CN107722961A

CN107722961A - 一种海水基压裂液

Info

Publication number: CN107722961A
Application number: CN201711101782.8A
Authority: CN
Inventors: 魏振强; 马广华; 喻翔
Original assignee: Hebei Dayongdi Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Hebei Dayongdi Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-02-23

Abstract

本发明提供了一种海水基压裂液，包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.5％‑4％的粘土稳定剂，0％‑0.5％的促进剂，0.01％‑0.1％杀菌剂，0.0％‑0.5％的温度稳定剂，0.4％‑2％的表面活性剂，0.0％‑0.8％％的多糖聚合物，其余为海水；本发明所公开的海水基压裂液，合理解决了多糖聚合物需要溶胀时间的问题，无需提前配制聚合物溶液，可以满足压裂施工时连续配液的要求；黏弹性表面活性剂的蠕虫状胶束，与多糖聚合物的双螺旋结构具有互相协同的效果，增强压裂液携砂能力的同时，使压裂液的耐温性能可达140℃；由于黏弹性表面活性价格较高，单独使用时加量较大且耐温性能不好，加入多糖聚合物使可以合理的降低表面活性剂的加量，从而利于控制成本，并且在相同的表面活性剂浓度下，耐温性能明显提高。

Description

一种海水基压裂液

技术领域

本发明涉及油气资源开发技术领域，具体涉及一种海水基压裂液。

背景技术

水利压裂技术作为目前油田增产的重要的手段，已经得到广泛的应用，特别是在备受关注的页岩气、煤层气等非常规油气开采领域，掀起了一场技术革命，压裂液在水力压裂施工中，具有传递压力和携带支撑剂的重要作用，是水力压裂施工的关键。

目前陆地压裂施工所使用的压裂液已经比较成熟完善，而海上压裂施工也多参考和使用陆地的技术。由于受到海上平台空间及设备等多种实际条件的制约，压裂液通常主要还是在陆地配制好后，再运输到海上进行施工作业，这种方式不仅会导致成本较高，并且往往会受到海洋条件的制约，限制了压裂作业的规模及时间，影响到压裂处理的效果。而陆地压裂通常使用的胍胶压裂液又对海水中的高价电解质十分敏感，也不能直接使用海水配制。相对于陆地使用的压裂液，目前海水压裂液的体系相对不够完善，性能优良的海水压裂液更少，因此，开发海水基压裂液，降低海上压裂成本提高压裂效率是十分有必要的。

黄原胶是单胞杆菌发酵产生的高分子多糖聚合物，分子中含有强极性基团羟基、羧酸基等，在水溶液中，黄原胶分子的主链与侧链通过极性基团的氢键及分子间作用力，形成稳定的螺旋聚集的网状结构，所以黄原胶水溶液具有良好的增粘性能。向黄原胶溶液中加入的Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺等强电解质时，黄原胶的螺旋结构会因为电解质的盐桥作用而得到加强，增强其耐温性能。本发明的海水基压裂液基于改性黄原胶具有更稳定的双螺旋结构，更好的增粘性，并通过与表面活性剂的复配，得到性能优越的海水基压裂液，

中国石油天然气股份有限公司申请的“一种耐高温黄原胶压裂液及其制备方法”，公开号：CN 106800924A，该发明提供了一种耐高温黄原胶压裂液及其制备方法，其压裂液的组成为重量份成分：黄原胶0.4-0.6份、温度稳定剂0.2-2份、其他辅助添加剂1.0-3.0份。此发明的黄原胶压裂液，溶解速度快，黄原胶的加量为0.6份时，120℃黏度可以达到80mPa·s，但此方法单纯使用黄原胶加量较高，耐温性能不够优秀。

中国海洋石油总公司申请的“一种两性表面活性剂压裂液及其制备方法”，公开号：CN 103275692A，该发明提供了一种两性表面活性剂压裂液及其制备方法，按质量百分比包括两性表面活性剂3％-5％，阴离子表面活性剂0.5％-1％，无机盐2％-4％，低分子醇0.3％-0.5％，pH值调节剂0％-5％，粘土稳定剂0.5％，其余为水；该两性表面活性剂压裂液用于地层温度在60℃-80℃条件下的油气田压裂。甜菜碱是一类价格较高的两性表面活性剂，此发明甜菜碱加量高，压裂液成本必然较高，并且获得的压裂液耐温性能不够优秀。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明提供一种海水基压裂液，所要解决的技术问题是：合理利用黏弹性表面活性剂、改性黄原胶与海水含有的大量电解质产生协同的作用，通过添加低成本的改性黄原胶与黏弹性表面活性剂复配，改善黏弹性表面活性剂的用量高的问题，并改善压裂液的耐温性能及悬砂性能。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海水基压裂液，包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.5％-4％的粘土稳定剂，0％-0.5％的促进剂，0.01％-0.1％杀菌剂，0.0％-0.5％的温度稳定剂，0.4％-2％的表面活性剂，0.0％-0.8％的多糖聚合物，其余为海水。

配制方法：首先配制改性黄原胶海水溶液：用海水配制质量浓度为0.1％-0.8％的黄原胶溶液搅拌5min，得到均一的溶液；然后向得到的改性黄原胶溶液，加入促进剂、杀菌剂、温度稳定剂、表面活性剂，搅拌均匀，得到所述海水压裂液。

配制过程中改性黄原胶的加样速度要适当，不易过快，虽然改性黄原胶的溶解性更好，但仍要防止产生聚合物结块，影响压裂液性能。

上述技术方案中，所述的多糖聚合物为黄原胶或改性黄原胶，改性黄原胶通过马来酸酐与黄原胶反应得到，制备方法为：在反应烧瓶中依次黄原胶与马来酸酐，其摩尔比为1:9-1:13，然后加入一定量的有机溶剂搅拌溶胀1-2h，在60℃-70℃下反应24h，最后将得到的产物，经过二甲亚砜、乙醇洗涤后得到改性黄原胶。

上述技术方案中，所述粘土稳定剂为氯化钾或氯化铵一种或混合物。

上述技术方案中，所述促进剂为为水杨酸钠。

上述技术方案中，所述杀菌剂为十二烷基三甲基氯化铵或戊二醛中的一种或混合物。

上述技术方案中，所述温度稳定剂为三乙醇胺或亚硫酸钠。

上述技术方案中，所述表面活性剂为季铵盐类黏弹性表面活性剂，其分子的碳链长度为12-22或烷基酰胺类两性离子表面活性剂。

本发明的技术原理：

黏弹性表面活性剂在水溶液中达到一定浓度后，由于亲水基团带有同种电荷(多为正电)，电荷间的互相排斥力导致形成球状胶束，这时溶液没有黏度和弹性。当加入强电解质后，胶束占有的空间受到电解质的排斥作用而变小，球形空间开始变形为棒状或蠕虫状并相互缠绕到一起，表现出高粘度和弹性，并且盐加量越高，耐温性能越好，非常适合和在海水中使用。

一般黏弹性耐温性能较差，而改性黄原胶可以很好的提高其耐温性。黄原胶分子中含有强极性基团羟基、羧酸基等，在水溶液中，黄原胶分子带有的负电荷的侧链与主链通过氢键、静电作用力，形成稳定的螺旋结构，多个螺旋结构通过共价键可以形成稳定的网状结构，从而使黄原胶水溶液具有更好的增黏效果。改性黄原胶经过与马来酸酐改性反应，增溶性更好，溶液黏性明显提高，耐温耐盐性增强，十分适合于在海水中作增黏剂。

本发明所公开的海水基压裂液黏弹性表面活性剂增黏机理及适用环境与黄原胶体系具有极大的相似性，非常适合在海水中使用，当两者复配时可以取得很好的效果。本发明综合利用两种体系的特点，一方面利用黏弹性表面活性增黏快的优点，合理解决了黄原胶需要溶胀时间的问题，无需提前配制聚合物溶液，可以满足压裂施工时连续配液的要求；其次，黏弹性表面活性剂的蠕虫状胶束，与黄原胶的双螺旋结构具有互相协同的效果，增强压裂液携砂能力的同时，使压裂液的耐温性能可达140℃；再次，由于黏弹性表面活性价格较高，单独使用时加量较大且耐温性能不好，加入黄原胶使可以合理的降低表面活性剂的加量，从而利于控制成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，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的海水压裂液在140℃时黏温曲线。

图2是本发明实施例2的海水压裂液在110℃时黏温曲线。

图3是本发明实施例3的海水压裂液在130℃时黏温曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开海水基压裂液实施例：

实施例1：由以下成分组成的:黏土稳定剂氯化钾2份重量份；促进剂氯化钠2份重量份；促进剂水杨酸钠0.45份重量份；温度稳定剂三乙醇胺0.3重量份；季铵盐表面活性剂2份重量份；改性黄原胶0.5份重量份；水92.75份重量份。

本实施例按照以下步骤制备的：

(1)边搅动海水边加入改性黄原胶，加完后继续搅拌3min，便得到改性黄原胶水溶液；

(2)在搅拌条件下，向所述耐高温黄原胶溶液中加入配方量的黏土稳定剂、促进剂、温度稳定剂、季铵盐表面活性剂。

通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s^-1剪切90min后，得到实施例1的黏温曲线图1。

该配方的海水基压裂液可以应用于140℃井的压裂施工。

静态悬砂性能测试

实施例1中的压裂液加入郑州奔牛环保科技有限公司生产20-40目陶粒，砂比为20％，取部分样品放入试管中，观察30℃下陶粒的沉降速度。

羟丙基胍胶压裂液：

西安亚邦石油科技有限公司生产羟丙基胍胶、有机硼，加量0.3％、0.4％，加入氢氧化钠控制pH在9左右，然后加入郑州奔牛环保科技有限公司生产的20-40目陶粒，砂比为20％，取部分样品放入试管中观察30℃下陶粒的沉降速度。

传统清洁压裂液，由以下质量百分含量的原料混合制成：十六烷基三甲基溴化铵(CATB)2％，水杨酸钠1％，氯化钾2％，调节pH在8-9，然后加入郑州奔牛环保科技有限公司生产的20-40目陶粒，砂比为20％，取部分样品放入试管中放置在量筒中观察30℃下陶粒的沉降速度。

表1静态悬砂性能对比

实施例2：由以下成分组成的:黏土稳定剂氯化钾2份重量份；促进剂水杨酸钠0.45份重量份；温度稳定剂亚硫酸钠0.5重量份；季铵盐表面活性剂2份重量份；改性黄原胶0.3份重量份；水94.75份重量份。

本实施例按照以下步骤制备的：

(1)边搅动海水边加入黄原胶，加完后继续搅拌3min，便得到改性黄原胶水溶液；

(2)在搅拌条件下，向所述耐高温改性黄原胶溶液中加入配方量的黏土稳定剂、促进剂、温度稳定剂、季铵盐表面活性剂。

通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s^-1剪切90min后，得到实施例2的黏温曲线图2。

该配方的海水基压裂液可以应用于110℃井的压裂施工。

实施例3：由以下成分组成的:黏土稳定剂氯化钾2份重量份；促进剂氯化钠1份重量份；温度稳定剂亚硫酸钠0.5重量份；两性表面活性剂0.6份重量份；改性黄原胶0.5份重量份；海水95.4份重量份。

本实施例按照以下步骤制备的：

通过Brookfield PVS黏度计测试样品的流变性能，剪切速率在170s-1剪切90min后，得到实施例3的黏温曲线图3。

该配方的海水基压裂液可以应用于140℃井的压裂施工。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种海水基压裂液，其特征在于：包括以下质量百分含量的组分混合制成：0.5％-4％的粘土稳定剂，0％-0.5％的促进剂，0.01％-0.1％杀菌剂，0.0％-0.5％的温度稳定剂，0.4％-2％的表面活性剂，0.0％-0.8％的多糖聚合物，其余为海水；

所述粘土稳定剂为氯化钾或氯化铵一种或混合物；所述促进剂为为水杨酸钠；所述杀菌剂为十二烷基三甲基氯化铵或戊二醛中的一种或混合物；所述温度稳定剂为三乙醇胺或亚硫酸钠；所述表面活性剂为季铵盐类黏弹性表面活性剂，其分子的碳链长度为12-22或烷基酰胺类两性离子表面活性剂。所述的多糖聚合物为黄原胶或改性黄原胶。此压裂液的配制方法：首先用海水配制质量浓度为0.1％-0.8％的多糖聚合物溶液搅拌5min，得到均一的溶液；然后向得到的多糖聚合物溶液，加入粘土稳定剂、促进剂、杀菌剂、温度稳定剂、表面活性剂，搅拌均匀，得到所述海水压裂液。

2.根据权利要求1所述一种海水基压裂液，其特征在于：所述的多糖聚合物为黄原胶或改性黄原胶，其中改性黄原胶的制备方法为马来酸酐与黄原胶反应：在反应烧瓶中依次黄原胶与马来酸酐，其摩尔比为1:9-1:13，然后加入一定量的有机溶剂搅拌溶胀1-2h，在60℃-70℃下反应24h，最后将得到的产物，经过二甲亚砜、乙醇洗涤后得到改性黄原胶。