CN113088272A - 一种压裂液及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压裂液及其制备方法与应用。该压裂液是由羧甲基羟丙基胍胶、交联剂、助排剂、粘土稳定剂、杀菌剂、消泡剂、pH值调节剂、温度稳定剂、水混合而成，其中，所述交联剂包括纳米硼酸铝。本发明还提供了上述压裂液在不高于150℃的致密砂岩储层压裂中的应用。本发明提供的压裂液对胍胶用量极少，减少了压裂成本，减轻对储层的伤害，应用于储层压裂时可耐高温，制备工艺简单、原料低廉且来源广泛，具有广阔的应用前景。

Description

一种压裂液及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种胍胶压裂液，尤其涉及一种压裂液及其制备方法与应用。
背景技术
随着各个油田进入开发后期，低渗、致密等低品位油藏逐渐成为油田公司产量接替的主体，这些低品位油藏主要依靠压裂措施才能获得有效开发，但此类储层孔渗物性极差，对压裂液的要求极高，压裂液性能的好坏直接决定目标井的改造效果。就目前而言，胍胶压裂液在较长时间内仍将占据着市场上的主导地位，但高浓度的胍胶使用量不仅易对储层造成伤害，而且导致压裂液单位成本居高不下。因此，压裂液胍胶低浓度化已经成为压裂行业发展的必然趋势。因此，需要开发研究出一种耐高温且更高效的胍胶压裂液，在降低胍胶浓度的同时，满足现场压裂施工的需要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种压裂液及其制备方法与应用。该压裂液的交联剂包括纳米硼酸铝，能够在满足压裂性能要求的前提下大幅度降低胍胶的用量，同时具有耐温性好、配置简单、价格低廉等特点。
为了达到上述目的，本发明提供了一种压裂液，其中，以压裂液的总质量为100％计，该压裂液包括：
羧甲基羟丙基胍胶1.4-2.5‰，交联剂1.5-2.5‰，助排剂2-3‰，粘土稳定剂5-10‰，杀菌剂0.25-0.5‰，消泡剂0.25-0.5‰，pH值调节剂0.5-1‰，温度稳定剂0.4-0.9‰，余量为水，
其中，所述交联剂包括纳米硼酸铝。
在上述压裂液中，所述交联剂采用的纳米硼酸铝属于纳米交联剂，基于交联反应的尺度效应机理，与常规有机硼交联剂相比，本发明采用的交联剂有更大的尺寸，其在水溶液的水化体积与胍胶分子的水化体积更接近，使得本发明采用的交联剂与胍胶交联时能够产生更多的分子间交联反应，能够提高交联效果，降低胍胶用量。优选地，所述纳米硼酸铝为球状，其直径是300-700nm。
在上述压裂液中，优选地，所述纳米硼酸铝是由高压水热法制得，其包括以下步骤：
步骤1，将硼砂、拟薄水铝石、氯化铵在水中均匀混合，得到反应体系；
步骤2，将步骤1得到的反应体系煅烧，得到产物；
步骤3，将步骤2得到的产物洗涤、烘干，得到所述纳米硼酸铝，
其中，所述硼砂、拟薄水铝石、氯化铵、水的质量比为(17-21):(3.2-6):(28-36):100。
在上述压裂液中，优选地，步骤2中，所述煅烧的温度为500-600℃，所述煅烧的时间为8-14h。
在上述压裂液中，优选地，所述助排剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、异丙醇、烷基多苷和水的混合物；
更优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚、异丙醇、烷基多苷和水的质量比为(6-13):(20-30):(1-3):100。
在上述压裂液中，所述助排剂是由两种非离子表面活性剂复配而成，具有较低的表面张力(23-25Nm/m)，表现出优于单一组分(一般大于26Nm/m)的助排性能，并且价格低廉，能够广泛适用于解决致密砂岩储层中液体滞留的问题。
在上述压裂液中，优选地，所述粘土稳定剂包括氯化钾、氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵中的一种。
在上述压裂液中，优选地，所述杀菌剂包括甲醛或丙烯醛。
在上述压裂液中，优选地，所述消泡剂包括聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚中的一种。
在上述压裂液中，优选地，所述pH值调节剂包括碳酸氢钠和氢氧化钠的混合物，所述碳酸氢钠和氢氧化钠的质量比为(3-6):1。
在上述压裂液中，优选地，所述温度稳定剂包括硫代硫酸钠。
本发明还提供了一种上述压裂液的制备方法，其包括：
步骤一，将杀菌剂、消泡剂、助排剂、羧甲基羟丙基胍胶和粘土稳定剂在水中混合，得到溶液A；将交联剂在水中分散，得到分散液B；
步骤二，向溶液A中加入pH值调节剂和温度稳定剂，搅拌均匀，得到溶液C；
步骤三，将分散液B加入溶液C中，搅拌均匀，得到所述压裂液。
在具体实施方案中，步骤二中，所述分散液B加入溶液C中的速度可以为2-5ml/s。
本发明还提供了上述压裂液在不高于150℃的致密砂岩储层压裂中的应用。将本发明的压裂液应用于致密砂岩储层的压裂作业时，可以按照常规方式进行操作。
本发明提供的有益效果包括：
1、本发明提供的压裂液中的胍胶用量极少，应用于储层压裂时可降低成本、减轻胍胶对储层的伤害。
2、本发明提供的压裂液的耐温性更强，可应用于井温不高于150℃的储层中。
3、本发明提供的压裂液不易腐败，制备工艺简单，原料来源广泛，价格低廉，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的压裂液在140℃、170s-1的耐温抗剪切特性曲线。
图2为实施例2制备的压裂液在150℃、170s-1的耐温抗剪切特性曲线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种压裂液的制备方法，其包括：
步骤一，按18.5:4.6:33:100的质量比称量硼砂、拟薄水铝石、氯化铵和水，将硼砂、拟薄水铝石、氯化铵溶于水中，搅拌均匀后倒入高压反应釜中，密封；然后置于580℃的马弗炉煅烧10h；再将煅烧产物洗涤、干燥，得到交联剂。
步骤二，将烷基分聚氧乙烯醚、异丙醇、烷基多苷和水按10:24:2:100的质量比混合，得到助排剂。
步骤三，以压裂液的总质量为100％计，称量羧甲基羟丙基胍胶2‰，步骤一制备的交联剂1.8‰，步骤二得到的助排剂2.5‰，氯化钾5‰，甲醛0.35‰，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.35‰，碳酸氢钠0.6‰，氢氧化钠0.15‰，硫代硫酸钠0.6‰，余量为水。
步骤四，将步骤三中称量的甲醛、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、助排剂、羧甲基羟丙基胍胶和氯化钾加入水中搅拌均匀，形成均一的混合溶液，混合溶液的质量浓度为13.3％。
步骤五，向步骤四中得到的混合溶液中依次加入称量的碳酸氢钠、氢氧化钠和硫代硫酸钠，搅拌均匀后，再以3ml/s的速度加入质量浓度为8.3％的交联剂水溶液，再次搅匀，得到压裂液。
对本实施例制备得到的压裂液进行性能测试。图1为该压裂液在140℃、170s-1的耐温抗剪切特性曲线。从图1中可以看出，本实施例制备得到的压裂液在140℃、剪切1h的情况下，其粘度仍然可以保持在70mPa.S以上，符合标准SY/T 6376-2008对水基压裂液冻胶的粘度≥50mPa.s的要求，说明该压裂液耐剪切性能良好，完全符合压裂施工现场的要求。
实施例2
本实施例提供了一种压裂液的制备方法，其包括：
步骤一，按20:5:30:100的质量比称量硼砂、拟薄水铝石、氯化铵和水，将硼砂、拟薄水铝石、氯化铵溶于水中，搅拌均匀后倒入高压反应釜中，密封；然后置于580℃马弗炉煅烧10h；再将煅烧产物洗涤、干燥，得到交联剂。
步骤二，将烷基分聚氧乙烯醚、异丙醇、烷基多苷和水按13:29:2.4:100的质量比混合，得到助排剂。
步骤三，以压裂液的总质量为100％计，称量羧甲基羟丙基胍胶2.5‰，步骤一制备的交联剂2‰，步骤二得到的助排剂2.1‰，氯化铵7‰，丙烯醛0.25‰，聚氧乙烯聚氧丙烯醇胺醚0.25‰，碳酸氢钠0.7‰，氢氧化钠0.2‰，硫代硫酸钠0.8‰，余量为水。
步骤四，将步骤三中称量的丙烯醛、聚氧乙烯聚氧丙烯醇胺醚、助排剂、羧甲基羟丙基胍胶和氯化铵加入水中搅拌均匀，形成均一的混合溶液，混合溶液的质量浓度为14.7％。
步骤五，向步骤四中得到的混合溶液中依次加入称量的碳酸氢钠、氢氧化钠和硫代硫酸钠，搅拌均匀后，再以4ml/s的速度缓慢加入质量浓度为12.3％的交联剂水溶液，再次搅匀，得到压裂液。
对本实施例制备得到的压裂液进行性能测试。图2为该压裂液在150℃、170s-1的耐温抗剪切特性曲线。从图2中可以看出，本实施例制备得到的压裂液在150℃、剪切1h的情况下，其粘度仍然可以保持在70mPa.S左右，符合标准SY/T 6376-2008对水基压裂液冻胶的粘度≥50mPa.s的要求，说明该压裂液耐剪切性能良好，完全符合压裂施工现场的要求。

Claims (10)

1.一种压裂液，其中，以压裂液的总质量为100％计，该压裂液包括：
羧甲基羟丙基胍胶1.4-2.5‰，交联剂1.5-2.5‰，助排剂2-3‰，粘土稳定剂5-10‰，杀菌剂0.25-0.5‰，消泡剂0.25-0.5‰，pH值调节剂0.5-1‰，温度稳定剂0.4-0.9‰，余量为水，
其中，所述交联剂包括纳米硼酸铝，优选地，所述纳米硼酸铝为球状，直径为300-700nm。
2.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述纳米硼酸铝是由高压水热法制得，其包括以下步骤：
步骤1，将硼砂、拟薄水铝石、氯化铵在水中均匀混合，得到反应体系；
步骤2，将步骤1得到的反应体系煅烧，得到产物，优选地，所述煅烧的温度为500-600℃，所述煅烧的时间为8-14h；
步骤3，将步骤2得到的产物洗涤、烘干，得到所述纳米硼酸铝，
其中，所述硼砂、拟薄水铝石、氯化铵、水的质量比为(17-21):(3.2-6):(28-36):100。
3.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述助排剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、异丙醇、烷基多苷和水的混合物，
优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚、异丙醇、烷基多苷和水的质量比为(6-13):(20-30):(1-3):100。
4.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述粘土稳定剂包括氯化钾、氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵中的一种。
5.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述杀菌剂包括甲醛或丙烯醛。
6.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述消泡剂包括聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚中的一种。
7.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述pH值调节剂包括碳酸氢钠和氢氧化钠的混合物，所述碳酸氢钠和氢氧化钠的质量比为(3-6):1。
8.根据权利要求1所述的压裂液，其中，所述温度稳定剂包括硫代硫酸钠。
9.权利要求1-8任一项所述的压裂液的制备方法，其包括：
步骤一，将杀菌剂、消泡剂、助排剂、羧甲基羟丙基胍胶和粘土稳定剂在水中混合，得到溶液A；将交联剂在水中分散，得到分散液B；
步骤二，向溶液A中加入pH值调节剂和温度稳定剂，搅拌均匀，得到溶液C；
步骤三，将分散液B加入溶液C中，搅拌均匀，得到所述压裂液。
10.权利要求1-8任一项所述的压裂液在不高于150℃的致密砂岩储层压裂中的应用。
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