CN111718702A - 一种海水基压裂充填液及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水基压裂充填液及其制备方法与应用。所述海水基压裂充填液的质量组成如下：0.4％稠化剂；0.08％pH调节剂；0.4％交联剂；余量的海水；稠化剂为2‑羟基‑3‑(N，N‑二甲基甘氨酸基)丙基胍胶；pH调节剂为碳酸钠；交联剂为有机硼交联剂。本发明海水基压裂充填液具有成胶快、耐剪切性能好、滤失性能好、助排性能好的特点(60℃下)，且压裂充填液的破胶液与原油配伍性良好，油水界面清晰，对储层伤害小。

Description

一种海水基压裂充填液及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种海水基压裂充填液及其制备方法与应用，属于油田化学领域。
背景技术
压裂是指利用水力作用(往油气井中注入压裂液并形成高压)，使油气层形成裂缝的一种方法，其主要作用是为了增加油气的渗流能力，提高油气产量。压裂液(fracturingfluid)是水力压裂改造油气层过程中的工作液，起着传递压力、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。压裂液及其性能是影响压裂成败的重要因素，对大型压裂来说这个因素更为突出。压裂液及其性能对能否造出一条足够尺寸的，有足够导流能力的填砂裂缝是有密切关系的。在压裂施工的各项费用中，压裂液要占1/2或更多，使用恰当性能的压裂液也是提高压裂经济效益的重要途径。
到目前为止，压裂液可分为：水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液和酸基压裂液等，其中，最常用的是水基压裂液，其具有高粘度、低摩阻、悬砂性好等优点。海水基压裂液属于水基压裂液的一种，利用方便快捷的海水，避免了淡水资源的运输和储存，充分降低了后勤成本。海水基压裂液存在如下缺陷：
①海水中溶解有大量的无机盐，这些无机盐会严重影响瓜尔胶水化溶胀性能，普通瓜尔胶及其衍生物无法在海水中快速溶胀增稠；
②海水中溶解了大量的钙、镁离子，在常规高pH交联环境下会以氢氧化物沉淀形式析出，从而干扰压裂液体系的pH，导致交联冻胶的粘度降低，性能下降。
因此，需要提供一种性能优良的压裂充填液配方。
发明内容
本发明的目的是提供一种性能优良的海水基压裂充填液，本发明海水基压裂充填液具有成胶快、耐剪切性能好、滤失性能好、助排性能好的特点(60℃下)，且压裂充填液的破胶液与原油配伍性良好，油水界面清晰，对储层伤害小。
本发明所提供的海水基压裂充填液，其质量组成如下：
0.4％稠化剂；
0.08％pH调节剂；
0.4％交联剂；
余量的海水；
所述稠化剂为2-羟基-3-(N，N-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶。
上述的海水基压裂充填液中，所述pH调节剂可为碳酸钠。
上述的海水基压裂充填液中，所述交联剂可为有机硼交联剂，可采用现有技术中常规的硼交联剂。
本发明所述海水基压裂充填液可按照下述方法制备：
将所述稠化剂加入至海水中，进行搅拌；然后依次加入所述pH调节剂、所述破乳助排剂和所述交联剂，经搅拌(液面微突起时)即得。
本发明海水基压裂充填液的技术参数如表1中所示。
表1海水基压裂充填液的技术参数
Figure BDA0002591463800000021
本发明海水基压裂充填液，一方面解决了淡水运输及储存的问题，降低了成本，节约了平台空间；另一方面提升压裂充填液性能，达到增产防砂的效果。
附图说明
图1为本发明海水基压裂充填液在60℃下剪切性能测试结果，由上至下各曲线依次表示剪切速率、温度和粘度。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中压裂充填液的配方为(质量)：0.4％稠化剂+0.2％破乳助排剂+0.08％pH调节剂+0.4％交联剂；其中，稠化剂为两性瓜尔胶2-羟基-3-(N，N-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶(HDPG)，pH调节剂为碳酸钠，交联剂为有机硼交联剂(上海鼎芬化学科技有限公司)。
一、基液性能评价
基液粘度测定方法：按照配比准确的称取2-羟基-3-(N，N-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶，放入盛有500mL试验用海水的吴茵混调器中，使其在低速下搅拌5min左右，然后调节转速为500r/min下搅拌10min左右，随后按顺序依次加入碳酸钠，搅拌5分钟后，放入恒温30℃水浴锅中静止恒温4h。
同时采用羟丙基胍胶作为稠化剂配制基液，作为对照。
对配成的基液在60℃用FANN-35型粘度计测定，转速为100r/min，结果如表2所示，粘度公式如下：
Figure BDA0002591463800000031
式中：
a—粘度计指针的读数；
5.007—a为1时剪切应力系数；
1.704—每分钟转速为1时剪切速度值；
P—每分钟的转速。
交联时间测定方法：按配比在基液中加入交联剂，倒入持续搅拌器的混调器的搅拌杯中，用秒表记录从交联剂倒入直到漩涡消失，液面微微突起所需时间，结果如表2所示，可以看出采用2-羟基-3-(N，N-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶作为稠化剂时的粘度和交联时间均符合要求，显著优于采用羟丙基胍胶作为稠化剂时的效果。
表2基液性能检测
Figure BDA0002591463800000032
二、冻胶性能评价
冻胶为基液中添加交联剂后，粘度增加，变为类似果冻的胶体称为冻胶，冻胶是裂缝扩张延伸最主要的工作液，其性能表现为在地层温度下耐剪切性能与滤失性能。
(1)耐剪切性能评价
耐剪切性能是指在恒定剪切速率下压裂充填液粘度随时间的变化，其质量的优劣直接影响到压裂效果。在整个施工过程中，必须保证随温度、剪切速度变化，压裂充填液黏度基本稳定，不出现大幅降低的情况，才能确保施工顺利完成。
测定方法：采用RS6000流变仪对海水基压裂充填液进行了60℃条件下的耐剪切性能测试，结果如图1所示，测试方法为：将配制好的交联压裂液装入RS6000流变仪样品室中，以3℃/min(±0.2℃/min)的速度加热至测试温度，同时转子以剪切速率170s-1转动，恒温条件下剪切120min。
由图1可知，本发明压裂充填液于60℃下剪切120min后粘度为150mPa·s，远高于行业标准要求的>50mPa·s的要求。
(2)滤失性测定
滤失系数是影响压裂充填液效率、造缝能力的重要参数。压裂充填液滤失性能好能够提高工作效率，降低压裂充填液的成本。通常认为压裂充填液的滤失性主要取决于它的粘度，粘度高则滤失小。在压裂施工时，要求滤失系数不大于10×10-4m/m1/2。
测定方法：在测试筒中装入压裂充填液，放置2片圆形滤纸，装好滤筒并放进加热套内；分别加热至60℃，给滤筒施加3.5MPa压差，从滤液开始流出记录时间和累积滤失量，测定时间为36min。
初滤失量QSP、滤失系数C和滤失速度vc的确定：以时间平方根为横坐标，以累积滤失量为纵坐标，作图。累积滤失量与时间的平方根成线性关系，初滤失量QSP、滤失系数C和滤失速度vc按下式计算：
Figure BDA0002591463800000041
Figure BDA0002591463800000042
Figure BDA0002591463800000043
式中：
QSP—初滤失量，m3/m2；
h—滤失曲线直线段与Y轴的截距，mL；
A—滤失面积，cm2；
C—滤失系数，
Figure BDA0002591463800000044
m—滤失直线的斜率，
Figure BDA0002591463800000045
t—滤失时间，min；
vc—滤失速度，
Figure BDA0002591463800000046
表3压裂充填液滤失性能
Figure BDA0002591463800000051
由表3中的结果可知，在60℃下滤失系数为7.15×10-4m/min1/2，小于标准要求的10×10-4m/min1/2，滤失速率小，可以形成滤饼，滤失性能良好。

Claims (5)

1.一种海水基压裂充填液，其质量组成如下：
0.4％稠化剂；
0.08％pH调节剂；
0.4％交联剂；
余量的海水；
所述稠化剂为2-羟基-3-(N，N-二甲基甘氨酸基)丙基胍胶。
2.根据权利要求1所述的海水基压裂充填液，其特征在于：所述pH调节剂为碳酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的海水基压裂充填液，其特征在于：所述交联剂为有机硼交联剂。
4.权利要求1-3中任一项所述海水基压裂充填液的制备方法，包括如下步骤：
将所述稠化剂加入至海水中，进行搅拌；然后依次加入所述pH调节剂和所述交联剂，经搅拌即得。
5.权利要求1-3中任一项所述海水基压裂充填液在作为油气田中压裂用工作液中的应用。
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