CN110551494A - 一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法 - Google Patents

一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法，该复合水基压裂液包含如下组分：聚乙烯醇和改性胍胶复合的增稠剂、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂复合的破胶剂和水。本发明的用于压裂增产措施的复合水基压裂液在保证压裂液造缝和携砂性能的前提下，通过优化压裂液配方，降低增稠剂的用量，减少残渣，降低压裂液成本，提高压裂液耐温、耐剪切性能，改善破胶性能，降低滤失量，降低压裂液对裂缝及储层的伤害程度，改善压裂效果，提高油田勘探开发效益，在保证压裂施工的同时，最大限度的保护储层和提高裂缝导流能力，降低压裂液的综合伤害。

Description

一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法
技术领域
本发明涉及油井开采技术领域，具体涉及一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法。
背景技术
随着对常规油气藏的勘探和开采的深入，常规油气的资源蕴藏量逐年减少，为了保证对油气的供给，油气田工作人员将目光转向于非常规油气藏的勘探和开采。非常规油气藏在油气资源中占比很重，其具有低孔、低渗特征，需要通过压裂酸化增产手段才能够实现工业开采。当前的压裂液技术在压裂造缝与支撑剂输送上表现出的粘弹流变特性与低滤失性，基本已达到压裂设计的相关指标，并能在复杂的现场条件下成功实施压裂。但是水基压裂液会引起水敏地层的伤害，压裂液残渣也会对支撑裂缝和地层造成伤害，尤其是在非常规低渗透油气藏压裂改造中，由于压裂液本身引入的二次伤害往往是影响压后效果的主要因素。根据达西公式，其他条件不变的情况下，油井产量的大小与油层渗透率成正比。所以减少压裂液对储层的基质渗透率和支撑裂缝的伤害是提高低渗透油藏压裂增产效果的重要前提，也成为压裂液研究的重要热点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法，解决现有技术中的水基压裂液达到效果的用量高导致水敏地层的二次伤害的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液，包含如下组分：聚乙烯醇和改性胍胶复合的增稠剂、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂复合的破胶剂和水；其中，所述聚乙烯醇占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为1％-2.5％；所述改性胍胶占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.08％-0.25％；所述复合有机硼交联剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.3％-2％；所述pH缓冲液占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.2％-0.3％；所述释酸性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.2％-1％；所述氧化性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.01％-0.06％；余量为水。
在本发明的复合水基压裂液中，所述聚乙烯醇占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为1.5％-2％；所述改性胍胶占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.12％-0.18％；所述复合有机硼交联剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.8％-1.2％；所述pH缓冲液占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.22％-0.28％；所述释酸性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.4％-0.8％；所述氧化性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.02％-0.04％；余量为水。
在本发明的复合水基压裂液中，所述复合有机硼交联剂包含如下组分：OB-II交联剂、乙二醇、硼砂和水。
在本发明的复合水基压裂液中，所述复合有机硼交联剂包含的组分的质量百分比为：OB-II交联剂60％-80％、乙二醇6％-10％、硼砂3％-6％，余量为水。
在本发明的复合水基压裂液中，所述复合有机硼交联剂包含的组分的质量百分比为：OB-II交联剂65％-75％、乙二醇6.5％-8％、硼砂5％-6％，余量为水。
在本发明的复合水基压裂液中，所述聚乙烯醇是1,3乙二醇结构聚合形成的，所述聚乙烯醇的水解度为75％以上。
在本发明的复合水基压裂液中，所述pH缓冲液是NaOH溶液。
在本发明的复合水基压裂液中，所述NaOH溶液的浓度为1％。
在本发明的复合水基压裂液中，所述释酸性破胶剂为释酸性有机酯；所述氧化性破胶剂为过硫酸铵。
本发明还提供了上述的复合水基压裂液的制备方法，包括：将聚乙烯醇、改性胍胶、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂按照质量百分比搅拌混合均匀，加入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
实施本发明的用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法，具有以下有益效果：本发明的用于压裂增产措施的复合水基压裂液在保证压裂液造缝和携砂性能的前提下，通过优化压裂液配方，降低增稠剂的用量，减少残渣，降低压裂液成本，提高压裂液耐温、耐剪切性能，改善破胶性能，降低滤失量，降低压裂液对裂缝及储层的伤害程度，改善压裂效果，提高油田勘探开发效益，在保证压裂施工的同时，最大限度的保护储层和提高裂缝导流能力，降低压裂液的综合伤害。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的用于压裂增产措施的复合水基压裂液及其制备方法作进一步说明：
本发明是一种用于压裂增产措施中的复合水基压裂液，利用高压泵注设备，以高压、大排量等将配制后的复合水基压裂液挤入储层，当把储层层压出许多裂缝后，加入支撑剂充填进裂缝，提高储层的渗透能力，以增加注水或油气产量，最终达到增产的目的。
用于压裂增产措施的复合水基压裂液包含如下组分：聚乙烯醇和改性胍胶复合的增稠剂、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂复合的破胶剂和水。其中，聚乙烯醇是1,3乙二醇结构聚合形成的，聚乙烯醇的水解度为75％以上，聚乙烯醇比如是上海金树树脂粉末有限公司的PVA-1。改性胍胶比如是扬州市利达化工厂的LD-HPG-1型号的羟丙基胍胶。
该聚乙烯醇作为增稠剂复配改性胍胶，充分利用多元醇与改性胍胶的优点，着手开发一种低伤害、低成本的多羟基醇复合新型水基压裂液体系。本发明所提出的聚乙烯醇作为增稠剂复配改性胍胶，兼具了聚乙烯醇的无伤害特性和改性瓜胶的耐高温耐剪切性能。通过增稠剂的复配，降低滤失量和对储层的伤害的同时，能够降低成本。因此，该复合的增稠剂具有低伤害、低滤失的特点，尤其适用于超低渗透油气田和致密气油藏，解决储层伤害的难题。
其中，聚乙烯醇占复合水基压裂液的总质量的百分比为1％-2.5％；改性胍胶占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.08％-0.25％；复合有机硼交联剂占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.3％-2％；pH缓冲液占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.2％-0.3％；释酸性破胶剂占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.2％-1％；氧化性破胶剂占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.01％-0.06％；余量为水。优选地，聚乙烯醇占复合水基压裂液的总质量的百分比为1.5％-2％；改性胍胶占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.12％-0.18％；复合有机硼交联剂占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.8％-1.2％；pH缓冲液占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.22％-0.28％；释酸性破胶剂占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.4％-0.8％；氧化性破胶剂占复合水基压裂液的总质量的百分比为0.02％-0.04％；余量为水。
其中，复合有机硼交联剂包含如下组分：OB-II交联剂、乙二醇、硼砂和水。OB-II交联剂比如是西安石油大学大学工厂的。复合有机硼交联剂包含的组分的质量百分比为：OB-II交联剂60％-80％、乙二醇6％-10％、硼砂3％-6％，余量为水。优选地，复合有机硼交联剂包含的组分的质量百分比为：OB-II交联剂65％-75％、乙二醇6.5％-8％、硼砂5％-6％，余量为水。
pH缓冲液是NaOH溶液。优选地，NaOH溶液的浓度为1％。释酸性破胶剂为释酸性有机酯，可以是磷酸三乙酯、乙二醇二甲酸酯、对乙氧基蒽磺酸酯等等。氧化性破胶剂为过硫酸铵。
上述的复合水基压裂液的制备方法包括：将聚乙烯醇、改性胍胶、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂按照质量百分比搅拌混合均匀，加入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
本发明的用于压裂增产措施中的复合水基压裂液为低残渣、低伤害的复合压裂液体系，能够有效降低滤失作用、提高液体效率和造缝能力，保障施工的成功。本发明的复合水基压裂液可以应用于中、低温超低渗、致密性油藏增产措施中，能够有效减少残渣，具有低伤害、降低滤失性能，能够有效实现耐高温、耐剪切、改善破胶性能，达到储层压裂改造的目的。本发明的复合水基压裂液为一种低伤害液体体系，其兼具低伤害和耐高温耐剪切性能，适合于低渗、超低渗致密油气储层压裂增产措施。本发明的复合水基压裂液液体系，具有良好的降滤失作用，能够有效降低压裂液在地层中、裂缝中的滤失，有效增加液体效率，提高施工的安全性。本发明的水基压裂液体系，具有低残渣、低伤害性能，相对于常规改性瓜胶体系降低伤害65％以上，对于低渗超低渗油气储层压裂产量能够提高1.5倍到5倍。
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
配制复合有机硼交联剂：取2.08t的OB-II交联剂(西安石油大学大学工厂)、208kg的乙二醇、160kg的硼砂混合均匀，加入752kg的水，继续搅拌均匀，得到3.2t的复合有机硼交联剂。
取6t的聚乙烯醇(上海金树树脂粉末有限公司的PVA-1)、480kg的羟丙基胍胶(扬州市利达化工厂的LD-HPG-1型号)、3.2t的复合有机硼交联剂、880kg的浓度1％的NaOH溶液、1.6t的磷酸三乙酯和80kg的过硫酸铵，搅拌混合均匀，加387.8t的入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
工程案例：陕北地区Z-XX某井，直井，开发油井，施工井段1960.1m～1965.6m，使用本实施例的复合水基压裂液，泵注压裂液287m3，施工排量2.5-3.2m3/min，施工压力29.5MPa～42.6MPa，加砂32.3m3，最高砂比40％，平均砂比21.5％，压裂后该井的日产量15-23m3/day。现场施工，液体交联、携砂性能优越，压后破胶彻底，返排率高，增产效果较常规压裂液明显，显示出该液体体系性能的优越性。
实施例2
配制复合有机硼交联剂：取3.6t的OB-II交联剂(西安石油大学大学工厂)、384kg的乙二醇、288kg的硼砂混合均匀，加入528kg的水，继续搅拌均匀，得到4.8t复合有机硼交联剂。
取8t的聚乙烯醇(上海金树树脂粉末有限公司的PVA-1)、720kg的羟丙基胍胶(扬州市利达化工厂的LD-HPG-1型号)、4.8t的复合有机硼交联剂、1.12t的浓度1％的NaOH溶液、3.2t的磷酸三乙酯和160kg的过硫酸铵，搅拌混合均匀，加382t的入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
工程案例：山西地区TB-XX井，定向井，致密气井，施工井段1811.3m～1816.4m，使用本实施例的复合水基压裂液，施工排量3.0-3.5m3/min，施工压力39.6MPa～46.2MPa，泵注压裂液318m3，加砂42.9m3，最高砂比45％，平均砂比23.1％，压裂初产量21600m3/day。现场施工，液体交联、携砂性能优越，压后破胶彻底，返排率高，增产效果较常规压裂液明显，显示出该液体体系性能的优越性。
实施例3
配制复合有机硼交联剂：取720kg的OB-II交联剂(西安石油大学大学工厂)、72kg的乙二醇、36kg的硼砂混合均匀，加入372kg的水，继续搅拌均匀，得到1.2t复合有机硼交联剂。
取4t的聚乙烯醇(上海金树树脂粉末有限公司的PVA-1)、320kg的羟丙基胍胶(扬州市利达化工厂的LD-HPG-1型号)、1.2t的复合有机硼交联剂、800kg的浓度1％的NaOH溶液、800kg的乙二醇二甲酸酯和40kg的过硫酸铵，搅拌混合均匀，加392.8t的入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
工程案例：甘肃地区HH-XX井，定向井，致密油井，施工井段1539.8m～1516.4m，使用本实施例的复合水基压裂液，施工排量2.5-3.2m3/min，施工压力28.2MPa～39.1MPa，泵注压裂液342m3，加砂45.2m3，最高砂比42％，平均砂比22.5％，压裂初产量21m3/day。现场施工，液体交联、携砂性能优越，压后破胶彻底，返排率高，增产效果较常规压裂液明显，显示出该液体体系性能的优越性。
实施例4
配制复合有机硼交联剂：取6.4t的OB-II交联剂(西安石油大学大学工厂)、800kg的乙二醇、480kg的硼砂混合均匀，加入320kg的水，继续搅拌均匀，得到8t的复合有机硼交联剂。
取10t的聚乙烯醇(上海金树树脂粉末有限公司的PVA-1)、1t的羟丙基胍胶(扬州市利达化工厂的LD-HPG-1型号)、8t的复合有机硼交联剂、1.2t的浓度1％的NaOH溶液、4t的对乙氧基蒽磺酸酯和320kg的过硫酸铵，搅拌混合均匀，加375.6t的入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
工程案例：山西地区TB-XX井，定向井，致密气井，施工井段1951.3m～1968.4m，使用本实施例的复合水基压裂液，施工排量3.2-3.7m3/min，施工压力31.6MPa～49.2MPa，泵注压裂液298m3，加砂39.9m3，最高砂比42％，平均砂比21.7％，压裂初产量18000m3/day。现场施工，液体交联、携砂性能优越，压后破胶彻底，返排率高，增产效果较常规压裂液明显，显示出该液体体系性能的优越性。
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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于压裂增产措施的复合水基压裂液，其特征在于，包含如下组分：聚乙烯醇和改性胍胶复合的增稠剂、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂复合的破胶剂和水；
其中，所述聚乙烯醇占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为1％-2.5％；所述改性胍胶占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.08％-0.25％；所述复合有机硼交联剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.3％-2％；所述pH缓冲液占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.2％-0.3％；所述释酸性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.2％-1％；所述氧化性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.01％-0.06％；余量为水。
2.根据权利要求1所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述聚乙烯醇占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为1.5％-2％；所述改性胍胶占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.12％-0.18％；所述复合有机硼交联剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.8％-1.2％；所述pH缓冲液占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.22％-0.28％；所述释酸性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.4％-0.8％；所述氧化性破胶剂占所述复合水基压裂液的总质量的百分比为0.02％-0.04％；余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述复合有机硼交联剂包含如下组分：OB-II交联剂、乙二醇、硼砂和水。
4.根据权利要求3所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述复合有机硼交联剂包含的组分的质量百分比为：OB-II交联剂60％-80％、乙二醇6％-10％、硼砂3％-6％，余量为水。
5.根据权利要求4所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述复合有机硼交联剂包含的组分的质量百分比为：OB-II交联剂65％-75％、乙二醇6.5％-8％、硼砂5％-6％，余量为水。
6.根据权利要求1所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述聚乙烯醇是1,3乙二醇结构聚合形成的，所述聚乙烯醇的水解度为75％以上。
7.根据权利要求1所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述pH缓冲液是NaOH溶液。
8.根据权利要求7所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述NaOH溶液的浓度为1％。
9.根据权利要求1所述的复合水基压裂液，其特征在于，所述释酸性破胶剂为释酸性有机酯；所述氧化性破胶剂为过硫酸铵。
10.一种权利要求1-9任一项权利要求所述的复合水基压裂液的制备方法，其特征在于，包括：将聚乙烯醇、改性胍胶、复合有机硼交联剂、pH缓冲液、释酸性破胶剂和氧化性破胶剂按照质量百分比搅拌混合均匀，加入水继续搅拌混合得到复合水基压裂液。
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