CN1869149A - 高密度压裂液 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用无机盐提高水基压裂液密度的高密度压裂液配方。特征是：由以下配方重量比，配制而成：加重剂4～50％；植物胶稠化剂0.3～1.0％；交联剂0.1～2.0％；pH值调节剂0.5～1.0％；破胶剂0.002～0.3％；助排剂0.05～0.5％；杀菌剂0.03～0.2％；水30～73％。高密度压裂液具有密度可调，密度可达1.51g/cm³甚至更高。该压裂液还具有延迟交联、低摩阻、低滤失、良好的耐高温、耐剪切性能及流变性能，彻底破胶、对储层伤害低等特点，加重压裂液配方体系的性能结合储层特性进行适当调整，可应用于异常高压深井。因此，加重压裂液的研制成功，为异常高压、超深井的勘探试油和开采提供了可靠保障。

Description

高密度压裂液

技术领域

本发明涉及油田压裂技术领域，是一种压裂液，特别是一种能适应于高压、深井、超深井的压裂改造用的高密度压裂液。

背景技术

目前，目前广泛使用的压裂液有：

1水基压裂液：水基压裂液是目前应用最广泛，尤其是开发有机硼和胶囊破胶剂以来，基本上能够满足在中、高温地层的压裂改造。水基压裂液大多采用以植物胶(如瓜尔胶、香豆胶或聚合物等)为成胶剂，但这类压裂液在目的层的粘土膨胀一直困扰着我们，因粘土膨胀导致对地层的伤害，最终影响油气产量。密度仅在1.03g/cm³左右，对于高温、高压、深井的处理就无能为力。

2油基压裂液：油基压裂液适应于低温、低压、低渗、高水敏地层的改造。优点是不伤害地层，缺点是配置工艺复杂，成本较高，施工风险性较大。而且，密度在0.8g/cm³左右，不能适用于高温、高压、深井的压裂改造。

3泡末压裂液：泡末压裂液适应于低温、低压、低渗或特低渗、高水敏油气藏的改造。泡末压裂液在国外已广泛应用。我国用量也在逐年增加，技术在不断完善。它的密度在0.9g/cm³左右，故不能适用于高温、高压、深井的压裂改造。

4乳化压裂液：乳化压裂液适应于低温、低压、低渗、高水敏地层的改造。这项技术在七十年代用量比较广，也存在配置工艺复杂，稳定性较差等缺点。它的密度在0.8～0.9g/cm³左右，故不能适用于高温、高压、深井的压裂改造。

5清洁压裂液：清洁压裂液是我国的一项新技术，是一项无固项压裂液。适应于低温、低压、低渗或特低渗油藏的改造，最大优点是不伤害地层。它的密度在0.9～1.0g/cm³左右，由于流变性能的限制，不能适用于高温、高压、深井的压裂改造。

因此，现有压裂液体系中，水基、油基、乳化液、清洁压裂液的密度为0.8～1.03g/cm³，不能满足高温高压深井油气藏压裂改造的需要。

中国专利公开号为CN1524920A的专利申请，该发明提供了一种有机硼延迟交联植物胶压裂液。该压裂液的目的是：为克服普遍水基压裂液的无机硼酸盐交联剂不具备延迟交联作用，耐温能力差，摩阻高，有机锆和有机钛交联剂破胶困难的不足。这种有机硼交联植物胶压裂液由以下组分配制而成：植物胶稠化剂0.2～0.8％；杀菌剂0.05～0.3％；交联剂0.1～1.0％；破胶剂0.001～0.2％；粘土稳定剂0.1～2.0％；pH值调节剂0.05～0.3％；助排剂0.1～1.0％；水95～97％。其效果是：1、具有可控制的延迟交联时间，延迟时间为1～12min；2、具有耐高温的作用，耐温能力达到158℃；3、破胶快、破胶彻底，对支撑裂缝导流能力伤害小于30％。但是，这种有机硼延迟交联植物胶压裂液中仅添加作为粘土稳定剂的氯化钾0.1～2.0％，目的是抑制粘土膨胀，保护井壁；目的不是提高压裂液的密度。所以仅用氯化钾0.1～2.0％，而且压裂液的密度并没有提高到适应高压深井所需要的密度，同样不能满足高温高压深井油气藏压裂的需要。由于高压深井油气藏需要的压裂液的密度在1.31～1.51g/cm³或更高，所以，有机硼延迟交联植物胶压裂液同样不能应用于高压油井压裂。

随着勘探开发的不断深入，发现异常高压井、深井、超深井不断增加，这类井在压裂施工中需要的施工压力非常高，常常达到100Mpa以上，由于施工压力不足，往往使压裂施工超限压而失败。对于异常高压、深井、超深井而言，利用常规的压裂管柱和调整工作排量来降低施工压力是十分有限的。

发明内容

为了克服现有压裂液密度低，不能满足高温高压深井油气藏压裂需要的不足，本发明的目的是提供一种高密度压裂液。该压裂液不仅能完成油井压裂需要，而且能提高油井静液柱压力，降低施工压力，满足高温高压深井油气藏压裂需要，保障压裂施工顺利进行。

本发明采用的技术方案是：通过在压裂液中添加不同比例的溴化钠加重剂和氯化钠加重剂，配制高密度的压裂液。本发明提出的高密度压裂液配方重量比如下：

加重剂            4～50％；

植物胶稠化剂      0.3～1.0％；

交联剂            0.1～2.0％；

pH值调节剂        0.5～1.0％；

破胶剂            0.002～0.3％；

助排剂            0.05～0.5％；

杀菌剂            0.03～0.2％；

水                30～73％。

上述配方中加重剂采用的是无机盐，溴化钠、氯化钠或溴化钾，可以是其中一种无机盐，也可以是两种无机盐的复配组合。根据现场压裂井的温度和压力，按比例组合，配制成适合现场压裂井密度的压裂液，最佳使用浓度为26～50％。

上述配方中植物胶稠化剂采用半乳甘露聚糖，如瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟丙基羧甲基瓜尔胶、香豆胶和田箐胶，最佳为羟丙基瓜尔胶和香豆胶，最佳使用浓度为0.4～0.7％。

上述配方中交联剂采用半乳甘露聚糖中顺式邻位羟基交联的无机盐或其络合物，如硼酸盐、有机硼锆盐、有机锆等，最佳交联剂是有机硼和有机锆，最佳使用浓度为0.2～0.5％。

上述配方中pH值调节剂采用强碱弱酸盐或碱，如碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠。最佳pH值调节剂为碳酸钠最佳浓度为0.08～0.15％。

上述配方中破胶剂采用(微胶囊)过硫酸铵或过硫酸钾，最佳浓度为0.02～0.04％。

上述配方中助排剂采用由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂和低分子醇，如甲醇、乙醇组成。

上述配方中杀菌剂采用的是烷基三甲基铵盐、甲醛、戊二醛，最佳浓度为0.03～0.2％。

本发明的有益效果：

从提高压裂液密度，提高油井静液柱压力来降低施工压力，保证压裂施工顺利进行是一个配制压裂液的全新思路。比如压裂液密度提高到1.51g/cm³时，对于井深6000米的油气井来说，可以提高静液柱30.84Mpa，从而降低施工压力30.84Mpa。对于异常高压、深井、超深井的压裂改造，提高施工成功率，确保施工安全，具有十分重要的意义。通过改变压裂液配方，提高压裂液的密度，是本发明的突出贡献。本发明通过大量的室内配方试验，经过现场高压井的压裂试用，已经完成本发明的目的，工业推广使用的价值很大。本发明的主要特殊效果表现在：

1.本发明高密度压裂液的密度高于目前所有压裂液的密度。高密度压裂液的密度为1.05～1.6g/cm³；

2.本发明的高密度压裂液可以通过调节加重剂组合和比例，实现压裂液密度可调，适应现场所需密度要求。

3.本发明提出的高密度压裂液体系具有良好的综合性能：

(1)高密度压裂液的密度：1.05～1.60g/cm³；

(2)具有良好的配伍性能，与其它添加剂和地层流体有很好的配伍性；

(3)具有延迟交联特性，交联时间3～10min；

(4)具有良好的耐温耐剪切性能，耐温能力150℃，粘度大于100mPa.S；

(5)具有良好的降滤失性能，，滤失系数为

(6)与其他水基压裂液相比，高密度压裂液对地层的伤害率低，最高仅有31％；

(7)具有良好的防膨效果，在未加任何防膨剂的情况下，防膨率可达70％。

本发明适应范围是高压油气藏的压裂改造。我国西部油气田存在较多的深井，高温、高压储层，常规压裂液不能满足异常高压储层改造的需要。采用本发明加重压裂液配方体系，不仅压裂液密度根据施工密度要求可调节，而且压裂液具有良好的延迟交联、耐温、耐剪切、低滤失、底伤害等特点。高密度压裂液可降低井口压力，对高压、超深井的压裂作业，可降低施工压力，减少压裂泵车的负荷，确保高压井的压裂施工安全等具有重要意义。因此，本发明在国内外的异常高压油气田改造中具有广泛的应用前景。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1：加入26％的一种加重剂氯化钠，组成高密度压裂液的密度为1.2g/cm³。

配方：加重剂采用氯化钠，26％；

      植物胶稠化剂采用羟丙基瓜尔胶，0.5％；

      交联液采用有机硼交联剂，0.3％；

      助排剂剂采用碳氢链和氟碳表活剂复配物，0.5％；

      pH值调节剂1采用碳酸钠，0.15％；

      pH值调节剂2采用氢氧化钠，0.04％；

      破胶剂采用NBA-101胶囊破胶剂+过硫酸铵，0.02％；

      杀菌剂采用甲醛，0.05％；

      水，72.44％。

制备方法：按配方比例加入配液罐，常温搅拌。加入先后顺序为：水、杀菌剂、加重剂、植物胶稠化剂、助排剂、pH值调节剂、破胶剂、交联剂。制备过程在技术人员指导下，由操作工人完成。

实施例2：加入两种加重剂，21％的溴化钠和15％的氯化钠，组成的高密度压裂液的密度为1.34g/cm³。

配方：加重剂1采用溴化钠，21％；

      加重剂2采用氯化钠，15％；

      植物胶稠化剂采用羟丙基瓜尔胶，0.55％；

      交联液采用有机硼交联剂，0.35％；

      pH值调节剂1采用碳酸钠，0.15％；

      pH值调节剂2采用氢氧化钠，0.04％；

      破胶剂采用NBA-101胶囊破胶剂+过硫酸铵，0.05％。

      助排剂采用碳氢链和氟碳表活剂复配物，0.5％；

      杀菌剂采用甲醛，0.03％；

      水，62.38％。

配制方法与实施例1相同。

实施例3：加入两种加重剂，44％的溴化钠、4％的氯化钠，组成的高密度压裂液，密度为1.51g/cm³。

配方：加重剂1采用溴化钠，44％；

      加重剂2采用氯化钠，4％；

      植物胶稠化剂采用羟丙基羧甲基瓜尔胶，0.45％；

      交联液采用有机硼交联剂，0.35％；

      pH值调节剂1采用碳酸钠，0.15％；

      pH值调节剂2采用氢氧化钠，0.04％；

      破胶剂采用NBA-101胶囊破胶剂+过硫酸铵，0.05％；

      助排剂采用碳氢链和氟碳表活剂复配物，0.5％；

      杀菌剂采用甲醛，0.04％；

      水，50.42％。

配制方法与实施例1相同。

实施例4

配方：加入38％的一种加重剂溴化钾，组成高密度压裂液的密度为1.25g/cm³。

配方：加重剂采用氯化钾，38％；

      植物胶稠化剂采用羧甲基瓜尔胶，0.5％；

      交联液采用有机硼交联剂，0.4％；

      助排剂剂采用碳氢链和氟碳表活剂复配物，0.5％；

      pH值调节剂1采用碳酸钠，0.15％；

      pH值调节剂2采用氢氧化钠0.04％；

      破胶剂采用NBA-101胶囊破胶剂+过硫酸铵0.02％；

      杀菌剂采用甲醛，0.035％；

      水60.35％。

配制方法与实施例1相同。

Claims (9)

1、一种高密度压裂液，其特征在于由以下配方重量比，配制而成：

加重剂          4～50％；

植物胶稠化剂    0.3～1.0％；

交联剂          0.1～2.0％；

pH值调节剂      0.5～1.0％；

破胶剂          0.002～0.3％；

助排剂          0.05～0.5％；

杀菌剂          0.03～0.2％；

水              30～73％。

2、根据权利要求1所述的高密度压裂液，其特征在于加重添加剂为无机盐，如钠盐、钾盐、钙和镁盐，采用一种或两种材料复配方式加入。

3、根据权利要求1或2所述的高密度压裂液，其特征在于植物胶稠化剂为半乳甘露聚糖，如瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟丙基羧甲基瓜尔胶、香豆胶和田箐胶，最佳聚合物为羟丙基瓜尔胶和香豆胶，最佳使用浓度为0.4～0.7％。

4、根据权利要求1或2所述的高密度压裂液，其特征在于交联剂可与半乳甘露聚糖中顺式邻位羟基交联的无机盐或其络合物，如硼酸盐、有机硼锆盐、有机锆等，最佳交联剂是有机硼和有机锆，最佳浓度为0.2～0.5％。

5、根据权利要求1或2所述的高密度压裂液，其特征于pH值调节剂为强碱弱酸盐或碱，如碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠；碱性最佳pH值调节剂为碳酸钠，最佳浓度为0.08～0.15％。

6、根据权利要求1或2所述的高密度压裂液，其特征于破胶剂是过氧化物，如过硫酸铵或过硫酸钾，最佳浓度为0.02～0.04％。

7、根据权利要求1或2所述的高密度压裂液，其特征在于助排剂由含氟表面活性剂、碳氢表面活性剂和低分子醇，如乙醇、乙醇组成。

8、根据权利要求2所述的高密度压裂液，其特是加重剂最佳使用浓度为26～50％。

9、根据权利要求2所述的高密度压裂液，其特是加重剂比例组合为44％的溴化钠和4％的氯化钠，形成高密度压裂液液体密度为1.51g/cm³。