，制法：在带有搅拌的反应器中加入水、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵混合后，升温至45℃反应3.5h，然后冷却至室温，再加入氯化铵，搅拌2h均匀后得到防膨稳定剂)、3g起泡助排剂(具体为申请号为201610783247.4说明书文本内实施例3中记载的物质)、0.2g EDTA(螯合剂)，继续循环30min使溶液均匀；取上述基液，加入1.5g低用量瓜胶多核交联剂(具体为公告号为CN103881694B的说明书文本内实施例2中记载的物质)，即得本发明的冻胶。
经过交联后形成的冻胶在90℃经过流变仪剪切90分钟后，冻胶粘度为71mPa.s；在制得的冻胶中加入0.15g胶囊破胶剂和0.05g过硫酸铵搅拌均匀，2h后冻胶粘度下降至2.8mPa.s。
实施例3
在容量为2000mL混调器中加入983mL水，开启混调器，用调压变压器控制电压在50V，先加入1.0g杀菌剂(具体为申请号为201610606565.3说明书文本内实施例杀菌剂样品2中记载的物质)，再缓慢加入羟丙基瓜尔胶3.0g，搅拌30分钟使其成为均匀的溶液，将溶液倒入1000ml广口瓶，并置于30℃恒温水浴中水化膨胀4h；然后加入2.0g碳酸氢钠，同时加入0.8g温度稳定剂(具体为申请号为201610939583.3说明书文本内实施例2中记载的物质)、7g防膨稳定剂(组成：聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵40％、氯化铵10％、十八烷基三甲基氯化铵5％和水45％，制法：在带有搅拌的反应器中加入水、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵混合后，升温至45℃反应3.5h，然后冷却至室温，再加入氯化铵，搅拌2h均匀后得到防膨稳定剂)、3g起泡助排剂(具体为申请号为201610783247.4说明书文本内实施例3中记载的物质)、0.2g EDTA-Na2(螯合剂)，继续循环30min使溶液均匀；取上述基液，加入2.5g低用量瓜胶多核交联剂(具体为公告号为CN103881694B的说明书文本内实施例2中记载的物质)，即得本发明的冻胶。
经过交联后形成的冻胶在120℃经过流变仪剪切90分钟后，冻胶粘度为100mPa.s；在制得的冻胶中加入0.2g胶囊破胶剂和0.1g过硫酸铵，搅拌均匀，2h后冻胶粘度下降至3.2mPa.s。
实施例4
在容量为2000mL混调器中加入979.4mL水，开启混调器，用调压变压器控制电压在50V，先加入1.0g杀菌剂(具体为申请号为201610606565.3说明书文本内实施例杀菌剂样品1中记载的物质)，再缓慢加入羟丙基瓜尔胶3.25g，搅拌30分钟使其成为均匀的溶液，将溶液倒入1000ml广口瓶，并置于30℃恒温水浴中水化膨胀4h；然后加入调节剂1.5g碳酸钠，同时加入1.5g温度稳定剂(具体为申请号为201610939583.3说明书文本内实施例2中记载的物质)、8g防膨稳定剂(组成：聚季铵盐-7 35％、氯化钾18％、十二烷基二甲基苄基氯化铵9％和水38％，制法：在带有搅拌的反应器中加入水、聚季铵盐-7、十二烷基二甲基苄基氯化铵混合后，升温至55℃反应2.5h，然后冷却至室温，再加入氯化钾，搅拌1.5h均匀后得到防膨稳定剂)、5g起泡助排剂(具体为申请号为201610783247.4说明书文本内实施例3中记载的物质)、0.35g EDTA(螯合剂)，继续循环30min使溶液均匀；取上述基液，加入2.0g低用量瓜胶多核交联剂(具体为公告号为CN103881694B的说明书文本内实施例2中记载的物质)，即得本发明的冻胶。
经过交联后形成的冻胶在130℃经过流变仪剪切90分钟后，冻胶粘度为68mPa.s,而达到同样粘度，普通羟丙基胍胶冻胶所需要的羟丙基胍胶浓度至少0.45％,耐温为90℃。在制得的冻胶中加入0.3g胶囊破胶剂和0.1g过硫酸铵，搅拌均匀，2h后冻胶粘度下降至3.4mPa.s。
实施例5
在容量为2000mL混调器中加入986mL水，开启混调器，用调压变压器控制电压在50V，先加入1.5g杀菌剂(具体为申请号为201610606565.3说明书文本内实施例杀菌剂样品2中记载的物质)，再缓慢加入羟丙基瓜尔胶3.8g，搅拌30分钟使其成为均匀的溶液，将溶液倒入1000ml广口瓶，并置于30℃恒温水浴中水化膨胀4h；然后加入调节剂1.0g碳酸钠，同时加入1.5g温度稳定剂(具体为申请号为201610939583.3说明书文本内实施例2中记载的物质)、1.0g防膨稳定剂(组成：聚三甲基烯丙基氯化铵28％、氯化钾15％、十二烷基二甲基苄基氯化铵10％和水47％，制法：在带有搅拌的反应器中加入水、聚三甲基烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵混合后，升温至55℃反应2.5h，然后冷却至室温，再加入氯化钾，搅拌1.5h均匀后得到防膨稳定剂)、5g起泡助排剂(具体为申请号为201610783247.4说明书文本内实施例3中记载的物质)、0.2g DTPA(螯合剂)，继续循环30min使溶液均匀；取上述基液，加入3.5g低用量瓜胶多核交联剂(具体为公告号为CN103881694B的说明书文本内实施例2中记载的物质)，即得本发明的冻胶。
经过交联后形成的冻胶在150℃经过流变仪剪切90分钟后，冻胶粘度为65mPa.s,而达到同样粘度，普通羟丙基胍胶冻胶所需要的羟丙基胍胶浓度至少0.55％,耐温为120℃。在制得的冻胶中加入0.4g胶囊破胶剂和0.1g过硫酸铵，搅拌均匀，2h后冻胶粘度下降至3.2mPa.s。
现场应用
将实施例提供的低浓度胍胶压裂液体系应用于延208-1井，与常规压裂液的延208-1井邻井同层位延862井进行对比，数据如下所示：
表1延208-1井盒7层储层物性对比
表2延208-1井盒7层施工参数对比
表3施工效果对比表
从以上延208-1压裂施工数据表及相应的施工曲线图中可以看出：在前置液阶段随着排量的增加压裂不断增加，当压裂平稳后随着排量的提升出现了压裂的提高而后下降，压裂曲线波动正常，整个压裂过程中压裂顺利，曲线平稳，最终压裂加砂35方，完成了设计加砂，整个过程顺利。

Claims (9)

1.一种用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：由以下质量百分数的物质原料组成：羟丙基瓜尔胶0.28～0.38％、防膨稳定剂0.5～1.0％、杀菌剂0.05～0.15％、起泡助排剂0.3～0.5％、调节剂0.10～0.20％、温度稳定剂0.03～0.15％、螯合剂0.02～0.035％、交联剂0.15～0.35％、破胶剂0.02％～0.05％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：按质量百分含量计，所述防膨稳定剂的原料配方包括如下组分：阳离子聚合物25～40％、无机盐10～20％、增溶剂5～10％，其余为水；其中，所述阳离子聚合物为聚二甲基二烯丙基氯化胺、聚三甲基烯丙基氯化铵、氯化聚2-羟丙基-1,1-N-二甲基铵、聚季铵盐-7、聚季铵盐-32、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化铵中的一种，所述增溶剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述杀菌剂采用公开号为CN106172426A的专利文本所述的油气田用水处理杀菌剂。
4.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述起泡助排剂采用公开号为CN106479473A的专利文本所述的用于气井的起泡助排剂。
5.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述温度稳定剂采用公开号为CN106566519A的专利文本所述的一种油气田胍胶压裂液温度稳定剂。
7.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述螯合剂为DTPA、EDTA、EDTA-Na2、TAED中的一种。
8.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述交联剂采用公告号CN 103881694A的专利文本所述的低用量瓜胶多核交联剂。
9.根据权利要求1所述的用于气井的低浓度胍胶压裂液，其特征在于：所述破胶剂由胶囊破胶剂和过硫酸铵按2～4:1的质量比组成。
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