低分子聚合物壓裂液的製作方法
2023-10-25 14:32:37
專利名稱：低分子聚合物壓裂液的製作方法
技術領域：
本發明涉及油田壓裂技術領域，本發明專利屬於油氣田壓裂改造用的壓裂液，是一種低滲、鹼敏儲層的低分子聚合物壓裂液。
背景技術：
在油氣藏的勘探與開發過程中，常常會發現一些低滲透、鹼敏性儲層，如華北二連油田烏裡雅斯太區塊屬於低孔低滲特低滲(巖石物性解釋孔隙度8 10% ;地層測試解釋滲透率O. 05 I. 02 X IO-3 ym2)巖性構造油藏，儲集層以礫巖、砂礫巖為主，具有中等水敏、鹼敏性。由於常用的羥丙基胍膠壓裂液的鹼性交聯環境與含有部分殘渣，對儲層的傷害較大，因此不適合低滲透、鹼敏儲層壓裂施工與注水井的壓裂施工。為此，研製開發出了弱酸性交聯的低分子無渣聚合物壓裂液體系，現場應用取得了顯著的效果。 大慶油田有限責任公司的「一種低聚物酸性壓裂液」，公開號CN102071004A。該壓裂液體系包括下列各組分，各組分按質量百分比配比0. 35 O. 40%低聚物、O. 5 O. 6%酸性交聯劑、O. 06 O. 08%過硫酸鉀及餘量的水。該低聚合物凍膠壓裂液由低聚物為稠化齊U，具有與清潔壓裂液類似的無殘渣特性；交聯劑為酸性，整個壓裂液體系顯弱酸性，特別適用於鹼敏性儲層的壓裂改造，體系依靠凍膠攜砂，可充分保證高砂比施工。該配方的缺點和不足之處在於①沒有說明如何對壓裂液的交聯時間進行調節與控制如何穩定地層巖石中粘土礦物；③沒有加入低溫活化劑與溫度穩定劑，適用範圍窄。
發明內容
本發明的目的是提供一種低分子聚合物壓裂液，針對低滲、鹼敏性儲層以及注水井壓裂改造對壓裂液提出的施工要求(低殘渣、中性或偏酸性)配製，達到提高壓裂施工的成功率和壓裂效果；降低壓裂液對地層的傷害，提高油層保護的目的。本發明採用的技術方案是低分子聚合物壓裂液，包括I、XT-3低分子聚合物稠化劑，是丙烯醯胺、丙烯酸鈉與(2-丙烯醯胺基-2-甲基)丙基磺酸鈉的共聚物。白色固體小顆粒，分子量25萬 30萬，水分 60s，交聯性能挑掛，耐溫性能彡160。。。3、醋酸(交聯調節劑):又名乙酸，無色或淡黃色液體。4、非離子型助排劑(由多種非離子型表面活性劑復配而成)無色或淡黃色液體，O. 2%表面張力< 28mN/m，0. 2%界面張力< 5mN/m，與陽離子和陰離子表面活性劑配伍性好(復配後表面張力< 24mN/m，界面張力< O. 5mN/m)用作酸化與壓裂液的高效助排劑。5、氯化鉀工業品，白色粉末。
6、過硫酸銨工業品，白色晶體，含量彡98. 0%。7、硫代硫酸納(溫度穩定劑)工業品，單斜晶系白色結晶粉末。8、亞硫酸氫鈉(低溫活化劑):工業品，白色粉末。9、水。低分子聚合物壓裂液各組分重量百分比為UXT-3低分子聚合物稠化劑，O. 25 O. 6% ;2、交聯劑，O. 2 O. 6% ; 3、醋酸(交聯調節劑)，O. 02 0.08% ;4、非離子型助排劑，O. 2 O. 5% ;5、氯化鉀，O. 5 2% ;6、過硫酸銨，O. 0001 O. 15% ;7、其餘為水。各組分重量百分比之和為百分之百。當壓裂地層的溫度彡140°C時，需要加入硫代硫酸鈉(溫度穩定劑)，0. 2%。當壓裂地層的溫度彡55°C時，需要加入亞硫酸氫鈉(低溫活化劑)，0. 15% ；所述交聯劑由A劑和B劑組成，A劑與B劑重量比為4 1，混合均勻，得到交聯劑；A劑各組分重量百分比為氯化鋁，10% ;氧氯化鋯，10% ;氫氧化鈉，8% ;甘油，10% ;乳酸，10% ;甲醇，20% ;水，32%。A劑的製備方法先在反應釜加入水、氯化鋁與氧氯化鋯，攪拌10分鐘，再加入甘油、乳酸，攪拌反應lOmin，再加入氫氧化鈉，攪拌反應5min，得到A劑。B劑各組分重量百分比為乙二醛，60% ;苯酚，40%。B劑的製備方法首先將苯酚加熱60 65°C使其熔化；其次，在反應釜中加入乙二醛，再將融化的苯酚倒入反應釜中，在溫度70 75°C條件下攪拌30 40分鐘，得到B劑。非離子型助排劑各組分包括I、非離子氟碳表面活性劑(代號AF4018_Y)，棕黃色粘稠液體。生產單位上海亞孚化工科技有限公司，網址www. yafuchem. com/2、非離子氟碳表面活性劑(代號EC602T)，棕黃色粘稠液體。生產單位上海三愛富新技術材料有限公司，網址WWW. sh3f. com/3、聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(代號0P-10)，無色或淡黃色粘稠液體.生產單位天津浩元精細化工有限公司，網址www. t jhaoyuanchem. com/4、C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代號平平加0-10)，無色或淡黃色粘稠液體。生產單位邪臺盛達助劑有限公司，網址WWW. xtsz j. com/ chem. asp5、甲醇，工業品。6、水。非離子型助排劑的製備非離子型助排劑各組分重量百分比為非離子氟碳表面活性劑(AF4018-Y) ,1.5% ；非尚子風碳表面活性劑(EC602T)，I. 5% ；聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(0P-10)，5% ;
C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10) BI (平平加0-10)，5% ；甲醇，20%；水，67%。
非離子型助排劑製備方法先在反應釜加入甲醇，在攪拌條件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(代號0P-10)和C12^ 18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代號:平平加0-10)，攪拌15分鐘後再加入非離子氟碳表面活性劑(代號AF4018-Y)、非離子氟碳表面活性劑(代號EC602T)和水，攪拌混合均勻得到非離子型助排劑。製備低分子聚合物壓裂液(I)原膠液配製首先在配液大罐中加入清水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致。配液關鍵是要控制好膠液的PH值在5. 3 5. 7之間，使壓裂液的交聯時間控制在I 5分鐘。pH值低時交聯慢，pH值高時交聯快。當壓裂地層溫度彡140°C時，需要加入硫代硫酸鈉。當壓裂地層溫度< 55°C時，需要加入亞硫酸氫鈉。(2)在壓裂施工時，在原膠液中加入交聯劑和過硫酸銨。本發明的有益效果本發明低分子聚合物壓裂液，充分考慮了壓裂液的流變性能與儲層的配伍性能，形成了低溫(10 55°C )、中溫(55 130°C )、高溫(130 160°C )低分子無渣聚合物壓裂液，具有如下特點(I)壓裂液pH值為5 6,交聯時間在I 5分鐘可調；(2)摩阻低，僅為水的40 60% ； (3)耐溫抗剪切性能好，在10 160 V、170s—1時連續剪切2小時，粘度^ IOOmPa · s ;(4)破膠性能好，在10 160°C恆溫密閉放置O. 5 16h，破膠液粘度彡5mPa ·s ；(5)對粘土防膨穩定效果好，防膨率彡80% ；(6)對儲層傷害小，對巖心傷害率彡15%。
具體實施例方式實施例I :巴10-23井壓裂井段1307. 4 1339. 2m,儲層溫度53°C。低分子聚合物壓裂液各組分重量百分比為XT-3低分子聚合物稠化劑，O. 3% ；氯化鉀，2% ;醋酸，O. 02% ;非離子型助排劑，O. 5% ;亞硫酸氫鈉，O. 15% ;交聯劑，O. 15% ；過硫酸銨，O. 05 O. 15% ;其餘為水。各組分重量百分比之和為百分之百。低分子聚合物壓裂液配製方法步驟I :製備交聯劑交聯劑由A劑和B劑組成，A劑與B劑重量比為4 1，混合均勻，得到交聯劑。A劑各組分重量百分比為氯化鋁，10% ;氧氯化鋯，10% ;氫氧化鈉，8% ;甘油，10% ;乳酸，10% ;甲醇，20% ;水，32%。A劑的製備先在反應釜加入水、氯化鋁與氧氯化鋯，攪拌10分鐘，再加入甘油、乳酸，攪拌反應IOmin,再加入氫氧化鈉,攪拌反應5min,得到A劑。B劑各組分重量百分比為乙二醛，60% ;苯酚，40%。B劑的製備首先將苯酚加熱60 65°C使其熔化；其次，在反應釜中加入乙二醛，再將融化的苯酚倒入反應釜中，在溫度70 75°C條件下攪拌30 40分鐘，得到B劑。步驟2 :非離子型助排劑的製備非離子型助排劑各組分重量百分比為非離子氟碳表面活性劑(AF4018-Y) ,1.5% ；非離子氟碳表面活性劑￠060210,1.5% ；聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(0P-10)，5% ;C12 18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(平平加0-10)，5% ；甲醇，20%；水，67%。非離子型助排劑製備方法先在反應釜加入甲醇，在攪拌條件下加入聚氧乙稀
(10)烷基苯酚醚(代號0P-10)和C12^ 18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代號:平平加0-10)，攪拌15分鐘後再加入非離子氟碳表面活性劑(代號AF4018-Y)、非離子氟碳表面活性劑(代號EC602T)和水，攪拌混合均勻得到非離子型助排劑。步驟3 :壓裂液原膠液配製在配液大罐中加入水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀、亞硫酸氫鈉與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致。步驟4 :在壓裂施工注入壓裂液原膠液時，在壓裂液原膠液中加入交聯劑，加入過硫酸銨。使用效果壓裂前產油2. 69m3/t，水O. 48m3/t，壓裂後產油9. 86m3/t，水I. 69m3/t。實施例2 太27-13井壓裂井段1764. O 1755. 4m,儲層溫度73°C。分子聚合物壓裂液各組分重量百分比為0. 35% XT-3低分子聚合物稠化劑；1%氯化鉀；0. 022%醋酸；0. 5%非離子型助排劑；0. 2%交聯劑；0. 02 O. 15%過硫酸銨；其餘為水，各組分重量百分比之和為百分之百。低分子聚合物壓裂液配製方法步驟I和步驟2 :製備交聯劑和製備非離子型助排劑與實施例I相同。步驟3 :壓裂液原膠液配製在配液大罐中加入水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致。步驟4:在壓裂施工注入壓裂液原膠液時，在壓裂液原膠液中，按加入交聯劑，力口入過硫酸銨。使用效果壓裂前產油I. 78m3/t，水O. 06m3/t，壓後產油13. lm3/t，水O. 29m3/t。實施例3 :阿爾3-50井壓裂井段2144. O 2614. 0m，儲層溫度83 °C。低分子聚合物壓裂液各組分重量百分比為0. 4% XT-3低分子聚合物稠化劑；1%氯化鉀；0. 025%醋酸；O. 5%非離子型助排劑；0. 25%交聯劑，O. 015 O. 15%過硫酸銨；其餘為水，各組分重量百分比之和為百分之百。低分子聚合物壓裂液配製方法步驟I和步驟2 :製備交聯劑和製備非離子型助排劑與實施例I相同。
步驟3 :壓裂液原膠液配製與實施例2相同。步驟4 :在壓裂施工注入壓裂液原膠液時，在壓裂液原膠液中加入交聯劑，加入過硫酸銨。
使用效果壓裂前產油2. 69m3/t，水O. 08m3/t，壓後產油12. 68m3/t，水2. 59m3/t。實施例4 NP4-32X井壓裂井段3463. 6 3486. 2m,儲層溫度123°C。低分子聚合物壓裂液各組分重量百分比為0. 5% XT-3低分子聚合物稠化劑；1%氯化鉀；0. 026%醋酸；O. 5%非離子型助排劑；0. 4%交聯劑；0. 001 O. 15% ;其餘為水，各組分重量百分比之和為百分之百。低分子聚合物壓裂液配製方法步驟I和步驟2 :製備交聯劑和製備非離子型助排劑與實施例I相同。步驟3 :壓裂液原膠液配製與實施例2相同。 步驟4 :在壓裂施工注入壓裂液原膠液時，在壓裂液原膠液中加入交聯劑，加入過硫酸銨。使用效果壓裂前產油3. 17m3/t，水I. 26m3/t ;壓後產油15. 68m3/t，水3. 69m3/t。實施例5 :留69-1IX井壓裂井段3567. 80 3614. 00m，儲層溫度141 °C。低分子聚合物壓裂液各組分重量百分比為0. 55% XT-3低分子聚合物稠化劑；1%氯化鉀；0. 026%醋酸；0. 5%非離子型助排劑；0. 2%硫代硫酸鈉；0. 45%交聯劑；O. 0005 O. 15%過硫酸銨。其餘為水，各組分重量百分比之和為百分之百。低分子聚合物壓裂液配製方法步驟I和步驟2 :製備交聯劑和製備非離子型助排劑與實施例I相同。步驟3 :壓裂液原膠液配製在配液大罐中加入水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀、硫代硫酸鈉與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致。步驟4 :在壓裂施工注入壓裂液原膠液時，在壓裂液原膠液中加入交聯劑，按楔型加入過硫酸銨，「按楔型加入」的比例關係是0. 0005 O. 15%。使用效果壓裂前產油4. 38m3/t，水O. 03m3/t ;壓後產油9. 56m3/t，水O. 12m3/t。「按楔型加入」的意思是壓裂施工時，最先進入地層的壓裂液承受的溫度是地層的最高溫度，需要少量的過硫酸銨就能破膠水化。隨著壓裂施工的進行，由於壓裂液的冷卻作用，從人工裂縫尖端到井筒的地層溫度越來越低。因此後面進入地層的壓裂液承受的溫度越來越低、受到的剪切也時間越來越短，在施工時間內壓裂液破膠水化需要的破膠劑量也會越來越大。為了使壓裂液在施工結束後快速破膠水化返排，減少對地層的傷害，在施工過程中過硫酸銨由小(低濃度)一大(高濃度)加入，稱之為「按楔型加入」。
權利要求
1.一種低分子聚合物壓裂液，其特徵是各組分重量百分比為 XT-3低分子聚合物稠化劑，O. 25 O. 6% ; 交聯劑，O. 2 O. 6% ； 醋酸，O. 02 O. 08% ； 非離子型助排劑，O. 2 O. 5% ； 氯化鉀，O. 5 2% ; 過硫酸銨，O. 0001 O. 15% ; 其餘為水，各組分重量百分比之和為百分之百。
2.根據權利要求I所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是還包括硫代硫酸鈉，O.2%。
3.根據權利要求I所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是還包括亞硫酸氫鈉，O.15%。
4.根據權利要求1、2或3所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是交聯劑由A劑和B劑組成，A劑與B劑重量比為4 1，混合均勻，得到交聯劑。
A劑各組分重量百分比為氯化鋁，10% ;氧氯化鋯，10% ;氫氧化鈉，8% ;甘油，10% ；乳酸，10% ;甲醇，20% ;水，32% ； A劑的製備先在反應釜加入水、氯化鋁與氧氯化鋯，攪拌10分鐘，再加入甘油、乳酸，攪拌反應IOmin,再加入氫氧化鈉,攪拌反應5min,得到A劑； B劑各組分重量百分比為乙二醛，60% ;苯酚，40% ； B劑的製備首先將苯酚加熱60 65°C使其熔化；其次，在反應釜中加入乙二醛，再將融化的苯酚倒入反應釜中，在溫度70 75°C條件下攪拌30 40分鐘，得到B劑。
5.根據權利要求I所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是非離子型助排劑非離子型助排劑各組分重量百分比為 非離子氟碳表面活性劑AF4018-Y，1.5% ； 非離子氟碳表面活性劑EC602T，1.5% ； 聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚0P-10，5% ； C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10) 81,5% ； 甲醇,20% ； 水，67% ； 非離子型助排劑製備方法先在反應釜加入甲醇，在攪拌條件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚OP-IO和C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚，攪拌15分鐘後再加入非離子氟碳表面活性劑AF4018-Y、非離子氟碳表面活性劑EC602T和水，攪拌混合均勻得到非離子型助排劑。
6.根據權利要求1、4或5所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是製備方法 (1)原膠液配製首先在配液大罐中加入清水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致；配液關鍵是要控制好膠液的PH值在5. 3 5. 7之間，使壓裂液的交聯時間控制在I 5分鐘； (2)在壓裂施工時，在原膠液中加入交聯劑和過硫酸銨。
7.根據權利要求2所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是製備方法 (I)原膠液配製首先在配液大罐中加入清水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀、硫代硫酸鈉與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致；配液關鍵是要控制好膠液的PH值在5. 3 5.7之間，使壓裂液的交聯時間控制在I 5分鐘； (2)在壓裂施工時，在原膠液中加入交聯劑和過硫酸銨。
8.根據權利要求3所述的低分子聚合物壓裂液，其特徵是製備方法 (1)原膠液配製首先在配液大罐中加入清水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀、亞硫酸氫鈉與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致；配液關鍵是要控制好膠液的PH值在5. 3 5.7之間，使壓裂液的交聯時間控制在I 5分鐘； (2)在壓裂施工時，在原膠液中加入交聯劑和過硫酸銨。
全文摘要
低分子聚合物壓裂液主要應用於低滲、鹼敏儲層以及注水井的壓裂改造。各組分重量百分比為XT-3低分子聚合物稠化劑，0.25～0.6％；交聯劑，0.2～0.6％；氯化鉀，0.5～2％；交聯調節劑，0.02～0.08％；助排劑0.2～0.5％；過硫酸銨，0.0001～0.15％；其餘為水。首先在配液大罐中加入清水，在攪拌條件下加入醋酸，攪拌均勻後再加入XT-3低分子聚合物稠化劑、氯化鉀與助排劑，料加完後攪拌10分鐘以上，使大罐內上、下液體的濃度或粘度均勻一致。在壓裂施工時按要求加入交聯劑與破膠劑。效果是解決了壓裂液的殘渣與儲層的鹼敏傷害，壓裂液配製使用方便、耐溫抗剪切性能好，能滿足低滲、鹼敏儲層壓裂改造的需要。
文檔編號C09K8/68GK102634329SQ201210061819
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者餘東合, 修書志, 崔會傑, 李建召, 車航 申請人:中國石油天然氣股份有限公司