CN115353871A - 一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，属于油气田储层改造技术领域。本发明的加重压裂液包括如下组分：甲酸钾加重剂150～250份、胍胶0.2～0.4份、增效剂0.01～0.3份、交联剂1～5份、温度稳定剂0.6～1.4份、助排剂0.5～1.5份。本发明所提供的加重压裂液通过添加增效剂，减阻率可高达61.19％，大幅度减小了井口施工压力，体系耐温性能可达130℃，具有较好的携砂性能，对岩心伤害较小，对于油气储层改造应用和深井施工压裂改造具有一定效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气田储层改造技术领域，尤其涉及一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液。
背景技术
我国致密油气储层和页岩油气储层施工压力较高，往往达到100MPa以上，甚至超过120MPa，仅仅依靠现有技术很难达到现场施工要求。随着深层油气资源愈发成为我国勘探开发的重点，加重压裂液逐渐成为提高压裂施工成功率、保证安全施工的最有效方法之一，通常采用无机盐加重压裂液，具有密度低、腐蚀性和毒性等缺点。
因此，开发一种耐高温、低腐蚀性、生物毒性小能满足更高施工要求的低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液具有重要意义和价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，以解决现有技术中加重压裂液耐高温性差、腐蚀性强、生物毒性高的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，按质量份数计，包括以下组分：甲酸钾加重剂150～250份、胍胶0.2～0.4份、增效剂0.01～0.3份、交联剂1～5份、温度稳定剂0.6～1.4份、助排剂0.5～1.5份。
进一步的，所述甲酸钾加重剂为浓度为180～220wt％的甲酸钾溶液。
进一步的，所述胍胶包含改性羟丙基胍胶、羧甲基胍胶和胍胶粉中的一种或几种。
进一步的，所述增效剂的第一合成单体为丙烯酰胺，第二合成单体为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或几种。
进一步的，所述增效剂的分子量为150～165万。
进一步的，所述交联剂包含硼酸、四硼酸钠、TMJP-50交联剂和JD交联剂中的一种或几种。
进一步的，所述温度稳定剂包含硫代硫酸钠、三乙醇胺和亚硫酸氢钠中的一种或几种。
进一步的，所述助排剂包含CT助排剂和/或WT助排剂。
本发明的有益效果：
本发明所提供的低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液配方体系中，甲酸钾-羟丙基胍胶水溶液减阻率为44.78％，相比于甲酸钾水溶液体系的减阻率大大提高，加入增效剂后的甲酸钾-羟丙基胍胶水溶液体系的减阻率为61.19％，大幅度减小了井口施工压力，体系耐温性能可达130℃，体系密度可达1.00～1.51g/cm3，具有较好的携砂性能，对岩心伤害较小，对于油气储层改造应用和深井施工压裂改造具有一定效果。
具体实施方式
本发明提供了一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，按质量份数计，包括以下组分：甲酸钾加重剂150～250份、胍胶0.2～0.4份、增效剂0.01～0.3份、交联剂1～5份、温度稳定剂0.6～1.4份、助排剂0.5～1.5份。
在本发明中，所述甲酸钾加重剂的质量份数优选为170～230份，进一步优选为190～210份。
在本发明中，所述胍胶的质量份数优选为0.3份。
在本发明中，所述增效剂的质量份数优选为0.05～0.25份，进一步优选为0.1～0.2份。
在本发明中，所述交联剂的质量份数优选为2～4份，进一步优选为3份。
在本发明中，所述温度稳定剂的质量份数优选为0.8～1.2份，进一步优选为1.0份。
在本发明中，所述助排剂的质量份数优选为0.7～1.3份，进一步优选为1.0份。
在本发明中，所述甲酸钾加重剂为浓度为180～220wt％的甲酸钾溶液，优选为190～210wt％，进一步优选为200wt％。
在本发明中，所述胍胶包含改性羟丙基胍胶、羧甲基胍胶和胍胶粉中的一种或几种，优选为改性羟丙基胍胶和/或羧甲基胍胶，进一步优选为改性羟丙基胍胶。
在本发明中，所述增效剂的第一合成单体为丙烯酰胺，第二合成单体为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或几种，优选为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种，进一步优选为丙烯酸/或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
在本发明中，所述增效剂的分子量为150～165万，优选为155万。
本发明所述增效剂采用反相乳液聚合方法制备得到，具体的制备方法如下：油相：在50g白油中依次加入40wt％Span 80和10wt％Tween 60，在机械搅拌下以300r/min的速率搅拌十分钟，使其充分混合。水相：在50g纯水中加入40wt％第一合成单体和第二合成单体，(第一合成单体和第二合成单体的质量比为1:2)，在磁力搅拌下使其充分溶解后，用氢氧化钠溶液调节体系pH至中性。在机械搅拌下将两相混合均匀，加入过硫酸铵-乙二胺氧化还原引发剂共0.5g(二者质量比为1:1)。之后观察液体的温度变化，待温度稳定后再反应30min，体系温度降为室温时反应结束。
在本发明中，所述交联剂包含硼酸、四硼酸钠、TMJP-50交联剂和JD交联剂中的一种或几种，优选为硼酸、四硼酸钠和TMJP-50交联剂中的一种或几种，进一步优选为硼酸和/或四硼酸钠。
在本发明中，所述温度稳定剂包含硫代硫酸钠、三乙醇胺和亚硫酸氢钠中的一种或几种，优选为硫代硫酸钠和/或三乙醇胺。
在本发明中，所述助排剂包含CT助排剂和/或WT助排剂。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将150份浓度为220wt％甲酸钾溶液、0.4份改性羟丙基胍胶、0.01份分子量为150万的增效剂、1份硼酸、1份JD交联剂、1份硫代硫酸钠、1.5份CT助排剂配制成加重压裂液，其中增效剂的合成单体为丙烯酰胺和丙烯酸。
实施例2
将250份浓度为200wt％甲酸钾溶液、0.2份改性羟丙基胍胶、0.3份分子量为165万的增效剂、2份TMJP-50交联剂、3份JD交联剂、0.6份亚硫酸氢钠、0.8份WT助排剂配制成加重压裂液，其中增效剂的合成单体为丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
实施例3
将200份浓度为180wt％甲酸钾溶液、0.3份改性羟丙基胍胶、0.15份分子量为155万的增效剂、1份四硼酸钠、1.4份三乙醇胺、0.5份CT助排剂配制成加重压裂液，其中增效剂的合成单体为丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
对实施例1配制的加重压裂液进行性能验证：
(1)对实施例1配制的加重压裂液的破胶性能验证，首先在加重压裂液中加入8wt％乙酸乙酯破胶剂，在100℃的滚子炉中加热2h，破胶后将破胶的加重压裂液放入离心机中高速离心，取出破胶残渣进行计算。由实验结果可知，破胶后加重压裂液表面张力为27.38mN·m-1，残渣含量小于600mg·L-1，满足行业标准要求。
(2)对实施例1配制的加重压裂液的携砂性能验证，在实施例1所制备的加重压裂液中加入陶粒，通过物理搅拌使陶粒分布均匀后倒入量筒记录沉降时间。由实验结果可知，在携砂比为5～20％的加重压裂液中具有较好的携砂性能。
(3)对实施例1配制的加重压裂液的岩心伤害性进行研究，具体步骤如下：
步骤一：用石英砂对填沙管进行装填，少量多次且进行加压操作，使砂子填充致密紧实。将装填好的填砂管放入滚子炉加热，在60℃下对岩心进行烘干称重。
步骤二：配置标准盐水(2％KCl+5.5％NaCl+0.45％MgCl2+0.55％CaCl2)，过滤后待用。
步骤三：将烘干后的填砂管接到平流泵上，用配置好的标准盐水以5mL/min的流量挤入填砂管岩心，饱和2h后，记录进出口压差，并称重饱和后的填砂管质量，计算岩心渗透率和填砂管岩心孔隙率。
步骤四：将实施例1中的加重压裂液的破胶液以相同流量反向挤入填砂管岩心，在岩心中停留2h，测量损害后的渗透率，计算岩心渗透损害率。
由实验结果可知，低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液体系对岩心的平均机制渗透损害率为21.20％，符合行业标准小于30％岩心渗透损害率的要求，对岩心伤害较小。
对比例1
将250份浓度为200wt％甲酸钾溶液、0.2份改性羟丙基胍胶配制成加重压裂液。
对比例2
将250份浓度为200wt％甲酸钾溶液、0.2份改性羟丙基胍胶、0.04份分子量为150万的增效剂配制成加重压裂液，其中增效剂的合成单体为丙烯酰胺和丙烯酸。
对对比例1和对比例2所配制的加重压裂液依据标准NB/T 14003.2—2016《页岩气压裂液第2部分：减阻剂性能指标及评价方法》进行降阻性能验证，验证结果如下：浓度为200wt％甲酸钾溶液的摩阻为689.17KPa，对比例1加重压裂液的摩阻为380.55KPa，对比例2加重压裂液的摩阻为267.45KPa，对比例1加重压裂液相对于浓度为200wt％甲酸钾溶液的减阻率为44.78％，对比例2加重压裂液相对于浓度为200wt％甲酸钾溶液的减阻率为61.19％。结果表明，含有增效剂的加重压裂液减阻效率大幅提高，摩阻更小，在实际应用中通过减小压裂摩阻，从而减小井口施工压力。
对比例3
将150份浓度为220wt％甲酸钾溶液、0.4份改性羟丙基胍胶、1份硼酸、1份JD交联剂、1份硫代硫酸钠配制成加重压裂液。
对比例4
将150份浓度为220wt％甲酸钾溶液、0.4份改性羟丙基胍胶、0.2份分子量为150万的增效剂、1份硼酸、1份JD交联剂、1份硫代硫酸钠配制成加重压裂液，其中增效剂的合成单体为丙烯酰胺和丙烯酸。
对比例5
将150份浓度为220wt％甲酸钾溶液、0.4份改性羟丙基胍胶、0.35份分子量为150万的增效剂、1份硼酸、1份JD交联剂、1份硫代硫酸钠配制成加重压裂液，其中增效剂的合成单体为丙烯酰胺和丙烯酸。
对对比例3、对比例4和对比例5所配制的加重压裂液进行耐温耐剪切性能验证：
首先分别将对比例3和对比例4配制的加重压裂液用0.5h的时间从常温升至120℃，然后在120℃条件下剪切0.5h。由实验结果可知，含有增效剂的加重压裂液随着温度升高，粘度逐渐降低至55mPa·s，温度升高到120℃后粘度仍然保持在50mPa·s左右，符合行业标准，可以在120℃的储层改造中使用。
对对比例5配制的加重压裂液进行耐温耐剪切性能验证时，操作步骤与对比例3和对比例4加重压裂液的耐温耐剪切性能验证步骤相同，不同的是将温度升至130℃，在130℃条件下剪切。由实验结果知，当温度保持在130℃时，粘度仍大于50mPa·s，符合行业标准，可以适应130℃的储层改造，增加增效剂的总加量，可以提高加重压裂液耐温耐剪切性能。
另外，本发明还对实施例1～3制得的加重压裂液的密度进行了测定，具体测定方法如下：
使用NB-1型钻井泥浆比重计，对实施例1～3的加重压裂液的密度进行测定。将制得加重压裂液倒入比重计中，使液体达到比重计中的刻度线，盖上盖子后多余的溶液会从盖子中间的孔中流出，拨动砝码，使检验平衡的气泡居中后，读取砝码对应的密度值。测定结果如下：实施例1加重压裂液的密度为1.34g/cm3，实施例2加重压裂液的密度为1.42g/cm3，实施例3加重压裂液的密度为1.21g/cm3。
由以上实施例可知，本发明提供了一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，本发明所提供的加重压裂液通过添加增效剂，减阻率可高达61.19％，大幅度减小了井口施工压力，其耐温性能可达130℃，加重压裂液密度可达1.00～1.51g/cm3，具有较好的携砂性能，对岩心伤害较小，对于油气储层改造应用和深井施工压裂改造具有一定效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：甲酸钾加重剂150～250份、胍胶0.2～0.4份、增效剂0.01～0.3份、交联剂1～5份、温度稳定剂0.6～1.4份、助排剂0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述甲酸钾加重剂为浓度为180～220wt％的甲酸钾溶液。
3.根据权利要求2所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述胍胶包含改性羟丙基胍胶、羧甲基胍胶和胍胶粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述增效剂的第一合成单体为丙烯酰胺，第二合成单体为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述增效剂的分子量为150～165万。
6.根据权利要求5所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述交联剂包含硼酸、四硼酸钠、TMJP-50交联剂和JD交联剂中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述温度稳定剂包含硫代硫酸钠、三乙醇胺和亚硫酸氢钠中的一种或几种。
8.根据权利要求6或7所述一种低摩阻饱和甲酸钾加重压裂液，其特征在于，所述助排剂包含CT助排剂和/或WT助排剂。
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