一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、製備方法及應用的製作方法

2023-07-29 09:35:26 1

一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、製備方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、製備方法及應用。增效劑由以下組分組成：多元醇或多羥基醛酮類4～10%；乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽2～5%；強鹼弱酸鹽或強鹼0.1～1%；餘量為水。製備方法包括：①按所述用量將乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽、多元醇或多羥基醛酮類依次加入水中，攪拌，控制溫度在30-50℃範圍內，直至形成澄清透明的溶液；②將強鹼弱酸鹽類或強鹼（如碳酸鈉、氫氧化鈉等）溶於上述溶液中，攪拌至顏色變為淺褐色。本發明的增效劑在油氣田勘探中的應用，將所述增效劑加入到壓裂液中，增效劑的用量為0.1～1重量份。可將羥丙基胍膠的使用濃度大幅度降低，減少破膠液殘渣含量，提高壓裂效果。
【專利說明】—種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、製備方法及應用

【技術領域】
[0001]本發明涉及油氣田勘探開發領域，進一步地說，是涉及一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、製備方法及應用。

【背景技術】
[0002]目前國內外使用最多的壓裂液是羥丙基胍膠硼交聯體系，該體系具有成本低廉、攜砂性能優良、破膠液粘度低、降阻性能好的特點，但存在受熱、剪切快速降解以及殘渣含量高的缺點。隨著勘探開發進程的深入，油氣產層深度增加、儲層溫度升高、巖性複雜且天然裂縫發育、壓裂規模大、時間長的情況越來越多，對壓裂液性能要求也越來越高。針對高溫、天然裂縫發育井的施工，要求壓裂液必須耐高溫、抗剪切、粘度穩定性優良，通行的做法是提高羥丙基胍膠使用濃度，如地層溫度超過120°C，羥丙基胍膠的使用濃度多在0.5%以上，如此方能保證壓裂液具有足夠粘度和耐溫抗剪切性能，保證施工順利進行。但羥丙基胍膠壓裂液在地層中破膠後會產生大量的水不溶殘渣，堵塞支撐劑滲流通道，降低裂縫導流能力，大大降低措施改造效果。羥丙基胍膠使用濃度越高，必然會在地層中產生更多的破膠殘渣，這無疑對提高增產效果是非常不利的。


【發明內容】

[0003]為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、製備方法及應用。可在高溫條件下大幅度降低羥丙基胍膠用量、提高壓裂液耐溫性能，減少破膠液殘渣含量，提高壓裂效果。
[0004]本發明的目的之一是提供一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0005]所述增效劑按重量濃度計的以下組分:
[0006]多元醇或多羥基醛酮類4-10%
[0007]乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽2-5%
[0008]強鹼弱酸鹽或強鹼0.1-1%
[0009]餘量為水。
[0010]多元醇或多羥基醛酮類一抗老化劑，確保羥丙基胍膠壓裂液在高溫受熱條件下不老化，有助於交聯化學鍵的穩定，避免因高溫、高速剪切等原因造成硼氧鍵斷裂。所述多元醇或多羥基醛酮類優選為甘油、甘露糖、己酮糖、己醛糖。
[0011]乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽一耐溫抗剪切強化劑，保證壓裂液在高溫條件下具有高剪切粘度，保證壓裂液攜砂性能不隨剪切時間延長而降低；同時能夠提高壓裂液的懸砂能力，避免因支撐劑沉降形成砂橋而導致砂堵，有利於提高壓裂施工安全性。
[0012]強鹼弱酸鹽或強鹼一一綜合協調作用，有利於增效劑長時間保存，提高產品的穩定性和有效期；所述強鹼弱酸鹽優選為碳酸鈉；所述強鹼優選為氫氧化鈉。
[0013]本發明的目的之二是提供一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑的製備方法。
[0014]包含以下步驟:
[0015]①計算所要加入的多元醇或多羥基醛酮類、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽、強鹼弱酸鹽或強鹼(如碳酸鈉、氫氧化鈉等)和水的用量，先將水加入反應釜中，將乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽加入，配成水溶液，攪拌，再加入多元醇或多羥基醛酮類，控制溫度在30-50°C範圍內，直至形成澄清透明的溶液；
[0016]②將強鹼弱酸鹽或強鹼(如碳酸鈉、氫氧化鈉等)溶於上述溶液中，攪拌至顏色變為淺褐色即可。
[0017]本發明的目的之三是提供所述羥丙基胍膠壓裂液增效劑在油氣田勘探中的應用。
[0018]對於各種含有不同粘土穩定劑、助排劑、表面活性劑、起泡劑、pH調節劑等成分的常規壓裂液配方，在其中加入0.1-1.0份重量的增效劑後，同等溫度條件下，可將羥丙基胍膠的使用濃度大幅度降低。降低羥丙基胍膠的用量，必然會減少破膠液殘渣含量，提高壓裂效果。
[0019]本發明廣泛適用於以羥丙基胍膠為稠化劑的壓裂液體系。高溫條件下，在不降低壓裂液耐溫抗剪切性能的前提下，可有效降低羥丙基胍膠使用量。按照本發明的技術方案完成產品生產後，液體性能評價可按照SY/T5107-2005中的規定執行。現場配液時增效劑的加入方法與其他添加劑等同，不增加額外的工作量和勞動強度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1實施例1的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線
[0021]圖2實施例2的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線
[0022]圖3實施例3的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線
[0023]圖4實施例4的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線

【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例，進一步說明本發明，所用原料均為市售。
[0025]實施例1:
[0026](I)準確稱取4kg甘露糖(工業純)、5kg乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA_2Na (工業純)、
0.1kg碳酸鈉(工業純)；(2)在反應釜中備好清水90.9kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA-2Na加入反應釜中，控制溫度30_50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(4)將稱取的甘露糖加入反應釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的碳酸鈉加入反應釜中，攪拌至顏色變為淺褐色即可停止，製得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0027]按照配方「0.3%羥丙基胍膠+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調節劑」，配製壓裂液500mL，加入2.5mL實施例製備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；(2)配製5wt%的有機硼交聯劑(工業品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯；(3)利用旋轉粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖1所示(橫坐標為時間，縱坐標為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa *s左右，超過標準SY/T6376-1998中規定的50mPa *s，並且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0028]實施例2:
[0029](I)準確稱取8kg甘油(工業純)、2kg乙二胺四乙酸(工業純)、IkgNaOH (工業純)；(2)在反應釜中備好清水89kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸加入反應釜中，控制溫度30-50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(4)將稱取的甘油加入反應釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的NaOH加入反應釜中，攪拌至顏色變為淺褐色即可停止，製得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0030]按照配方「0.3%HPG+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+(λ 02%pH調節劑」，配製壓裂液500mL，加入2mL實施例製備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；(2)配製5wt%的有機硼交聯劑(工業品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯；(3)利用旋轉粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖2所示(橫坐標為時間， 縱坐標為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa.s左右，超過標準SY/T6376-1998中規定的50mPa.s,並且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0031]實施例3:
[0032](I)準確稱取4.5kg己酮糖(工業純)、4.5kg乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA_2Na (工業純)、0.1kg碳酸鈉(工業純)；(2)在反應釜中備好清水90.9kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA-2Na加入反應釜中，控制溫度30_50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；
(4)將稱取的己酮糖加入反應釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的碳酸鈉加入反應釜中，攪拌至顏色變為淺褐色即可停止，製得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0033]按照配方「0.3%羥丙基胍膠+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調節劑」，配製壓裂液500mL，加入2.5mL實施例製備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；(2)配製5wt%的有機硼交聯劑(工業品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯；(3)利用旋轉粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖3所示(橫坐標為時間，縱坐標為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa *s左右，超過標準SY/T6376-1998中規定的50mPa *s，並且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0034]實施例4:
[0035](I)準確稱取6kg己醛糖(工業純)、3kg乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA_2Na (工業純)、
0.1kg碳酸鈉(工業純)；(2)在反應釜中備好清水90.9kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA-2Na加入反應釜中，控制溫度30_50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(4)將稱取的己醛糖加入反應釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的碳酸鈉加入反應釜中，攪拌至顏色變為淺褐色即可停止，製得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0036]按照配方「0.3%羥丙基胍膠+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調節劑」，配製壓裂液500mL，加入2.5mL實施例製備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；
(2)配製5wt%的有機硼交聯劑(工業品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯；(3)利用旋轉粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖4所示(橫坐標為時間，縱坐標為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa *s左右，超過標準SY/T6376-1998中規定的50mPa *s，並且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0037]根據SY/T5107-2005中規定的壓裂液殘渣測試方法，對實例1、實例2、實例3、實例4中的「0.3%HPG+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調節劑」配方進行測試，平均殘渣含量為140-170mg/L，該配方體系可應用溫度達120°C的儲層。而通常情況下，應用於120°C儲層的壓裂液，其羥丙基胍膠使用濃度多為0.5%以上，測試殘渣含量多在350mg/L以上。
[0038]通過以上對比，可以發現使用了增效劑的羥丙基胍膠壓裂液，在保持耐溫抗剪切性能基礎之上，降低了羥丙基胍膠使用量和殘渣含量，一方面降低了壓裂液成本，另一方面降低了破膠液殘渣對裂縫的傷害，有利於提高壓裂效果。
【權利要求】
1.一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑，其特徵在於包括按重量濃度計的以下組分: 多元醇或多羥基醛酮類
4-10% 乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽 2-5% 強鹼弱酸鹽或強鹼
0.1-1% 餘量為水。
2.如權利要求1所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑，其特徵在於: 所述強鹼弱酸鹽為碳酸鈉；所述強鹼為氫氧化鈉；所述多元醇或多羥基醛酮類為甘油、甘露糖、己酮糖、己醛糖。
3.—種如權利要求1或2所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑的製備方法，包含以下步驟: ①按所述用量將乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽、多元醇或多羥基醛酮類依次加入水中，攪拌，控制溫度在30-50°C範圍內，直至形成澄清透明的溶液； ②將強鹼弱酸鹽或強鹼溶於上述溶液中，攪拌至顏色變為淺褐色。
4.如權利要求1或2所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑在油氣田勘探中的應用，其特徵在於: 將所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑加入到壓裂液中，羥丙基胍膠壓裂液增效劑的用量為壓裂液的0.1~1.0重量份。
【文檔編號】C09K8/68GK104046347SQ201310078556
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2013年3月12日
【發明者】李奎東, 唐芳, 黃亞傑, 李保林, 李少明 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司採油工藝研究院