CN108997996A - 一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂及制备方法。一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其组成包括:pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水，所述的pH调节剂的重量份数为5‑10，所述的引发剂的重量份数为10‑30，所述的抑菌剂的重量份数为10‑20，所述的水的重量份数40‑75。本发明用于羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂的制备。

Description

一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂及制备方法

技术领域：

本发明涉及一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂及制备方法。

背景技术：

压裂是改造低渗透油层的主要增产手段，在各国的应用都非常广泛；而压裂液是压裂中必不可少的工作液体，其主要作用是造缝和携砂。随着压裂技术的广泛应用，压裂液也得到迅速发展，各油田也都有研制出了适合于本油田使用的压裂液体系，目前主要的压裂液体系包括：水基压裂液(羟丙基瓜尔胶体系压裂液)、清洁压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液(CO2泡沫压裂液或N2泡沫压裂液)等压裂液，然后添加交联剂、破胶剂和添加剂组成。由于水基液具有价廉、性良且易于控制等特点，已成为应用最广泛的压裂液。

水基压裂液体系中最具有代表性的就是羟丙基瓜尔胶压裂液体系，在该体系中，羟丙基瓜尔胶具有很强的亲水性，加入水中，羟丙基瓜尔胶发生溶胀并与水化合，瓜尔胶聚合物分子与水分子缔合，在溶液中展开并延伸，增加了溶液的粘度，起到稠化作用。

由于压裂液体系的功能是造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂，因此液体的粘性至关重要，成功的压裂作业要求压裂液在裂缝中必须具有较高粘度。

目前，提高压裂液的粘度，一般都会增加羟丙基瓜尔胶的用量或者加入有机聚合物(如聚丙烯酰胺)，但是羟丙基瓜尔胶或者有机聚合物大添加量较大时，存在破胶困难、容易吐砂的问题，影响压列效果，降低增产效果。而且，瓜尔胶价格较贵，使用量增加时虽然能增加粘度，但是压裂成本高，破胶后残留在地层中的残渣较多，返排不彻底，增加了压裂后续的返排等无害化处理的难度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能降低羟丙基瓜尔胶的使用量，同时还能增加压裂液的粘度的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂及制备方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其组成包括:pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水，所述的pH调节剂的重量份数为5-10，所述的引发剂的重量份数为10-30，所述的抑菌剂的重量份数为10-20，所述的水的重量份数40-75。

所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的引发剂为亚硫酸氢钠、三乙醇胺或乙醇中的至少一种；所述的pH调节剂为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种；所述的抑菌剂为十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为5，所述的引发剂的重量份数为10，所述的抑菌剂的重量份数为10，所述的水的重量份数40。

所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为10，所述的引发剂的重量份数为30，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数75。

一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂的制备方法，称取pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水的重量份数，装入容器罐内搅拌均匀，在进行复配。

有益效果：

1.本发明提供的羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，能降低瓜尔胶压裂液体系中羟丙基瓜尔胶的使用量，同时，增加压裂液的粘度，提高携砂比，提高压裂效果。

2.羟丙基瓜尔胶价格较贵，降低其使用量，首先，能降低压裂成本；其次，使得返排处理难度降低，本发明的羟丙基瓜尔胶使用量的减少，能降低压裂液中水不溶物的含量，从而降低破胶后残留在地层中的残渣含量和返排液中的有机物含量，降低了返排无害化处理的难度和成本。

3.本发明提供的增粘剂中，通过将pH调节剂、引发剂和抑菌剂进行复配，能在低温下促进交联液中的过硫酸铵进行分解，从而提高了破胶质量，降低破胶后粘度，降低地层瓜尔胶的残渣量，保护油层，进一步提高产量。

附图说明：

附图1是本产品的6508-5压裂施工曲线图。

附图2是本产品的9117-1压裂施工曲线图。

附图3是本产品的采油厂黄231井长8层压裂施工曲线图。

附图4是本产品的杏3096-8井长6层上段压裂施工曲线图。

附图5是本产品的杏3096-8井长6层下段压裂施工曲线图。

附图6是本产品的室内挑挂实验照片一图。

附图7是本产品的室内挑挂实验照片二图。

附图8是本产品的室内挑挂实验照片三图。

附图9是本产品的室内携砂实验照片静态携砂实验图。

附图10是本产品的室内携砂实验照片动态实验图。

附图11是本产品的现场施工携砂照片一图。

附图12是本产品的现场施工携砂照片二图。

附图13是本产品的现场施工携砂照片三图。

附图14是本产品的现场施工携砂照片四图。

附图15是本产品的现场施工携砂照片五图。

具体实施方式：

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其组成包括:pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水，所述的pH调节剂的重量份数为5-10，所述的引发剂的重量份数为10-30，所述的抑菌剂的重量份数为10-20，所述的水的重量份数40-75。

实施例2：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的引发剂为亚硫酸氢钠、三乙醇胺或乙醇中的至少一种；所述的pH调节剂为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种；所述的抑菌剂为十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

实施例3：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为5，所述的引发剂的重量份数为10，所述的抑菌剂的重量份数为10，所述的水的重量份数40。

实施例4：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为10，所述的引发剂的重量份数为30，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数75。

实施例5：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为7，所述的引发剂的重量份数为15，所述的抑菌剂的重量份数为13，所述的水的重量份数50。

实施例6：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为8，所述的引发剂的重量份数为25，所述的抑菌剂的重量份数为16，所述的水的重量份数60。

实施例7：

一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂的制备方法，称取pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水的重量份数，装入容器罐内搅拌均匀，在进行复配。

实施例8：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为5，所述的引发剂的重量份数为10，所述的抑菌剂的重量份数为10，所述的水的重量份数75。

其中，所述的pH调节剂为甲醇钠，所述的引发剂为亚硫酸氢钠；所述的抑菌剂为十二烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、亚硫酸氢钠、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

实施例9：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为10，所述的引发剂的重量份数为30，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数40。

其中，所述的pH调节剂为叔丁醇钠，所述的引发剂为三乙醇胺；所述的抑菌剂为十四烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、亚硫酸氢钠、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

实施例10：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为8，所述的引发剂的重量份数为20，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数52。

其中，所述的pH调节剂为碳酸钠，所述的引发剂为乙醇；所述的抑菌剂为十六烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、亚硫酸氢钠、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

实施例11：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为9，所述的引发剂的重量份数为25，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数46。

其中，所述的pH调节剂为重量份数3％的乙醇钠和重量份数6％的氢氧化钾的混合物，所述的引发剂为重量份数10％的亚硫酸氢钠、重量份数10％的三乙醇胺和重量份数5％的乙醇的混合物；所述的抑菌剂为重量份数20％十四烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

实施例12：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为6，所述的引发剂的重量份数为15，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数59。

其中，所述的pH调节剂为重量份数2％碳酸氢钠、重量份数2％甲醇钠、重量份数2％叔丁醇钠的混合物；所述的引发剂为重量份数10％亚硫酸氢钠、重量份数5％三乙醇胺的混合物；所述的抑菌剂为重量份数20％十二烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、亚硫酸氢钠、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

实施例13：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为6，所述的引发剂的重量份数为10，所述的抑菌剂的重量份数为15，所述的水的重量份数69。

其中，所述的pH调节剂为重量份数1％甲醇钠、重量份数1％乙醇钠、重量份数1％叔丁醇钠、重量份数1％氢氧化钾、重量份数1％碳酸钠和重量份数1％碳酸氢钠；所述的引发剂为重量份数5％三乙醇胺和重量份数5％乙醇的混合物；所述的抑菌剂为重量份数15％十六烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、亚硫酸氢钠、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

实施例14：

实施例1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，所述的pH调节剂的重量份数为7，所述的引发剂的重量份数为30，所述的抑菌剂的重量份数为10，所述的水的重量份数53。

其中，所述的pH调节剂为重量份数2％乙醇钠、重量份数2％叔丁醇钠、重量份数1％氢氧化钾、重量份数1％碳酸钠和重量份数1％碳酸氢钠；所述的引发剂为重量份数12％亚硫酸氢钠和重量份数18％乙醇的混合物；所述的抑菌剂为重量份数10％十二烷基三甲基氯化铵。

称取上述重量份数的pH调节剂、亚硫酸氢钠、抑菌剂、水，搅拌均匀，复配即可。

一.性能检测：实验药剂

1、羟丙基瓜尔胶

羟丙基瓜尔胶质量检测数据

2、硼砂(分析纯)；

3、羟丙基瓜尔胶(分析纯)；

4、低温激活剂(陕西化工研究院生产)；

5、助排剂(陕西化工研究院生产)；

实验过程

1、按照配方配置各压裂体系的基液(500ml)及交联液(25ml)；

2、用六速旋转粘度仪测基液的粘度；

3、将交联液倒入基液中，并充分搅拌；

4、用六速旋转粘度仪测交联后压裂液的粘度，记为0min的粘度；

5、将交联后的压裂液，置于30℃水浴锅中；

6、分别在15min、30min、60min、120min时候，从水浴锅中取出，测其粘度，并记录数据；

实验方案

准备4种压裂液体系，分别叫做压裂液体系A、压裂液体系B、压裂液体系C、压裂液体系D，各压裂液的组成配方分别如下：

压裂液体系A：由质量比为100:5的基液和交联液组成(A/B/C/D中基液和交联液的质量比相同)，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.3％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂(3--三聚环氧六氟丙烷酰胺基(2-亚硫酸)乙基二甲基胺)、0.035％的低温激活剂组分(柠檬酸铵)、余量的水。

压裂液体系B：(交联液与压裂液体系A中相同，基液中羟丙基瓜尔胶的质量浓度为0.3％，添加0.02％的本发明提供的辅助增粘剂，其他同压裂液体系A)：由质量比为100:5的基液和交联液组成，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.3％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂、0.035％的低温激活剂、0.03％的本发明提供的辅助增粘剂、余量的水。

压裂液体系C由质量比为100:5的基液和交联液组成，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.20％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂、0.035％的低温激活剂、余量的水。

压裂液体系D(交联液与压裂液体系B中相同，基液中羟丙基瓜尔胶的质量浓度为0.20％，添加0.02％的本发明提供的辅助增粘剂，其他同压裂液体系B)：由质量比为100:5的基液和交联液组成，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.2％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂、0.035％的低温激活剂、0.02％的本发明提供的辅助增粘剂、余量的水。

将实施例8-14提供的羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂用于上述压裂体系中，实验室进行交联和破胶指标的检测，实验数据如下，实验数据及分析

A、B、C、D四种压裂液体系交联及破胶效果检测

由上表可以看出：

1、在不同压裂液体系中，当增粘剂羟丙基瓜尔胶的浓度相同时候，通过添加辅助增粘剂，可大幅提高交联粘度。

在压裂液体系A的基础上，当压裂液体系B中羟丙基瓜尔胶浓度保持0.3％且其他组分不变，另外添加0.02％的辅助增粘剂时，在交联后粘度有大幅提升(提高72mP·s)，且在两小时后A、B破胶粘度能降至同一水平。由数据推断，通过添加辅助增粘剂可有效提高携砂质量，提高砂比，且破胶良好，残渣含量低。

2、在压裂液体系的粘度满足不了现场使用要求时，通过添加辅助增粘剂提高交联粘度，可使该体系满足现场粘度指标的要求。压裂液体系C中的羟丙基瓜尔胶浓度为0.2％，交联质量较差，达不到现场施工指标，在体系C的基础上，当压裂液体系D中羟丙基瓜尔胶浓度保持0.2％且其他组分不变，另外添加0.02％的辅助增粘剂时，交联后粘度有大幅提升(提高96mP·s)，可见通过添加辅助增粘剂，可以使原本粘度不能满足施工要求的压裂液体系，变为可以达到施工要求指标的压裂液体系，且破胶良好，残渣含量低。

3、当需要满足现场给定的粘度指标要求时，通过添加辅助增粘剂提高交联粘度，可降低增粘剂羟丙基瓜尔胶的浓度、用量，且能降低最终残渣含量，从而保护油层，进一步提高压裂作业后的油气井产量。

压裂液体系A中的羟丙基瓜尔胶浓度为0.3％，压裂液体系C中的羟丙基瓜尔胶浓度为0.2％，保持其他组分不变的前提下，另外在C中添加0.02％的辅助增粘剂。由数据看出，低浓度的C压裂液体系与A体系的粘度指标基本相同，且小幅度提升。

在两小时后，C压裂液体系的粘度比A低(低72mP·s)，更有利于返排，且最终的残渣含量更少(低6mg/L)。

由于实验数据分析，在达到现场施工要求的粘度及携砂指标的前提下，通过添加辅助增粘剂，不仅降低了羟丙基瓜尔胶的用量，还通过提高返排率，减少破胶后残渣含量，有效保护油层，提高压裂作业后的油气井产量。

二.现场试验检测：

试验1：

采用上述性能检测中的压裂液体系D，其中添加实施例1-7制备得到的辅助增粘剂，具体压裂液体系由质量比为100:5的基液和交联液组成，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.2％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂、0.035％的低温激活剂、0.02％的本发明提供的辅助增粘剂、余量的水。

延长A油田，该油田施工井深平均550m，施工过程顺利，最大砂比为45％。

试验2：

采用上述性能检测中的压裂液体系B，其中添加实施例8-14制备得到的辅助增粘剂，具体压裂液体系由质量比为100:5的基液和交联液组成，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.3％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂、0.035％的低温激活剂、0.02％的本发明提供的辅助增粘剂、余量的水。

延长B油田，该油田施工井深平均2000m，施工过程顺利，最大砂比为45％。

试验3：

采用实施例1-7制备得到的辅助增粘剂，加入0.25％浓度羟丙基瓜尔胶体系的基液中，具体压裂液体系由质量比为100:5的基液和交联液组成，交联液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.9％的硼砂、0.8％的过硫酸铵、余量的水；基液由以下重量份数的原料组成(总计100％)：0.25％的羟丙基瓜尔胶、0.12％的助排剂、0.035％的低温激活剂、0.02％的本发明提供的辅助增粘剂、余量的水。

延长C油田，该油田施工井深平均1500m，施工过程顺利，最大砂比为45％。

Claims (5)

1.一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其组成包括:pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水，其特征是: 所述的pH调节剂的重量份数为5-10，所述的引发剂的重量份数为10-30，所述的抑菌剂的重量份数为10-20，所述的水的重量份数40-75。

2.根据权利要求1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其特征是: 所述的引发剂为亚硫酸氢钠、三乙醇胺或乙醇中的至少一种；所述的pH调节剂为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种；所述的抑菌剂为十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其特征是: 所述的pH调节剂的重量份数为5，所述的引发剂的重量份数为10，所述的抑菌剂的重量份数为10，所述的水的重量份数40。

4.根据权利要求1所述的一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂，其特征是: 所述的pH调节剂的重量份数为10，所述的引发剂的重量份数为30，所述的抑菌剂的重量份数为20，所述的水的重量份数75。

5.一种羟丙基瓜尔胶压裂液体系用辅助增粘剂的制备方法，其特征是: 称取pH调节剂、引发剂、抑菌剂、水的重量份数，装入容器罐内搅拌均匀，在进行复配。