CN109722235A - 使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系及其制备方法。该胍胶压裂液体系包括：液体胍胶、离子螯合剂、交联延缓剂、破胶剂、交联剂及余量的稠油热采水，稠油热采水的温度为70～85℃。在稠油热采水和离子螯合剂的作用下，液体胍胶能够在稠油热水中进行均匀分散、快速溶胀，并在短时间内达到充分溶胀的90％。然后压裂基液在交联剂和交联延缓剂的作用下，能够以较为适宜的速度进行交联。相比于现有的压裂液，本申请提供的压裂液耐温能力可达95℃，在95℃、170S^‑1的条件下恒温剪切60min压裂液粘度始终大于140mpa·s，从而大幅提高了压裂液的压裂性能。

Description

使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田开采领域，具体而言，涉及一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系及其制备方法。

背景技术

水力压裂技术是储层改造的关键技术，新疆玛湖砾岩油田的开发方式主要为水平井+体积压裂。大规模体积压裂对水资源有巨大的需求，水资源供应短缺成为玛湖油田开发的关键制约因素。风城稠油开采主要以蒸汽吞吐和蒸汽辅助重力泄油技术为主，稠油热采水产出量为1000m³/d，大量稠油热采水需要净化处理，增加了开采成本及环保压力。如果利用风城稠油热采水配制胍胶压裂液，既能缓解玛湖油田大规模体积压裂对水资源的巨大需求，又能解决风城稠油热采水处理的难题。

风城稠油热采水的矿化度为6000～12000mg/L，二价钙镁离子的含量为130～180mg/L；稠油热采水在稠油处理站排出时水温在95℃左右，到达施工井场配制压裂液水温在70～85℃。稠油热采水中的二价钙镁离子严重影响胍胶压裂液的剪切性能，且稠油热采水过高的温度(70～85℃)容易在现场连续配液中导致胍胶粉成团、粘度损失，高温还会导致交联及破胶速率过快。因此，需要开发一种新的压裂液体系。

现有文献提供了一种压裂液连续混配方法，该方法中将胍胶经精密螺旋喂料机输入能自动调节流量的喷射型混合器中，胍胶的给料量经精密螺旋喂料机的转速调整，所述螺旋喂料机的下料量经计算机控制，计算机不断读取电子称单位时间的差值，并根据外部常温清水的流量和配比来调整螺旋喂料机的转速，维持设定的配液比。该方法的缺点为使用常温清水配制胍胶压裂液，高温稠油热采水等油田污水因水质成分复杂、温度高等原因直接使用压裂液连续混配方法造成胍胶起粘速度慢、起粘不充分等问题。

另一篇现有文献提供了一种使用原油采出污水配制的压裂液及其配制方法，该方法主要是利用缔合聚合物耐温、耐盐、耐细菌腐蚀、抗剪切性能好、摩阻低的特征，辅助稠化助剂、温度稳定剂、防水锁剂、粘土稳定剂等，形成使用采油污水配制的缔合聚合物压裂液体系，其配制方法是在循环或搅拌器搅拌条件下，在原油采出污水中按上述浓度缓慢加入稠化剂、金属离子稳定剂、防水锁剂、高温稳定剂、粘土稳定剂，充分循环或搅拌，待稠化剂完全溶胀，得到压裂液基液。该方法的缺点为其压裂液配制方法是在循环或搅拌器搅拌条件下，以原油采出污水为水源配制压裂液，其压裂液配制场所在压裂液配液站，不能满足施工井场对压裂液即配即用的大规模压裂作业需求。

又一篇现有技术提供了一种利用压裂返排液配制的压裂液及其配制方法。该方法中，对返排液不进行处理或者简易的处理后直接用于配制压裂液，压裂液由增稠剂和其他助剂组成，与返排液用瓜尔胶增稠剂相配伍的交联剂和交联促进剂，使配方的交联时间1～3min可调，耐温能力≥120℃，体系摩阻比普通羟丙基瓜尔胶压裂液体系降低20％以上，该压裂液配制方法实现了压裂返排液的循环利用，配制的压裂液具有良好的性能。该方法的缺点为其配制方法是在搅拌过程中向压裂返排液中加入质量分数为0.35～0.45％的特殊改性返排液用瓜尔胶，搅拌5min后依次加入质量分数分别为0.3～0.5％的防膨剂，0.3～0.5％的助排剂，0.1～0.3％的杀菌剂，搅拌均匀后得到基液，静置30min。该方法静置时间过长，不能满足施工井场对压裂液即配即用的大规模压裂作业需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系及其制备方法，以解决现有的压裂液不能满足大规模应用或性能较差技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系，胍胶压裂液体系包括：液体胍胶、离子螯合剂、交联延缓剂、破胶剂、交联剂及稠油热采水，稠油热采水的温度为70～85℃。

进一步地，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系包括：0.6～1.2％的液体胍胶、0.005～0.03％的离子螯合剂、0.08～0.2％的交联延缓剂、0.01～0.2％的破胶剂、0.8～1.2％的交联剂及余量的稠油热采水；优选地，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系包括：0.8～1.0％的液体胍胶、0.01～0.02％离子螯合剂、0.08～0.15％交联延缓剂、0.03～0.15％破胶剂、0.9～1.1％交联剂及余量的稠油热采水。

进一步地，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系还包括0.3～1.5％的压裂液助剂；优选地，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系还包括0.8～1.2％的压裂液助剂。

进一步地，按重量百分含量计，液体胍胶包含45wt％羟丙基胍胶和42wt％矿物油、11wt％低碳醇类润湿剂、2wt％乳化剂非离子表面活性剂类乳化剂。

进一步地，离子螯合剂选自乙二胺四乙酸、氨基三乙酸和二亚乙基三胺五乙酸中的一种或几种；更优选地，离子螯合剂为乙二胺四乙酸。

进一步地，交联延缓剂选自甘露醇、山梨糖醇、半乳甘露聚糖和半乳糖中的一种或几种。

进一步地，压裂液助剂选自长链季铵盐型有机防膨剂、聚三硅氧烷类助排剂和聚醚类破乳剂中的一种或几种。

进一步地，以占交联剂的总重量的百分含量计，交联剂包括28～35％的有机棚交联剂和1～4％的氢氧化钠及余量的水。

进一步地，破胶剂选自胶囊破胶剂、过硫酸钠和过硫酸氨中的一种或几种；优选地，按占破胶剂的重量百分含量计，破胶剂包括85～90％的胶囊破胶剂和10～15％的过硫酸钠。

根据本申请的另一方面还提供了一种胍胶压裂液体系的制备方法，该制备方法包括：将离子螯合剂和交联延缓剂分别配制成重量分数为5％的溶液，得到5％的离子螯合剂溶液和5％的交联延缓剂溶液；按预定比例，将液体胍胶、稠油热采水、5％的离子螯合剂溶液、5％的交联延缓剂溶液及可选的压裂液助剂混合形成压裂液基液；按预定比例，将压裂液基液、交联剂及破胶剂混合，得到胍胶压裂液体系。

应用本发明的技术方案，本申请提供的胍胶压裂液体系中，在稠油热采水和离子螯合剂的作用下，液体胍胶能够在稠油热水中进行均匀分散、快速溶胀，并在短时间内达到充分溶胀的90％。然后压裂基液在交联剂和交联延缓剂的作用下，能够以较为适宜的速度进行交联。相比于现有的压裂液，本申请提供的压裂液耐温能力可达95℃，在95℃、170S^-1的条件下恒温剪切60min压裂液粘度始终大于140mpa·s，从而大幅提高了压裂液的压裂性能。同时上述胍胶压裂液体系的研制能够缓解油气田开发对大量水资源的需求，同时能够解决油田稠油热采水的处置问题，对油田公司的降本增效、节约环保均有一定意义，其应用前景广阔。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例1中的胍胶压裂液体系中不同浓度的羟丙级胍胶的溶胀时间；以及

图2示出了本发明实施例1中胍胶压裂液体系的粘度、剪切时间及搅拌速率之间的关系。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有的压裂液不能满足大规模应用或性能较差的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系，胍胶压裂液体系包括：液体胍胶、离子螯合剂、交联延缓剂、破胶剂、交联剂及稠油热采水，稠油热采水的温度为70～85℃。

本申请提供的胍胶压裂液体系中，在稠油热采水和离子螯合剂的作用下，液体胍胶能够在稠油热水中进行均匀分散、快速溶胀，并在短时间内达到充分溶胀的90％。然后压裂基液在交联剂和交联延缓剂的作用下，能够以较为适宜的速度进行交联。相比于现有的压裂液，本申请提供的压裂液耐温能力可达95℃，在95℃、170S^-1的条件下恒温剪切60min压裂液粘度始终大于140mpa·s，从而大幅提高了压裂液的压裂性能。同时上述胍胶压裂液体系的研制能够缓解油气田开发对大量水资源的需求，同时能够解决油田稠油热采水的处置问题，对油田公司的降本增效、节约环保均有一定意义，其应用前景广阔。

在一种优选的实施方式中，按重量百分含量计，液体胍胶包含45wt％羟丙基胍胶和42wt％矿物油、11wt％低碳醇类润湿剂、2wt％乳化剂非离子表面活性剂类乳化剂。液体胍胶可以采用本领域常用的液体胍胶，而选用具有上述组成的液体胍胶有利于进一步提高胍胶压裂液形成的凝胶的强度，进而有利于提高压裂液的压裂性能。

采用上述胍胶压裂液体系不仅能提高压裂液的压裂性能，还能够缓解油气田开发对大量水资源的需求，并解决油田稠油热采水的处置问题。在一种优选的实施方式中，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系包括：0.6～1.2％的液体胍胶、0.005～0.03％的离子螯合剂、0.08～0.2％的交联延缓剂、0.01～0.2％的破胶剂、0.8～1.2％的交联剂及余量的稠油热采水。胍胶压裂液中各组分的用量包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高压力液的压裂性能。为了进一步提高压裂液的压裂性能，更优选地，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系包括：0.8～1.0.％的液体胍胶、0.01～0.02.％离子螯合剂、0.08～0.15％交联延缓剂、0.03～0.15％破胶剂、0.9～1.1％交联剂及余量的稠油热采水。

上述胍胶压裂液体系中，离子螯合剂可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施方式中，离子螯合剂包括但不限于乙二胺四乙酸、氨基三乙酸和二亚乙基三胺五乙酸中的一种或几种；更优选地，离子螯合剂为乙二胺四乙酸。上述几种螯合剂能够与液体胍胶形成多个螯合键，从而有利于进一步提高其形成的凝胶的强度，进而有利于进一步提高压裂液体系的压裂性能。

在一种优选的实施方式中，交联延缓剂包括但不限于甘露醇、山梨糖醇、半乳甘露聚糖和半乳糖中的一种或几种。交联延缓剂能够调节交联时间，选用上述几种交联延缓剂有利于将交联时间限定在合适的范围内。

为了进一步提高压裂液的综合性能，在一种优选的实施方式中，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系还包括0.3～1.5％的压裂液助剂。更优选地，以占胍胶压裂液体系的重量百分含量计，胍胶压裂液体系还包括0.8～1.2％的压裂液助剂。

上述胍胶压裂液体系中，压裂液助剂可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施方式中，压裂液助剂包括但不限于长链季铵盐型有机防膨剂、聚三硅氧烷类助排剂和聚醚类破乳剂中的一种或几种。压裂液助剂包括但不限于上述几种，而选用上述几种压裂液助剂有利于提高压裂液的助排性能。

在一种优选的实施方式中，以占交联剂的百分含量计，交联剂包括28～35％的有机棚交联剂，1～4％的氢氧化钠及余量的水。有机硼交联剂与液体胍胶能形成桥连的大分子结构，这有利于提高胍胶压裂液体系的压裂性能。

上述胍胶压裂液体系中，压破胶剂可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施方式中，破胶剂包括但不限于胶囊破胶剂、过硫酸钠和过硫酸氨中的一种或几种。采用上述几种破胶剂有利于提高压裂液的破胶效果，进而有利于提高压力液的反排性能。更优选地，按破胶剂的重量百分含量计，破胶剂包括85～90％的胶囊破胶剂和10～15％的过硫酸钠。

本申请的另一方面提供了一种上述胍胶压裂液体系的制备方法，该制备方法包括：将离子螯合剂和交联延缓剂分别配制成重量分数为5％的溶液，得到5％的离子螯合剂溶液和5％的交联延缓剂溶液；按预定比例，将液体胍胶、稠油热采水、5％的离子螯合剂溶液、5％的交联延缓剂溶液及可选的压裂液助剂混合形成压裂液基液；按预定比例，将压裂液基液、交联剂及破胶剂混合，得到胍胶压裂液体系。

本申请提供的胍胶压裂液体系中，在稠油热采水和离子螯合剂的作用下，液体胍胶能够均匀分散、快速溶胀，并在短时间内大大压裂基液充分溶胀的90％。然后压裂基液在交联剂和交联延缓剂的作用下，能够以较为适宜的速度进行交联。相比于现有的压裂液，本申请提供的压裂液耐温能力可达95℃，在95℃、170S^-1的条件下恒温剪切60min压裂液粘度始终大于140mpa·s。同时上述胍胶压裂液体系的研制能够缓解油气田开发对大量水资源的需求，同时能够解决油田稠油热采水的处置问题，对油田公司的降本增效、节约环保均有一定意义，其应用前景广阔。使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系适用于油田作业区的高温稠油热采水以连续混配的方式配制胍胶压裂液。同时上述胍胶压裂液体系能在施工现场进行连续配制，从而将上述胍胶压裂液进行工业化应用。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

本实施例提供的一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系，由使用稠油热采水配制的胍胶压裂液基液与交联剂组成，以重量份数计，包括下列成分：

液体胍胶(羟丙基胍胶)0.8份、离子螯合剂0.01份(氨基三乙酸)、交联延缓剂0.08份(山梨糖醇)、压裂液助剂1份(50wt％长链季铵盐型有机防膨剂、50wt％聚三硅氧烷类助排剂)、破胶剂0.03份(85wt％胶囊破胶剂、15wt％过硫酸钠)、稠油热采水(70℃)97.76份、有机棚交联剂XJ-03(克拉玛依新聚工贸有限责任公司生产)0.3份、氢氧化钠0.02份。

上述胍胶压裂液体系的配制过程为：

(1)将离子螯合剂(氨基三乙酸)和交联延缓剂(山梨糖醇)分别配制成质量分数为5％的溶液；将液体胍胶、稠油热采水、5％离子螯合剂溶液、5％交联延缓剂溶液、压裂液助剂分别连接到连续混配车的吸入口；通过连续混配车上的控制仪表将程序设定为：液体胍胶32L/min、稠油热采水4m³/min、5％离子螯合剂溶液8L/min、5％交联延缓剂溶液64L/min、压裂液助剂40L/min，连续混配车按设定程序自动配制胍胶压裂液基液；压裂液基液以管线方式输送至混砂车的吸入口；

(2)将配制好的交联剂(有机棚交联剂XJ-03为30％、氢氧化钠为2％)连接到混砂车的吸入口，并设定交联剂排量为40L/min；将破胶剂添加到混砂车上的干添器内，并设定干添器的排量为1.2Kg/min；压裂液基液与交联剂、破胶剂在混砂车搅拌罐混合后被压裂车泵入井口。

本实施例中，稠油热采水的温度为70℃，液体胍胶在稠油热采水中快速搅拌3min，压裂液基液粘度达到基液充分溶胀的90％。溶胀结果见图1。

本实施例的配方形成的使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系交联时间为70s，在95℃、170S^-1的条件下剪切60min，粘度仍然保持在150mpa·s以上。实验结果见图2。

实施例2

与实施例1的区别为：

以重量份数计，包括下列成分：液体胍胶(羟丙基胍胶)1份、离子螯合剂0.015份(氨基三乙酸)、交联延缓剂0.15份(山梨糖醇)、压裂液助剂1.5份(35wt％长链季铵盐型有机防膨剂、35wt％聚三硅氧烷类助排剂和30wt％聚醚类破乳剂)、破胶剂0.03份(90wt％胶囊破胶剂、10wt％过硫酸钠)、稠油热采水(85℃)96.98份、有机棚交联剂XJ-03 0.3份、氢氧化钠0.02份。

本实施例的配方形成的使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系交联时间为65s，在95℃、170S^-1的条件下剪切60min粘度仍然保持在180mpa·s以上。

实施例3

与实施例1的区别为：离子螯合剂为乙二胺四乙酸。

本实施例的配方形成的使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系交联时间为68s，在95℃、170S^-1的条件下剪切60min粘度仍然保持在160mpa·s以上。

实施例4

与实施例1的区别为：

液体胍胶(羟丙基胍胶)0.6份、离子螯合剂0.03份(氨基三乙酸)、交联延缓剂0.08份(山梨糖醇)、压裂液助剂1份(50wt％长链季铵盐型有机防膨剂、50wt％聚三硅氧烷类助排剂)、破胶剂0.01份(85wt％胶囊破胶剂、15wt％过硫酸钠)、稠油热采水(70℃)97.43份、有机棚交联剂XJ-03(克拉玛依新聚工贸有限责任公司生产)0.8份、氢氧化钠0.05份。

本实施例的配方形成的使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系交联时间为62s，在95℃、170S^-1的条件下剪切60min粘度仍然保持在140mpa·s以上。

对比例1

与实施例1的区别为：没有加螯合剂和交联延缓剂，稠油热采水补足100份。

本实施例的配方形成的使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系交联时间为25s，在95℃、170S^-1的条件下剪切60min，粘度为75mpa·s。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：相比于现有的压裂液，本申请提供的压裂液耐温能力可达95℃，在95℃、170S^-1的条件下恒温剪切60min压裂液粘度始终大于140mpa·s，从而大幅提高了压裂液的压裂性能。同时上述胍胶压裂液体系的研制能够缓解油气田开发对大量水资源的需求，同时能够解决油田稠油热采水的处置问题，对油田公司的降本增效、节约环保均有一定意义，其应用前景广阔。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用稠油热采水配制的胍胶压裂液体系，其特征在于，所述胍胶压裂液体系包括：液体胍胶、离子螯合剂、交联延缓剂、破胶剂、交联剂及稠油热采水，所述稠油热采水的温度为70～85℃。

2.根据权利要求1所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，以占所述胍胶压裂液体系的重量百分含量计，所述胍胶压裂液体系包括：0.6～1.2％的所述液体胍胶、0.005～0.03％的所述离子螯合剂、0.08～0.2％的所述交联延缓剂、0.01～0.2％的所述破胶剂、0.8～1.2％的所述交联剂及余量的所述稠油热采水；

优选地，以占所述胍胶压裂液体系的重量百分含量计，所述胍胶压裂液体系包括：0.8～1.0％的所述液体胍胶、0.01～0.02％所述离子螯合剂、0.08～0.15％所述交联延缓剂、0.03～0.15％所述破胶剂、0.9～1.1％所述交联剂及余量的所述稠油热采水。

3.根据权利要求1或2所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，以占所述胍胶压裂液体系的重量百分含量计，所述胍胶压裂液体系还包括0.3～1.5％的压裂液助剂；

优选地，以占所述胍胶压裂液体系的重量百分含量计，所述胍胶压裂液体系还包括0.8～1.2％的所述压裂液助剂。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，按重量百分含量计，所述液体胍胶包含45wt％羟丙基胍胶和42wt％矿物油、11wt％低碳醇类润湿剂、2wt％乳化剂非离子表面活性剂类乳化剂。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，所述离子螯合剂选自乙二胺四乙酸、氨基三乙酸和二亚乙基三胺五乙酸中的一种或几种；更优选地，所述离子螯合剂为乙二胺四乙酸。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，所述交联延缓剂选自甘露醇、山梨糖醇、半乳甘露聚糖和半乳糖中的一种或几种。

7.根据权利要求3所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，所述压裂液助剂选自长链季铵盐型有机防膨剂、聚三硅氧烷类助排剂和聚醚类破乳剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，以占所述交联剂的总重量的百分含量计，所述交联剂包括28～35％的有机棚交联剂和1～4％的氢氧化钠及余量的水。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的胍胶压裂液体系，其特征在于，所述破胶剂选自胶囊破胶剂、过硫酸钠和过硫酸氨中的一种或几种；优选地，按占所述破胶剂的重量百分含量计，所述破胶剂包括85～90％的胶囊破胶剂和10～15％的过硫酸钠。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的胍胶压裂液体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将离子螯合剂和交联延缓剂分别配制成重量分数为5％的溶液，得到5％的离子螯合剂溶液和5％的交联延缓剂溶液；

按预定比例，将液体胍胶、稠油热采水、所述5％的离子螯合剂溶液、所述5％的交联延缓剂溶液及可选的压裂液助剂混合形成压裂液基液；

按预定比例，将所述压裂液基液、交联剂及破胶剂混合，得到所述胍胶压裂液体系。