CN114032082A

CN114032082A - 一种高密度压裂液及制备装置

Info

Publication number: CN114032082A
Application number: CN202111469540.0A
Authority: CN
Inventors: 任德安; 贾增存; 张建锋; 唐步武; 杜承军; 蒋仕和; 杨慎福
Original assignee: Xinjiang Like Petrochemical Technology Service Co ltd
Current assignee: Xinjiang Like Petrochemical Technology Service Co ltd
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2022-02-11

Abstract

本发明涉及一种高密度压裂液及制备装置。该压裂液按照重量份包括以下组分：有机盐加重剂20‑90重量份，稠化剂0.1‑2.0重量份，交联剂0.2‑2.0重量份，温度稳定剂0.1‑1.5重量份，延迟交联剂0.1‑0.8重量份，调节剂0.3‑0.9重量份，杀菌剂0.1‑0.4重量份，活性剂0.2‑1.2重量份，助溶剂0.1‑0.3重量份，破胶剂0.1‑0.6重量份，抗凝剂0.3‑0.9重量份，水60‑90重量份。通过本发明的压裂液，不仅能够对高压井、深井进行有效压裂，提高了油气产能，还能降低压裂施工泵压；同时采用了延迟交联剂，具有延迟交联特性，能够降低压裂液泵注时的磨损，提高压裂效率，降低能耗；采用有机盐加重剂无毒无害，极大地降低了对环境的污染，适宜在油气开采领域推广应用。

Description

一种高密度压裂液及制备装置

技术领域

本发明属于石油天然气增产技术领域，具体涉及一种高密度压裂液及制备装置。

背景技术

压裂技术是油气井储层改造、油井增产、水井增注、提高油气井产能和采收率的重要措施之一，在石油与天然气开采油气是低渗透油田开发中具有重要的作用。随着油气田勘探开发的不断深入，在石油和天然气勘探开发过程中，水力压裂技术是油气田试油和开发的重要技术手段。随着越来越多的深井、高压井、高应力井储存压裂改造，普遍存在着施工压力过高的困难，从而降低了压裂施工的成功率。

目前现有技术中有三种方法能够降低高的施工压力，一是使用耐高压的井口和地面设备。因此，中国国内深层压裂施工已经普遍配置了耐高压的设备；二是使用大口径管柱配置降低压裂液的摩阻，但大口径管柱通常受井身结构的限制，同时调整井身结构需要提高钻井费用；三是使用加重压裂液，即提高压裂液的密度，增加液柱的密度、降低井口压力。目前通过采用高密度压裂液以提高液柱压力是降低压裂施工泵压的一个重要手段。

现有的压裂液主要采用卤盐加重剂，比如氯化钠、氯化钾、溴化钠或者是硝酸钠作为加重剂来提高压裂液的密度。其中以溴化钠为主的加重压裂液成本太高，在使用时受到诸多限制；以氯化钠、氯化钾为代表的卤盐加重剂，加重压裂液效率较差，所配置的盐水密度低温易结晶，卤素离子的大量存在也会对完井管材造成严重腐蚀，不能满足深井压裂的需求；采用硝酸钠作为压裂液则具有较强的腐蚀性，对压裂设备造成腐蚀。基于上述实际问题，提供一种安全且高密度的压裂液是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种高密度压裂液及制备装置，所制备的压裂液具有较高密度，能够安全地应用于高压井、深井及超深井的开发，提高压裂效果，增加油气产能。

为了实现上述技术方案，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种高密度压裂液，按照重量份包括以下组分：

有机盐加重剂20-90重量份，

稠化剂0.1-2.0重量份，

交联剂0.2-2.0重量份，

温度稳定剂0.1-1.5重量份，

延迟交联剂0.1-0.8重量份，

调节剂0.3-0.9重量份，

杀菌剂0.1-0.4重量份，

活性剂0.2-1.2重量份，

助溶剂0.1-0.3重量份，

破胶剂0.1-0.6重量份，

抗凝剂0.3-0.9重量份，

水60-90重量份。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，有机盐加重剂为含有碱金属元素或碱土金属元素的有机盐；

其中，所述碱金属元素为金属钾，所述碱土金属为金属钠。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，有机盐加重剂选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钾、乙酸铵、柠檬酸钾、柠檬酸铵和酒石酸铵中的一种或几种的组合。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，所述稠化剂选自羟丙基瓜尔胶或改性胍胶。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，所述交联剂为硼化合物；其中，所述硼化合物选用乙硼烷、硼酸纳、硼酸或硼砂中的一种或几种。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，所述调节剂选自甲酸、乙酸或乳酸中的一种或几种。所述调节剂为酸化调节剂，能与水、醇类、醚类任意混溶。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，所述活性剂选用甜菜碱；所述甜菜碱选用烷基甜菜碱、十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱、十八酰胺基丙基甜菜碱中的一种或几种。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液中，所述抗凝剂选用柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或两种。

根据本发明的一实施方式，上述的压裂液的密度为1.3g/cm³-2.5g/cm³。

根据本发明的另一个方面，提供一种高密度压裂液制备装置，包括：配液罐体、第一加料单元，第一加料单元的进液口通过第一管线与配液罐体连通，第一加料单元的出液口通过第二管线向配液罐体输送液体；所述配液罐体的上端具有一开口；第一加料单元包括加料罐体及设置于加料罐体上的加料漏斗，通过加料漏斗向加料罐体加料；

还包括：循环泵、第二加料单元和搅拌单元；

其中，循环泵设置于第一管线上，用于提高液体循环流动；在循环泵与配液罐体的第一管线上设有第一阀门；

第二加料单元的底部通过第三管线与第二管线连通，用于向第二管线输送液体；在第三管线上设有第二阀门；所述第二加料单元呈漏斗状；

所述搅拌单元包括驱动电机、旋转轴、搅拌叶片，所述驱动电机的动力输出端与旋转轴连接，旋转轴的另一端与搅拌叶片连接，搅拌叶片悬空设置于配液罐体内，所述搅拌叶片在驱动电机的带动下、用来搅拌配液罐体中的液体；

以及：压裂液输出管线，设置于配液罐体的底部，在压裂液输出管线上设有第三阀门，用于控制压裂液输出管线的连通或断开。

根据本发明的一实施方式，上述的制备装置中，还包括：控制器，分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门、循环泵、驱动电机电性连接。

根据本发明的一实施方式，上述的制备装置中，所述控制器采用ATmega64控制器。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：通过本发明的压裂液，不仅能够对高压井、深井进行有效压裂，提高了油气产能，还能降低压裂施工泵压；同时采用了延迟交联剂，具有延迟交联特性，能够降低压裂液泵注时的磨损，提高压裂效率，降低能耗；采用有机盐加重剂无毒无害，极大地降低了对环境的污染，适宜在油气开采领域推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述一种高密度压裂液制备装置的结构示意图；

图2为本发明中控制器分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门、循环泵、驱动电机的连接示意图。

附图标记说明如下：

1-配液罐体；

2-第一加料单元；

21-加料罐体；

22-加料漏斗；

3-第一管线；

31-第一阀门；

4-第二管线；

5-循环泵；

6-第二加料单元；

7-搅拌单元；

71-驱动电机；

72-旋转轴；

73-搅拌叶片；

8-第三管线；

81-第二阀门；

9-压裂液输出管线；

91-第三阀门；

10-控制器。

具体实施方式

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见附图1、2所示，本发明中一种高密度压裂液制备装置，包括：配液罐体1、第一加料单元2，第一加料单元2的进液口通过第一管线3与配液罐体1连通，第一加料单元2的出液口通过第二管线4向配液罐体输送液体；所述配液罐体1的上端具有一开口；第一加料单元2包括加料罐体21及设置于加料罐体21上的加料漏斗22，通过加料漏斗22向加料罐体21加料；

还包括：循环泵5、第二加料单元6和搅拌单元7；

其中，循环泵5设置于第一管线3上，用于提高液体循环流动；在循环泵5与配液罐体1的第一管线3上设有第一阀门31；

第二加料单元6的底部通过第三管线8与第二管线4连通，用于向第二管线4输送液体；在第三管线8上设有第二阀门81；所述第二加料单元6呈漏斗状；

所述搅拌单元7包括驱动电机71、旋转轴72、搅拌叶片73，所述驱动电机71的动力输出端与旋转轴72连接，旋转轴72的另一端与搅拌叶片73连接，搅拌叶片73悬空设置于配液罐体1内，所述搅拌叶片73在驱动电机71的带动下、用来搅拌配液罐体1中的液体；

以及：压裂液输出管线9，设置于配液罐体1的底部，在压裂液输出管线9上设有第三阀门91，用于控制压裂液输出管线91的连通或断开；

其中：控制器10分别与第一阀门31、第二阀门81、第三阀门91、循环泵5、驱动电机71电性连接。进一步地，所述第一阀门31、第二阀门81、第三阀门91采用电磁阀门，为现有设备。其中，所述控制器10采用ATmega64控制器。

本实施例提供了一种高密度压裂液，按照重量份包括以下组分：

有机盐加重剂50重量份，

稠化剂0.5重量份，

交联剂1.0重量份，

温度稳定剂0.9重量份，

延迟交联剂0.6重量份，

调节剂0.5重量份，

杀菌剂0.4重量份，

活性剂0.3重量份，

助溶剂0.1重量份，

破胶剂0.1重量份，

抗凝剂0.3重量份，

水90重量份。

本实施例中制备的高密度压裂液的密度为1.5g/cm³。

本实施例提供了上述高密度压裂液的制备方法，具体包括以下步骤：

在配液罐体1中加入水，打开第一阀门31，在循环泵5的作用下，配液罐体中的液体经第一管线31流向第一加料单元2；在第一加料单元2的加料罐体21内充满液体时，向加料漏斗22内分别间隔2分钟、逐渐加入稠化剂、交联剂、温度稳定剂、延迟交联剂、破胶剂、抗凝剂，经第二管线4将上述加入的物料带回配液罐体1内；通过搅拌单元2搅拌60min至充分溶解；当上述加入物料溶解后，在搅拌单元继续搅拌、循环泵继续运行的情况下，通过加料漏斗22加入有机盐加重剂，搅拌60min至其完全溶解；最后打开第二阀门81，通过第二加料单元6分别间隔3分钟、逐次加入调节剂、杀菌剂、活性剂、助溶剂，通过第二加料单元6加入的物料由第三管线8进入第二管线4，与液体相遇后，由液体带回配液罐体1中，通过搅拌单元7搅拌至其完全溶解后调节pH值为10；得到密度为1.6g/cm³的高密度压裂液。打开第三阀门91，由压裂液输出管线9输出压裂液。当然，本实施例仅仅为众多实施例中的一个，此处不再一一例举。

通过本发明的压裂液，不仅能够对高压井、深井进行有效压裂，提高了油气产能，还能降低压裂施工泵压；同时采用了延迟交联剂，具有延迟交联特性，能够降低压裂液泵注时的磨损，提高压裂效率，降低能耗；采用有机盐加重剂无毒无害，极大地降低了对环境的污染，适宜在油气开采领域推广应用。

需要说明的是，本发明制备装置中所使用的硬件设备，如循环本、驱动电机、旋转轴、搅拌叶片、第一阀门、第二阀门、第三阀门等均为现有技术，本发明均采用现成的设备进行创新，不对其本身结构进行改造。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。本文所述的实施例说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。

Claims

1.一种高密度压裂液，其特征在于，按照重量份包括以下组分：

有机盐加重剂20-90重量份，

稠化剂0.1-2.0重量份，

交联剂0.2-2.0重量份，

温度稳定剂0.1-1.5重量份，

延迟交联剂0.1-0.8重量份，

调节剂0.3-0.9重量份，

杀菌剂0.1-0.4重量份，

活性剂0.2-1.2重量份，

助溶剂0.1-0.3重量份，

破胶剂0.1-0.6重量份，

抗凝剂0.3-0.9重量份，

水60-90重量份。

2.根据权利要求1所述的一种高密度压裂液，其特征在于，有机盐加重剂为含有碱金属元素或碱土金属元素的有机盐；

其中，所述碱金属元素为金属钾，所述碱土金属为金属钠。

3.根据权利要求1所述的一种高密度压裂液，其特征在于，有机盐加重剂选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钾、乙酸铵、柠檬酸钾、柠檬酸铵和酒石酸铵中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种高密度压裂液，其特征在于，所述稠化剂选自羟丙基瓜尔胶或改性胍胶。

5.根据权利要求1所述的一种高密度压裂液，其特征在于，所述交联剂为硼化合物；其中，所述硼化合物选用乙硼烷、硼酸纳、硼酸或硼砂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种高密度压裂液，其特征在于，所述调节剂选自甲酸、乙酸或乳酸中的一种或几种。所述调节剂为酸化调节剂，能与水、醇类、醚类任意混溶。

7.根据权利要求1所述的一种高密度压裂液，其特征在于，所述活性剂选用甜菜碱；所述甜菜碱选用烷基甜菜碱、十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱、十八酰胺基丙基甜菜碱中的一种或几种。

8.一种高密度压裂液制备装置，其特征在于，包括：配液罐体、第一加料单元，第一加料单元的进液口通过第一管线与配液罐体连通，第一加料单元的出液口通过第二管线向配液罐体输送液体；所述配液罐体的上端具有一开口；第一加料单元包括加料罐体及设置于加料罐体上的加料漏斗，通过加料漏斗向加料罐体加料；

还包括：循环泵、第二加料单元和搅拌单元；

所述搅拌单元包括驱动电机、旋转轴、搅拌叶片，所述驱动电机的动力输出端与旋转轴连接，旋转轴的另一端与搅拌叶片连接，搅拌叶片悬空设置于配液罐体，所述搅拌叶片在驱动电机的带动下、用来搅拌配液罐体中的液体；

9.根据权利要求8所述的一种高密度压裂液制备装置，其特征在于，还包括：控制器，分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门、循环泵、驱动电机电性连接。

10.根据权利要求9所述的一种高密度压裂液制备装置，其特征在于，所述控制器采用ATmega64控制器。