CN108795402A

CN108795402A - 一种用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法

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Publication number: CN108795402A
Application number: CN201710292316.6A
Authority: CN
Inventors: 赵锦栋; 丁建锁; 林景禹; 贾新刚
Original assignee: PETRO-KING OILFIELD TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BAIQIN ENERGY TECHNOLOGY (HUIZHOU) Co.,Ltd.
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明涉及一种用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法，该胍胶压裂液能够保证在储层温度＞140℃条件下的压裂液的造缝携砂性能，尤其适合高温超高温砂岩和碳酸盐储层的压裂增产又具有表界面张力低、残渣含量小、对地层粘度矿物稳定性好、摩阻低和快速返排的性能，可以有效降低液体对储层的伤害，提高高温和超高温储层的压裂改造效果以及增产改造措施的效果，并能够增加高温储层的油气采收率。

Description

一种用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其是涉及一种用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，国人对油气的依赖度和需求量在不断增加，为满足油气资源的供需平和，更多的非常规油气储藏正被逐步的开发利用。对于高温油气藏和超高油气藏储层来讲,目前已有的胍胶体系压裂液，通过石油行业标准的专业评价，难以突破140℃储层温度的压裂增产施工。具体表现在：裂液体系在140℃时，剪切10-25min后，体系粘度就低于50mpa.s，无法满足压裂施工的携砂要求；破胶液残渣高(800-1200mg/L)，堵塞油气流道，对储层伤害大；压裂液施工磨阻高，对设备和井下工具损害大；破胶液返排能力差，易与地层液体反应出现水锁现象，造成破胶无法返出储层，造成储层的二次伤害，极大的降低了油气资源的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法，解决现有技术中的胍胶压裂液无法用于140℃以上储层温度的压裂增产施工的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于超高温储层的胍胶压裂液，每100ml胍胶压裂液中包含如下组分：0.4g-0.8g的改性胍胶稠化剂、1g-4g的氯化钾、0.1ml-0.4ml的杀菌剂、0.3ml-0.8ml的粘土稳定剂、0.1ml-0.5ml的起泡剂、0.3ml-0.8ml的助排剂、0.05ml-0.2ml的pH调节剂、0.15ml-0.5ml的交联剂和0.1g-0.5g的破胶剂，且余量为水；

其中，改性胍胶稠化剂的成分是改性的羧甲基胍胶，其结构式如下：

其中，R为H或CH₃；x为自然数；n为自然数。

在本发明的胍胶压裂液中，所述杀菌剂为浓度40％-50％(w/v)的十二烷基二甲基苄基氯化铵。

在本发明的胍胶压裂液中，所述粘土稳定剂包含KCl和[(C₈H₁₇)₂N⁺(CH₃)₂]Cl^-。

在本发明的胍胶压裂液中，所述起泡剂包含有十八烷基二甲基溴化铵；所述助排剂包含有全氟辛酰乙撑胺基甲基二乙基碘化铵。

在本发明的胍胶压裂液中，所述pH调节剂为氢氧化钠溶液且浓度为0.05g/ml-0.25g/ml。

在本发明的胍胶压裂液中，所述破胶剂为过硫酸铵胶囊。

在本发明的胍胶压裂液中，所述交联剂包含有硼酸三辛酯和锆酸四异丙基丙酮酯，所述硼酸三辛酯与所述锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：2～5。

本发明还提供了上述的用于超高温储层的胍胶压裂液的制备方法，包括基液配置和交联剂配置，且临用前将所述基液、交联剂、破胶剂和水相互混合得到胍胶压裂液。

在本发明的制备方法中，所述基液配置包括：

S1、按配比在基液配料罐中加入KCl，充分溶解；

S2、按配比在基液配料罐中加入杀菌剂，对溶液循环混合3-5min；

S3、在基液配料罐中加入改性胍胶稠化剂，加入速度为每25kg不少于3分钟且匀速连续地加入，改性胍胶稠化剂加完后进行循环混合直至罐顶部和罐底部溶液之间的粘度差别<10％；

S4、降低排量，按配比依次吸入粘土稳定剂、助排剂和起泡剂；

S5、正常排量下，均匀加入pH调节剂；

S6、循环混合至少30min，充分混合后，得到基液。

在本发明的制备方法中，所述交联剂配置包括：依次在交联剂配料罐中加入硼酸三辛酯和锆酸四异丙基丙酮酯进行混合，混合后得到的交联剂放置时间大于3天；且所述硼酸三辛酯与所述锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：2～5。

实施本发明的用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法，具有以下有益效果：本发明的用于超高温储层的胍胶压裂液能够保证在储层温度＞140℃条件下的压裂液的造缝携砂性能，尤其适合高温超高温砂岩和碳酸盐储层的压裂增产又具有表界面张力低、残渣含量小、对地层粘度矿物稳定性好、摩阻低和快速返排的性能，可以有效降低液体对储层的伤害，提高高温和超高温储层的压裂改造效果以及增产改造措施的效果，并能够增加高温储层的油气采收率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的用于超高温储层的胍胶压裂液及其制备方法作进一步说明：

本发明提供一种高温油气藏增产压裂使用的压裂液体系，能有效的实现压裂液体的造缝、携砂和返排功效，实现高温、超高温储层的增产改造，提高高温储层的油气采收率。

用于超高温储层的胍胶压裂液中，每100ml胍胶压裂液中包含如下组分：0.4g-0.8g的改性胍胶稠化剂、1g-4g的氯化钾、0.1ml-0.4ml的杀菌剂、0.3ml-0.8ml的粘土稳定剂、0.1ml-0.5ml的起泡剂、0.3ml-0.8ml的助排剂、0.05ml-0.2ml的pH调节剂、0.15ml-0.5ml的交联剂和0.1g-0.5g的破胶剂，且余量为水；

其中，R为H或CH₃；x为自然数；n为自然数。优选地，x≤60；n≤40。更优选地，x≤40；n≤25。

其中，改性胍胶稠化剂用于增加压裂液体系粘度，与交联剂发生交联反应形成冻胶，其可以压开目的地层和携带支撑剂铺置压到开裂缝。该改性胍胶稠化剂的水不溶物含量为2-4％，而同类产品的水不溶物为8-12％，明显低于同类产品。

杀菌剂用于杀死或者抑制地层水介质中细菌和微生物，避免压裂液水质变坏和稠化剂的生物分解。其主要成分为浓度40％-50％(w/v)的十二烷基二甲基苄基氯化铵，其分子式：C₂₁H₃₈NCl。十二烷基二甲基苄基氯化铵既有良好的杀菌性能，同时还具有较优异的表面活性，可以降低体系的表面张力。

粘土稳定剂是利用粘土表面化学离子交换的特点，改变粘土表面的结合离子，从而改变粘土的物理化学性质，达到防治粘土水合膨胀和分散运移。地层中的粘土由于自身的结构特点：晶胞两面都是氧层，层间连接是弱的分子间力，水分子易沿着硅氧层面进入晶体间，使层间距离增大，使其粘土体积易于膨胀。膨胀后的粘土将会减小或者堵塞地层空隙，使地层流体流动阻力增大或者无法正常流动，经研究，K⁺和[(C₈H₁₇)₂N⁺(CH₃)₂]可以进入粘土的硅氧层内，把上下硅氧层锁紧，使水分子无法进入层间来膨胀地层粘土。本胍胶压裂液中的粘土稳定剂包含KCl和[(C8H17)2N+(CH3)2]Cl-，其能有效地吸附在粘土表面，防止水敏性矿物水化。经实验结果证实，本胍胶压裂液体系的防膨效果可以达到80-85％，而常规的国产助剂的防膨效率只有40-60％。

起泡剂为表面活性物质，主要是在气-水界面上降低界面张力，促使空气在压裂液中形成小气泡，扩大分选界面，并保证气泡上升形成泡沫层，降低压裂液滤失率，适当增加粘度和支撑剂悬浮力能力。本胍胶压裂液体系使用的起泡剂主要成分为十八烷基二甲基溴化铵，其具有优秀的气泡性能，同时还可以有效的降低液体体系的表界面张力。

助排剂可以降低压裂液破胶液的表界面张力，增加返排能量，减少压裂液对储层的伤害。本胍胶压裂液体系的助排剂的主要成分为全氟辛酰乙撑胺基甲基二乙基碘化铵，其作为一种高效的含氟表面活性剂，具有高表面活性、高耐温性和高化学稳定性，其可以有效的降低液体的表界面张力(20-25N/m，常规表界面张力为30-35N/m)，提高液体返排出地层的能力，同时其特有的分子结构还可以避免压裂液与地层的水锁伤害(水锁伤害：指油井作业过程中水浸入油层造成的伤害；水浸入后会引起近井地带含水饱和度增加，岩石孔隙中油水界面的毛管阻力增加，以及贾敏效应，使原油在地层中比正常生产状态下产生一个附加的流动阻力，宏观上表现为油井原油产量的下降)，而且较少量就可以达到常规表面活性剂的功效。

pH调节剂用于调节压裂液体系pH。为实现胍胶压裂液体系形成交联冻胶携砂，体系的pH值必须满足交联剂正常交联的pH要求，通常需要使用无机或者有机酸碱来调节压裂液体系的pH值，使其具有一定的缓冲能力和范围。硼交联剂的pH范围为9-11。但本胍胶压裂液体系使用的交联剂为硼锆复合交联体系，体系的pH值在13-14最佳。本体系使用的pH调节剂为NaOH溶液，其浓度为0.05g/ml-0.25g/ml。

交联剂用于跟胍胶交联形成具有压裂施工要求的悬砂、携砂能力的冻胶。其主要是与胍胶内的顺位邻羟基或者改性基团发生反应形成交联体系。本胍胶压裂液体系使用的是符合交联体系，该体系由有机硼和有机锆组成，具有耐高温、抗剪切、携砂能力优异、磨阻低、降虑失性能好等优点。交联剂包含交联剂A硼酸三辛脂，分子式为C₂₄H₅₁BO₃，以及交联剂B锆酸四异丙基丙酮脂，分子式为Zr[CH₃COCH＝COCH₃]₄。

破胶剂是压裂液中的一种重要添加剂，用于压裂结束后对交联液进行破胶，通过破坏交联液的交联键和降解稠化剂分子，达到破胶剂破胶降粘的作用，使其返排出地层。正常条件下胍胶交联液，存在于地层中会对地层造成巨大的伤害，严重者将堵塞地层空隙和流道，使地层油气无法流入井筒，而导致一口井的报废。而破胶后的液体，分子量小，表界面张力较低，在地层自身压力或者外部抽吸的作用下就可以完全排除地层，对地层造成较少的伤害。破胶剂一般为过氧化剂(广谱破胶剂)或者生物酶(中低温适用)，本胍胶压裂液体系使用的是采用生物胶囊技术将氧化剂过硫酸铵(NH4)₂S₂O₈进行包裹。由于过硫酸铵本身半衰期较短，在高温条件下对体系的破胶速度快，因此采用生物胶囊技术对其进行包裹，减缓其破胶速率，保证施工液体性能。

上述所用的组分均是现有成品。其中，氯化钾含量≥62％，产地俄罗斯乌拉尔；杀菌剂型号PK-SJ-03，来自深圳市百勤石油技术有限公司；粘土稳定剂型号PK-NT-03，来自深圳市百勤石油技术有限公司；起泡剂型号PK-QP-03，来自深圳市百勤石油技术有限公司；助排剂型号PK-ZP-03，来自深圳市百勤石油技术有限公司PK-ZP-03；交联剂A硼酸三辛脂型号PK-JL-03-A，来自深圳市百勤石油技术有限公司；交联剂B锆酸四异丙基丙酮脂型号PK-JL-03-B，来自深圳市百勤石油技术有限公司；破胶剂型号PK-PJ-01，来自深圳市百勤石油技术有限公司。其中‐03代表高温体系。

下面对用于超高温储层的胍胶压裂液的具体组成的实施例进行说明。

实施例1：

每100ml用于超高温储层的胍胶压裂液中包含如下组分：0.55g的改性胍胶稠化剂、2g的氯化钾、0.2ml的杀菌剂、0.5ml的粘土稳定剂、0.3ml的起泡剂、0.5ml的助排剂、0.1ml的氢氧化钠溶液(浓度0.1g/ml)、0.35ml的交联剂和0.3g的破胶剂，余量为水。其中，交联剂中的硼酸三辛酯与锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：4。

工程案例：

委内瑞拉Punda de mada区块Travi-08井，定向井，开发油井，施工井段6040.4m～6055.3m，储层温度175.2℃，使用上述改性胍胶稠化剂的助剂，使用浓度0.55％，施工用液670.4m³，施工排量5.0-6.2m³/min，施工压力70.5MPa～75.6MPa，压后日产油量10500bbl/d。

实施例2：

每100ml用于超高温储层的胍胶压裂液中包含如下组分：0.4g的改性胍胶稠化剂、1g的氯化钾、0.1ml的杀菌剂、0.3ml的粘土稳定剂、0.1ml的起泡剂、0.3ml的助排剂、0.05ml的氢氧化钠溶液(浓度0.25g/ml)、0.15ml的交联剂和0.1g的破胶剂，余量为水。其中，交联剂中的硼酸三辛酯与锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：2。

工程案例：

委内瑞拉Anago区块RPN-59，直井，开发气井，施工井段4056.7～4068.7m，储层温度153.3℃，使用上述改性胍胶稠化剂的助剂，使用浓度0.4％，施工用液508.7m³，施工排量4.7-5.5m³/min，施工压力68.5MPa～77.6MPa，压后日产气量217031m³/d，产能维持近半年。

实施例3：

每100ml用于超高温储层的胍胶压裂液中包含如下组分：0.8g的改性胍胶稠化剂、4g的氯化钾、0.4ml的杀菌剂、0.8ml的粘土稳定剂、0.5ml的起泡剂、0.8ml的助排剂、0.2ml的氢氧化钠溶液(浓度0.05g/ml)、0.5ml的交联剂和0.5g的破胶剂，余量为水。其中，交联剂中的硼酸三辛酯与锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：5。

工程案例：

委内瑞拉Anago区块RPN-59，直井，开发气井，施工井段4125.1～4376.7m，储层温度157.5℃，使用上述改性胍胶稠化剂的助剂，使用浓度0.7％，施工用液556.7m³，施工排量4.8-5.4m³/min，施工压力71.2MPa～80.4MPa，压后日产气量203211m³/d，产能维持近半年。

上述用于超高温储层的胍胶压裂液的制备方法包括基液配置和交联剂配置，且临用前将基液、交联剂、破胶剂和水相互混合得到胍胶压裂液。

基液配置包括：

S1、按配比在基液配料罐中加入KCl，充分溶解；

S3、在基液配料罐中加入改性胍胶稠化剂，加入速度为每25kg不少于3分钟且匀速连续地加入，改性胍胶稠化剂加完后进行循环混合直至罐顶部和罐底部溶液之间的粘度差别<10％；禁止突然提高加料速度或全部快速加入，使出水管线堵塞或形成大量“鱼眼”；

S4、降低排量，按配比依次吸入粘土稳定剂、助排剂和起泡剂；防止冒罐；

S5、正常排量下，均匀加入pH调节剂；加入NaOH溶液时最好在罐的2端罐口均匀加入；

S6、循环混合至少30min，充分混合后，得到基液。且该基液的pH＝13-14，体系粘度＝105mpa.s左右(25℃)。

交联剂配置包括：依次在交联剂配料罐中加入硼酸三辛酯和锆酸四异丙基丙酮酯进行混合，混合后得到的交联剂放置时间大于3天；且所述硼酸三辛酯与所述锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：2～5。

需要说明的是，在交联剂配置前需要检查交联剂配料罐的干洁，确保无异物和杂物；且交联剂不能稀释，否则会影响交联性能；交联剂放置超过3天后要对其性能进行检测合格。

需要说明的是，在配基液和交联剂前需要做如下准备：

A、确定水源水质，确定其与压裂液体系的配伍性，并做从现实验，对比与国内的实验数据，如果水质有异常建议更换水源；

B、对配料罐进行检查，确保配料罐上水前整洁且无锈、油、土等异物，如果有异物，上水前将罐清理干净；

C、对到场水质进行分析检测，具体检测项目包括：pH值和目测水样内是否有污染物，如悬浮物和漂浮物等。

本发明是一种用于高温油气藏压裂增产措施中的胍胶压裂液体系。该体系具有表界面张力低、残渣含量小、对地层粘度矿物稳定性好、摩阻低和快速返排的性能，可以有效的提高高温和超高温储层的压裂改造效果。通过实验和现场施工证明，使用该压裂液体系，可以实现180℃油气储藏的增产施工技术要求，甚至可以实现200℃油气储藏的压裂施工。

上述用于超高温储层的胍胶压裂液具有的特点为：

(1)体系超高温耐剪切稳定性。经现场施工证实，该体系在满足180℃储层的压裂增产施工；经实验室评价该体系在180℃剪切2h，体系粘度保持在100mpa.s以上，完全满足压裂施工的携砂要求，甚至可以满足200℃储层的压裂施工；

(2)该体系残渣含量低(400-500mg/L)，可以有效降低因油气通道堵塞造成的储层伤害；

(3)该体系采用缓释交联技术，有效的降低压裂施工磨阻(比正常降低2-4倍)，减少设备和井下工具的损耗；

(4)该体系具有很好的返排性能，破胶液表界面张力低(20-25N/m)，低于市场的高温压裂液体系(30-35N/m)，具有很好的返排能力，有效降低储层的二次伤害。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本发明所附要求的保护范围之内。

Claims

1.一种用于超高温储层的胍胶压裂液，其特征在于，每100ml胍胶压裂液中包含如下组分：0.4g-0.8g的改性胍胶稠化剂、1g-4g的氯化钾、0.1ml-0.4ml的杀菌剂、0.3ml-0.8ml的粘土稳定剂、0.1ml-0.5ml的起泡剂、0.3ml-0.8ml的助排剂、0.05ml-0.2ml的pH调节剂、0.15ml-0.5ml的交联剂和0.1g-0.5g的破胶剂，且余量为水；

其中，R为H或CH₃；x为自然数；n为自然数。

2.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述杀菌剂为浓度40％-50％(w/v)的十二烷基二甲基苄基氯化铵。

3.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述粘土稳定剂包含KCl和[(C₈H₁₇)₂N⁺(CH₃)₂]Cl^-。

4.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述起泡剂包含有十八烷基二甲基溴化铵；所述助排剂包含有全氟辛酰乙撑胺基甲基二乙基碘化铵。

5.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钠溶液且浓度为0.05g/ml-0.25g/ml。

6.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵胶囊。

7.根据权利要求1所述的胍胶压裂液，其特征在于，所述交联剂包含有硼酸三辛酯和锆酸四异丙基丙酮酯，所述硼酸三辛酯与所述锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：2～5。

8.一种权利要求1-6任一权利要求所述的用于超高温储层的胍胶压裂液的制备方法，其特征在于，包括基液配置和交联剂配置，且临用前将所述基液、交联剂、破胶剂和水相互混合得到胍胶压裂液。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述基液配置包括：

S1、按配比在基液配料罐中加入KCl，充分溶解；

S5、正常排量下，均匀加入pH调节剂；

S6、循环混合至少30min，充分混合后，得到基液。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂配置包括：依次在交联剂配料罐中加入硼酸三辛酯和锆酸四异丙基丙酮酯进行混合，混合后得到的交联剂放置时间大于3天；且所述硼酸三辛酯与所述锆酸四异丙基丙酮酯的体积比为100：2～5。