CN1150967A - 油井压裂液低温破胶剂制备方法 - Google Patents

油井压裂液低温破胶剂制备方法 Download PDF

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Abstract

一种压裂液低温破胶剂制备方法，该方法包括利用氧化还原原理采用过硫酸铵作氧化剂，亚硫酸钠作还原剂而生成的活性硫酸基及硫酸做破胶剂加入到胶联剂中注入地层内，该破胶剂可以在地层温度低于50℃条件下，使水基压裂液糖类聚合物冻胶彻底水化破胶，解决了常规氧化剂类破胶剂在低温条件下难以破胶的难题，由于本发明具有配制方法简单，对油层不会造成二次伤害以及在常温下配制即可实现等优点，因此，可广泛用于低温油井压裂施工。

Description

油井压裂液低温破胶剂制备方法
本发明属于制备油井水基压裂液物质的方法，特别涉及一种水基压裂液糖类聚合物冻胶的低温破胶剂的制备方法。
水力压裂是油田开发中的一项主要增产措施，尤其是低渗透性油田由于岩层的孔隙度和渗透率较低，如不进行压裂就无法投入生产，破胶剂是压裂施工中必不可少的物质之一，其主要作用是在地层裂缝形成以后将高粘度压裂液冻胶彻底水化降粘以利于压裂液从地层中返排出来，使支撑剂的导流能力得以充分发挥，因此压裂液破胶是否彻底直接影响到压裂效果的好坏。
在常规压裂施工中，一般以氧化剂或蛋白酶做为压裂液破胶剂但是在低温条件下(油层温度低于50℃)使用氧化剂类破胶剂一般难以破胶，而蛋白酶破胶剂又由于载体水溶性差，易造成地层二次伤害受到局限，一种适用于油层温度高于摄氏25度利用氧化还原反应原理采用过硫酸钾作氧化剂，用亚硫酸钠作还原剂而生成的活性的硫酸基及硫酸来做破胶剂的方法，直今未见报导。
本发明的实现方式是：
本发明是根据化学反应中的氧化--还原反应原理，利用过硫酸钾作氧化剂，亚硫酸钠为还原剂来实现破胶的，这是因为氧化还原产生自由基的过程是单电子转移过程，即一个电子由一个离子或一个分子转移到另一个离子或分子上去因而生成高活性自由基；所产生的高活性自由基的反应温度明显低于单独使用氧化剂受热分解温度。此外反应过程中生成的硫酸使地层中的压裂液PH值明显降低，可造成压裂液中的糖类聚合物主链破坏降解；试验表明在有还原剂作用下氧化剂如过硫酸铵，分解活化可从150KJ/mol下降为40KJ/mol左右，所以使用氧化--还原反应原理破胶剂可以在油层低温条件下(油层温度25℃以上)在四小时内使高粘度的压裂液冻胶水化破胶，破胶后的粘度小于5mpa.s，油井压裂低温破胶剂采用下列氧化--还原反应体系来实现，其化学反应方程式为：
1、过氧化氢--亚铁盐氧化--还原体系的反应。
过氧化氢、氯化亚铁、二氯化铁、氢氧化铁、氢氧自由基
2、过硫酸盐-亚铁盐氧化-还原体系的反应 过硫酸铵  氯化亚铁  氯化铵  硫酸铁  硫酸基
3、过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系的反应
过硫酸铵  亚硫酸钠  硫酸钠  硫酸铵  硫酸盐  亚硫酸根
由于1、2式反应中有Fe3+生成，易造成Fe(OH)2沉淀，引起地层二次伤害，影响压裂效果，故采用3式中的反应方式即：过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系较为理想。
本发明的优点具有在以往常规压裂施工中由于油层温度低于50℃条件下只单独依靠使用传统的氧化剂作破胶剂而带来氧化剂在分解后的自由基速度缓慢无法使压裂液冻胶彻底水化破胶的缺点，而采用本发明中的氧化还原反应体系可使过硫酸盐的分解活化能从150KJ/mol下降为40KJ/mol左右，因此，使用这种体系，可以保障低温条件下(油层温度低于50℃)，使压裂液水化彻底破胶。
本发明由以下实施例给出：
实施例一
在常温下用过硫酸盐-亚硫酸盐氧化反应后生成的还原体氧系最为理想，其化学分子式为：
过硫酸铵  亚硫酸钠  硫酸钠  硫酸铵  硫酸基  亚硫酸基
利用该化学分子式配成的破胶液不存在由于Fe3+造成的Fe(OH)3的沉淀而引起地层二次伤害和压裂效果，相反在上进反应式中有NH4 +离子存在其半径正与粘土矿物晶棉半径基本相当，因此MH4 +可以嵌入粘土矿物品格中，因而对粘土膨胀有一定的抑制作用，这样会有利于保护油层，减轻压裂液对油层伤害。
实施例二
本发明在实施中按实施例1的化学反应体系为最佳，具体配比如下：
按一口井500方压裂液计算，需胶联剂100方，破胶剂需按所使用的胶联剂的1％重量配制，即破胶剂为100公斤，其中氧化剂过硫酸铵：(NH4)2S2O8(或过硫酸钾：K2S2O8)685公斤；还原剂亚硫酸钠Na2SO3(或亚硫酸氢钠：NaHSo3)315公斤，将其加入到100方的胶联剂中使用。
实施三
本发明适用于油层温度小于50℃(最佳油层温度25℃-30℃)用常规氧化剂类破胶剂难以破胶和因蛋白酶破胶剂载体水溶性差易造成二次地层伤害的油井压裂，使用本发明能使压裂返排率达85％以上。
实施例4
使用本发明的方法在制造低温破胶剂时所用的氧化-还原剂以过硫酸钾K2S2O8过硫酸胺(NH4)2O8做氧化剂；亚硫酸钠(Na2So3)、亚硫酸氢钠(NaHSO3)做还原剂。

Claims (3)

1、一种油井压裂液低温破胶剂制备方法；其特征在于它是在常温下采用氧化-还原反应体系来实现的并采用如下化学反应式来完成：
①过氧化氢-亚铁盐氧化-还原体系的反应
过氧化氢、氯化亚铁、三氯化铁、氢氧化铁、氢氧自由基
②过硫酸盐-亚铁盐氧化-还原体系的反应
过硫酸铵  氯化亚铁  氯化铵  硫酸铁  硫酸基
③过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系的反应
过硫酸铵  亚硫酸钠  硫酸钠  硫酸铵  硫酸基  亚硫酸基利用上述化学反应方法制成的破胶剂加入压裂液中即可
2、根据权利要求1所述的低温破胶剂制备方法；其特征在于选用 的氧化还原体系为最佳方式，如制备500方压裂液，需胶联剂100方，低温破胶剂则需按所使用胶联剂的1％重量配制即破胶剂为1000公斤，其中，需氧化剂：(NH4)S2O3过硫酸胺或过硫酸钾：K2S2O8)、还原剂：Na2So3亚硫酸钠或亚硫酸氢钠NaHSO3)的重量％分别为：氧化剂：过硫酸铵685公斤，还原剂亚硫酸钠315公斤。
3、根据权利要求1所述的低温破胶剂；其特征在于：该剂使用条件适用於油层温度高于摄氏25度的油层压裂破胶。
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