一種高溫高礦化度水基壓裂液的製作方法
2023-04-26 17:39:46 1
一種高溫高礦化度水基壓裂液的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高溫高礦化度水基壓裂液，由稠化液、交聯劑和破膠劑組成；所述稠化液由以下組分按重量百分比組成：稠化劑0.4-0.7%，助排劑0.1-0.8%，殺菌劑0.01-0.1%，溫度穩定劑0.1-0.3%，其餘為高礦化度的海水或地層產出水，所述稠化劑為磺酸基羥丙基瓜爾膠、磺酸基甜菜鹼兩性瓜爾膠或磺酸羧甲基瓜爾膠。所述交聯劑是由質量百分比為9-18%的鋯化合物、質量百分比為3-40%的硼化合物與質量百分比為9-18%的螯合配體、質量百分比為5-19%的橋聯配體反應形成的穩定絡合物。所述破膠劑為過硫酸銨或過硫酸鈉。本發明直接採用高礦化度水配製，有效利用海水和陸地的高礦化度產出水，適用於海上和陸地的高溫油氣井。
【專利說明】一種高溫高礦化度水基壓裂液
【技術領域】
[0001]本發明涉及油氣田開發增產領域中可利用高礦化度水配製的高溫壓裂液。
【背景技術】
[0002]水力壓裂是改造低滲透儲層的重要措施之一，在陸地油氣田得到廣泛的應用。硼交聯壓裂液廣泛使用在壓裂施工中，在陸地上，硼交聯壓裂液由淡水以及其他添加劑配製而成，在海上壓裂施工目前也是依照陸地上的流程，先從陸地運送海水到海上平臺，在平臺上配置好壓裂液，再施工。這樣對海上的後勤提出了很高的要求，而且成本有大幅的提高。 陸地上的油田在採油氣過程中都有高礦化度的產出水隨油氣到達地面，對這些高礦化度的產出水必須進行相應的處理才能排放到地表水體系,這增加了油田企業的生產成本。如何在壓裂的過程中利用海上平臺周圍的海水資源直接配製壓裂液以及對高礦化度產出水的利用是油田企業面臨的大問題。[0003]國外早在上世紀70年代就開始嘗試用高礦化度的水來配製壓裂液，但是高礦化度海水或產出水與淡水相比，高礦化度水礦化度在2萬以上，主要是由於其中溶有大量的無機鹽，這些無機鹽會影響瓜爾膠水化和交聯的性能；高礦化度水會強烈影響壓裂液體系的pH導致瓜爾膠交聯後的粘度降低；高離子濃度的鹽會在壓裂液的鹼性環境中生成沉澱， 對地層造成傷害；而且有些破膠劑在高鹽濃度下會失去活性。這些存在的問題使得利用高礦化度水配製壓裂液進展緩慢，只是最近幾年才有一些成功應用實例報導，如斯倫貝謝公司2009年採用表面活性劑進行施工，專利申請201310154769.4和201310089680.4也提出了利用海水配製壓裂液。但是國外採用表面活性劑成本高，不適用於高溫低滲透油氣田的開發，國內公開的專利和文獻，使用了多種添加劑，使得配製過程複雜，成本也較高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種高溫高礦化度水基壓裂液，該壓裂液完全採用高礦化度的水配製，不需要添加PH調節劑，採用瓜膠體系和含有鋯的交聯劑，可用於150°C以上的高溫地層，有效利用了海水和陸地上的高礦化度產出水，特別適用於高溫的海上和陸地油氣井。
[0005]為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。
[0006]一種高溫高礦化度水基壓裂液，由稠化液、交聯劑和破膠劑組成。所述稠化液由以下組分按重量百分比組成:稠化劑0.4-0.7%，助排劑0.1-0.8%，殺菌劑0.01-0.1%，溫度穩定劑0.1-0.3%，其餘為高礦化度的海水或地層產出水。
[0007]所述稠化劑為磺酸基羥丙基瓜爾膠、磺酸基甜菜鹼兩性瓜爾膠或磺酸羧甲基瓜爾膠。
[0008]所述助排劑為十二烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基溴化銨。
[0009]所述殺菌劑為甲醛或戊二醛。
[0010]所述溫度穩定劑為硫代硫酸鈉或異抗壞血酸。[0011]所述交聯劑是由質量百分比為9-18%的鋯化合物、質量百分比為3-40%的硼化合物與質量百分比為9-18%的螯合配體、質量百分比為5-19%的橋聯配體反應形成的穩定絡合物。其中鋯化合物為醋酸鋯或氯氧化鋯，硼化合物為硼酸或硼砂，螯合配體為N，N- 二 (2-羥基乙基)甘氨酸，橋聯配體為丙三醇、甘露醇、山梨醇、三乙醇胺或其混合物；所述交聯劑用量為稠化液質量的0.2-1%。
[0012]所述破膠劑為過硫酸銨或過硫酸鈉,破膠劑用量為稠化液質量的0.1_2%。
[0013]所述交聯劑的製備過程如下:在搪瓷內膽反應釜中加入質量比為5%的清水，緩慢加入鋯化合物，攪拌30min ;快速加入螯合配體，緩慢升溫到60°C，攪拌Ih ;再加硼化合物， 攪拌過程中滴加橋聯配體；在80°C下攪拌5h，補足餘量的水，即可得到交聯劑。
[0014]所述高溫高礦化度水基壓裂液稠化液的配製過程如下:在配液罐中加入一定量的海水或地層產出水，緩慢加入稠化劑，循環IOmin後加入溫度穩定劑和殺菌劑，最後加入助排劑，再循環lOmin，得到稠化液。
[0015]現有的公開利用海水的壓裂液有採用表面活性劑作為稠化劑的，也有採用普通瓜膠作為稠化劑。使用表面活性劑作為稠化劑成本很高，在地層溫度高於100°c就不能滿足壓裂要求；常規瓜膠，在高礦化度的水中由於金屬離子的影響不能很好的分散，嚴重影響配液的進程。本發明採用帶有磺酸基的瓜膠，這種稠化劑以瓜膠為主，成本可以控制，帶有磺酸基的瓜膠分子可以在高礦化度水中完全分散，配液過程便捷。本發明完全採用高礦化度的水配製，為了使高礦化度水中的金屬離子穩定，在配方中不需要添加PH調節劑，以保持體系的PH在弱鹼性；高礦化度水中的金屬離子可以在進入地層後起到粘土穩定劑的作用，因此也不需要加入粘土穩定劑。本發明採用瓜膠體系和含有鋯的交聯劑，可以將壓裂液運用在150°C以上的地層壓裂施工中，壓裂液延遲交聯時間3-20min。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是實施例1製備的凍膠140°C流變曲線。
[0017]圖2是實施例2製備的凍膠150°C流變曲線。
[0018]圖3是實施例3製備的凍膠160°C流變曲線。
[0019]圖4是實施例4製備的凍膠170°C流變曲線。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
[0021]實施例1
[0022]在配液罐中加入9939kg海水，緩慢加入40kg磺酸基羥丙基瓜爾膠，循環IOmin後加入IOkg硫代硫酸鈉和Ikg戍二醒,最後加入IOkg十二烷基三甲基溴化銨,再循環IOmin, 得到均勻透明的稠化液。採用六速旋轉粘度計測試粘度為57mPa ? s，pH為8.2。
[0023]取配製的稠化液lOOOg，在快速攪拌下加入2g交聯劑，繼續攪拌Smin得到可以挑掛凍膠。採用RS6000流變儀在140°C下測試該凍膠的流變性能(見圖1)。
[0024]將上步製得的凍膠lOOOg，在攪拌下加入Ig過硫酸銨，在80°C水浴中放置2h，凍膠完全水化，水化後液體用毛細管粘度計測試粘度為3mPa ? S。
[0025]實施例2[0026]在配液罐中加入9902kg地層產出水，緩慢加入50kg磺酸基甜菜鹼兩性瓜爾膠，循環IOmin後加入15kg硫代硫酸鈉和3kg甲醒,最後加入30kg十六烷基三甲基溴化銨,再循環IOmin,得到均勻透明的稠化液。採用六速旋轉粘度計測試粘度為66mPa ? s, pH為8.5。
[0027]取配製的稠化液1000g，在快速攪拌下加入4g交聯劑，繼續攪拌7min得到可以挑掛凍膠。採用RS6000流變儀在150°C下測試該凍膠的流變性能(見圖2)。
[0028]將上步製得的凍膠lOOOg，在攪拌下加入5g過硫酸銨，在80°C水浴中放置3h，凍膠完全水化，水化後液體用毛細管粘度計測試粘度為3mPa ? S。
[0029]實施例3
[0030]在配液罐中加入9864kg海水，緩慢加入60kg磺酸羧甲基瓜爾膠，循環IOmin後加 A 20kg硫代硫酸鈉和6kg戍二醒,最後加入50kg十六烷基三甲基溴化銨,再循環IOmin,得到均勻透明的稠化液。採用六速旋轉粘度計測試粘度為78mPa ? s，pH為8.7。
[0031]取配製的稠化液1000g,在快速攪拌下加入6g交聯劑,繼續攪拌5min得到可以挑掛凍膠。採用RS6000流變儀在160°C下測試該凍膠的流變性能(見圖3)。
[0032]將上步製得的凍膠lOOOg，在攪拌下加入IOg過硫酸銨，在80°C水浴中放置3h，凍膠完全水化，水化後液體用毛細管粘度計測試粘度為4mPa ? S。
[0033]實施例4
[0034]在配液罐中加入9810kg海水，緩慢加入70kg磺酸基甜菜鹼兩性瓜爾膠，循環 IOmin後加入30kg異抗壞血酸和IOkg戍二醒,最後加入80kg十二烷基三甲基溴化銨,再循環IOmin,得到均勻透明的稠化液。採用六速旋轉粘度計測試粘度為93mPa ? s, pH為8.4。
[0035]取配製的稠化液1000g,在快速攪拌下加入8g交聯劑,繼續攪拌3min得到可以挑掛凍膠。採用RS6000流變儀在170°C下測試該凍膠的流變性能(見圖4)。
[0036]將上步製得的凍膠lOOOg，在攪拌下加入20g過硫酸銨，在80°C水浴中放置4h，凍膠完全水化，水化後液體用毛細管粘度計測試粘度為2mPa ? S。
【權利要求】
1.一種高溫高礦化度水基壓裂液，由稠化液、交聯劑和破膠劑組成，其特徵在於， 所述稠化液由以下組分按重量百分比組成:稠化劑0.4-0.7%，助排劑0.1-0.8%，殺菌劑0.01-0.1%，溫度穩定劑0.1-0.3%，其餘為高礦化度的海水或地層產出水；所述交聯劑是由質量百分比為9-18%的鋯化合物、質量百分比為3-40%的硼化合物與質量百分比為9-18% 的螯合配體、質量百分比為5-19%的橋聯配體反應形成的穩定絡合物，其用量為稠化液質量的0.2-1% ;所述破膠劑為過硫酸銨或過硫酸鈉,其用量為稠化液質量的0.1-2%。
2.如權利要求1所述的高溫高礦化度水基壓裂液，其特徵在於，所述稠化劑為磺酸基羥丙基瓜爾膠、磺酸基甜菜鹼兩性瓜爾膠或磺酸羧甲基瓜爾膠；所述助排劑為十二烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基溴化銨；所述殺菌劑為甲醛或戊二醛；所述溫度穩定劑為硫代硫酸鈉或異抗壞血酸。
3.如權利要求1所述的高溫高礦化度水基壓裂液，其特徵在於，所述交聯劑中鋯化合物為醋酸鋯或氯氧化鋯，硼化合物為硼酸或硼砂，螯合配體為N，N-二(2-羥基乙基)甘氨酸，橋聯配體為丙三醇、甘露醇、山梨醇、三乙醇胺或其混合物。
4.如權利要求1所述的高溫高礦化度水基壓裂液，其特徵在於，所述交聯劑的製備過程如下:在搪瓷內膽反應釜中加入質量比為5%的清水，緩慢加入鋯化合物，攪拌30min ;快速加入螯合配體，緩慢升溫到60°C，攪拌Ih ;再加硼化合物，攪拌過程中滴加橋聯配體；在 80°C下攪拌5h，補足餘量的水，即得交聯劑。
【文檔編號】C09K8/68GK103497754SQ201310468274
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】郭建春, 王世彬, 唐洪彪, 何樂, 賴傑, 王恆, 趙金洲 申請人:西南石油大學