專(zhuān)利名稱(chēng)：羧甲基羥丙基胍膠壓裂液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田壓裂采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及油氣田壓裂改造用的壓裂液，是一種用于高溫、低滲儲(chǔ)層的羧甲基羥丙基胍膠壓裂液。
背景技術(shù)：
隨著油氣藏勘探開(kāi)發(fā)深度的不斷增加，油氣井儲(chǔ)層的溫度也越來(lái)越高，130°C以上(務(wù)古4井深5284m，溫度175°C ;牛東I井深6027m，溫度200°C )的井已極為常見(jiàn)。目前現(xiàn)有的壓裂液體系主要是以羥丙基瓜爾膠和有機(jī)硼交聯(lián)劑等添加劑為主的壓裂液體系，耐溫性能在130°C以?xún)?nèi)。其中稠化劑羥丙基瓜爾膠的水不溶物含量較高，壓裂時(shí)不僅會(huì)在壓開(kāi)裂縫的表面形成濾餅，還會(huì)產(chǎn)生部分殘?jiān)粼诘貙又泻椭瘟芽p中，造成二次污染。因此該體系現(xiàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高溫深井低滲透儲(chǔ)層壓裂改造的需要。為此，研制開(kāi)發(fā)出了一種羧 甲基羥丙基胍膠+有機(jī)鋯交聯(lián)壓裂液體系。由于羧甲基羥丙基胍膠的水不溶物僅有普通改性胍膠的1/2左右，用量?jī)H有普通改性胍膠的70%，有機(jī)鋯交聯(lián)劑中的鋯離子，不僅是一種高溫交聯(lián)劑，還是一種較好的粘土穩(wěn)定劑。因此，該本發(fā)明壓裂液體系殘?jiān)?、防膨效果好、?duì)儲(chǔ)層傷害小、耐溫抗剪切性能好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。大慶油田有限責(zé)任公司申請(qǐng)的“200°C超高溫壓裂液”，公開(kāi)號(hào)CN101633839，該發(fā)明涉及一種200°C超高溫壓裂液，該壓裂液包括下列各組分，下列各組分按質(zhì)量百分比配比羧甲基羥丙基胍膠O. 60 %、聚丙烯酰胺O. 35 %、有機(jī)硅聚醚O. 18 %、聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚O. 09%、十二烷基氯化銨O. 24%、陽(yáng)離子長(zhǎng)鏈聚合物O. 12%、有機(jī)金屬交聯(lián)劑O. 33%、過(guò)硫酸鹽O. 00027%、高價(jià)含氧酸鹽O. 0001 %及余量為水，該壓裂液耐高溫、抗剪切、破膠徹底。該壓裂液的不足之處在于所用稠化劑為兩種O. 6%羧甲基羥丙基胍膠與O. 35%聚丙烯酰胺，成本高，配制復(fù)雜。納幕爾杜邦公司申請(qǐng)的的“高溫水基鋯壓裂液及用途”，公開(kāi)號(hào)CN101896573A。該發(fā)明公開(kāi)了適于在高溫(275° F至340° F，135°C至171°C)下使用的壓裂液或交聯(lián)組合物，所述壓裂液或交聯(lián)組合物包含(a)含水液體，(b)鹽水，(c)熱穩(wěn)定劑，(d)足以提供小于9的pH的非延遲性堿性緩沖劑，(e)有機(jī)酸，(f)羥丙基瓜爾膠，和(g)鋯交聯(lián)劑。所述組合物可在油田應(yīng)用中用作壓裂液，例如用于水力壓裂地層，或選擇性地堵塞地層中的滲透區(qū)或裂漏。該壓裂液的稠化劑為羥丙基瓜爾膠，最高適用溫度171°C。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，針對(duì)高溫、低滲儲(chǔ)層壓裂改造對(duì)壓裂液提出的耐高溫、低殘?jiān)?，改造?chǔ)層的同時(shí)降低壓裂液對(duì)地層的傷害，保護(hù)油層；提高壓裂施工成功率與壓裂效果。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分包括I、羧甲基羥丙基胍膠(JK-1002高溫壓裂液增稠劑)，淡黃色粉末，水分彡10%，水不溶物彡2.5%，粘度彡120MPa · S，用作壓裂液增稠劑。生產(chǎn)單位中國(guó)石油物資昆山公司，網(wǎng)址www. cnpc. com. cn/cpmc/xsqs/ksgs/2、JK-02高溫交聯(lián)劑，無(wú)色或淡黃色液體，交聯(lián)時(shí)間> 60s,交聯(lián)性能挑掛，耐溫性能≥160°C,用作高溫壓裂液交聯(lián)劑。生產(chǎn)單位中國(guó)石油物資昆山公司，網(wǎng)址www. cnpc.com. cn/cpmc/xsqs/ksgs/3、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑，無(wú)色或淡黃色液體，pH值(1%溶液)≥11，密度I. 00 I. 15g/
3
cm ο4、JK-05有機(jī)粘土穩(wěn)定劑，無(wú)色或淡黃色液體，密度O. 95 I. 05g/cm3, pH值6 8，防膨率> 80%，與壓裂液配伍性良好，用作壓裂液粘土穩(wěn)定劑。生產(chǎn)單位中國(guó)石油物資昆山公司，網(wǎng)址www. cnpc. com. cn/cpmc/xsqs/ksgs/5、JA-I殺菌防腐劑，與傳統(tǒng)的殺菌劑有本質(zhì)的區(qū)別，不僅用量低、效果好，而且與壓裂液配伍性好。無(wú)色或淡黃色液體，密度O. 9 I. Og/cm3。壓裂液中加入O. 1% JA-I殺菌防腐劑，在30°C條件下放置7天，粘度保持率> 80%。6、非離子型助排劑，無(wú)色或淡黃色液體，O. 2%表面張力彡26mN/m,O. 2%界面張力(5mN/m，與陽(yáng)離子和陰離子表面活性劑配伍性好(復(fù)配后表面張力< 22mN/m，界面張力^ O. 5mN/m)。7、過(guò)硫酸銨是一種白色晶體，分子式為(MM)2S2O8，含量彡98. 0%。8、水。羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為I、羧甲基輕丙基胍膠，O. 25% O. 6% ;2、高溫交聯(lián)劑，O. 2% O. 6%;3、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑，O. 2% O. 4%;4、有機(jī)粘土穩(wěn)定劑，5、殺菌防腐劑，O. 05% 0.1%;6、非離子型助排劑， O. 2% O. 5%;7、過(guò)硫酸銨，O. 0001 O. 15% ;8、其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。羧甲基羥丙基胍膠壓裂液的制備方法步驟I :制備殺菌防腐劑將重量百分比為95%的一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的濃度為40%，山西太原化肥廠生產(chǎn))與重量百分比為5%的五氯酚鈉(鄭州金達(dá)峰化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn))混合攪拌10分鐘，使五氯酚鈉溶解完全。步驟2 :制備非離子型助排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(hào)AF4018_Y)，棕黃色粘稠液體。生產(chǎn)單位上海亞孚化工科技有限公司，網(wǎng)址www. yafuchem. com/2、非離子氟碳表面活性劑(代號(hào)EC602T)，棕黃色粘稠液體。生產(chǎn)單位上海三愛(ài)富新技術(shù)材料有限公司，網(wǎng)址WWW. sh3f. com/3、聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(代號(hào)0P-10)，無(wú)色或淡黃色粘稠液體.生產(chǎn)單位天津浩元精細(xì)化工有限公司，網(wǎng)址www. t jhaoyuanchem. com/4、C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚(代號(hào)平平加0-10)，無(wú)色或淡黃色粘稠液體。生產(chǎn)單位邪臺(tái)盛達(dá)助劑有限公司，網(wǎng)址WWW. xtsz j. com/chem. asp
5、甲醇，工業(yè)品。6、水。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)醚(平平加0-10)，5% ；甲醇，20%；水，67%。制備非離子型助排劑方法先在反應(yīng)釜加入甲醇，在攪拌條件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(0P-10)和(12 18脂肪醇聚氧乙稀(10) Bi (代號(hào)平平加0-10)，攪拌15分鐘后再加入非離子氟碳表面活性劑(代號(hào)AF4018-Y)、非離子氟碳表面活性劑(代號(hào)EC602T)和水，攪拌混合均勻得到非離子型助排劑。步驟3 :制備交聯(lián)調(diào)節(jié)劑交聯(lián)調(diào)節(jié)劑的各組分重量百分比為三乙醇胺(又稱(chēng)氨基三乙醇)，70% ;—甲胺水溶液(一甲胺水溶液的濃度為40% )，10% ;甲醇，10% ;水，10%。在反應(yīng)釜加入水、甲醇、一甲胺水溶液和三乙醇胺，攪拌混合均勻得到交聯(lián)調(diào)節(jié)劑。步驟4 :制備羧甲基羥丙基胍膠壓裂液A、首先在大罐中加入水，在攪拌條件下加入羧甲基羥丙基胍膠，攪拌15分鐘，再依次加入有機(jī)粘土穩(wěn)定劑、非離子型助排劑、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑和殺菌防腐劑，攪拌10分鐘，使大罐內(nèi)液體均勻一致，得到羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液。B、在壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入高溫交聯(lián)劑和過(guò)硫酸銨。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，根據(jù)儲(chǔ)層溫度，確定壓裂液中各組分的用量，充分考慮了壓裂液的流變性能與儲(chǔ)層的配伍性能，形成了低溫適合儲(chǔ)層溫度80°C 200°C的羧甲基羥丙基胍膠壓裂液系列配方，具有如下特點(diǎn)(I)交聯(lián)pH值10 11，交聯(lián)時(shí)間在I 5分鐘可調(diào)；(2)摩阻低，僅為清水的40% 60% ；(3)耐溫抗剪切性能好，在80°C 200 V、170s—1時(shí)連續(xù)剪切2小時(shí)，粘度≥ IOOmPa · s ;(4)破膠性能好，在80°C 200 V恒溫密閉放置O. 5h 16h，破膠液粘度≤ 5mPa · s ;(5)對(duì)粘土防膨穩(wěn)定效果好，防膨率≥80% ；(6)殘?jiān)?150mg/L。(7)對(duì)儲(chǔ)層傷害小，對(duì)巖心傷害率≤20%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :西柳10-96井，壓裂井段3106. O 3123. 6m，地層溫度105°C。該羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，制備過(guò)程步驟I :制備殺菌防腐劑JA-I :將重量百分比為95%的一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的濃度為40% )與重量百分比為5%的五氯酚鈉混合攪拌10分鐘，使五氯酚鈉溶解完全。步驟2 :制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) SI (平平加0-10)，5% ； 甲醇，20%；水，67%。制備非離子型助排劑方法先在反應(yīng)釜加入甲醇，在攪拌條件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚(0P-10)和(12 18脂肪醇聚氧乙稀(10) Bi (代號(hào)平平加0-10)，攪拌15分鐘后再加入非離子氟碳表面活性劑(代號(hào)AF4018-Y)、非離子氟碳表面活性劑(代號(hào)EC602T)和水，攪拌混合均勻得到非離子型助排劑。步驟3 :制備交聯(lián)調(diào)節(jié)劑交聯(lián)調(diào)節(jié)劑的各組分重量百分比為三乙醇胺(有效含量彡96% ),70% ; 一甲胺水溶液(一甲胺水溶液的濃度為40% )，10% ;甲醇，10% ;水，10%。在反應(yīng)釜加入水、甲醇、一甲胺水溶液和三乙醇胺，攪拌混合均勻得到交聯(lián)調(diào)節(jié)劑。步驟4 羧甲基羥丙基胍膠壓裂液制備 羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為0. 3%羧甲基羥丙基胍膠；1. 0%有機(jī)粘土穩(wěn)定劑；0. 2%交聯(lián)調(diào)節(jié)劑；0. 1%殺菌防腐劑；0. 5%助排劑；0. 2%交聯(lián)劑；0. 1%過(guò)硫酸銨；其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。首先在配液大罐中加入水，在攪拌條件下加入羧甲基羥丙基胍膠，攪拌15分鐘，液體粘度> 40mPa 后，再依次加入有機(jī)粘土穩(wěn)定劑、非離子型助排劑、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑和JA-I殺菌防腐劑，攪拌10分鐘，使大罐內(nèi)液體均勻一致，得到羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液。在壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入O. 2%交聯(lián)劑，力口Λ O. I %過(guò)硫酸銨。壓裂前注水壓力33MPa，日注水7. 27m3 ;壓裂后注水壓力15MPa，日注水26m3。實(shí)施例2 蘇75-70-6H井壓裂井段3587 4592m，水平段長(zhǎng)1005m，為天然氣井，儲(chǔ)層溫度115°C，用裸眼封隔器分10段壓裂。羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，制備過(guò)程步驟I、步驟2和步驟3與實(shí)施例I相同。步驟4 :羧甲基羥丙基胍膠壓裂液制備羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為0. 35%羧甲基羥丙基胍膠；0. 5%有機(jī)粘土穩(wěn)定劑；0. 4%交聯(lián)調(diào)節(jié)劑；0. 05%殺菌防腐劑(JA-I) ;0. 5%非離子型助排劑；O. 2%交聯(lián)劑；0.1%過(guò)硫酸銨；其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。羧甲基羥丙基胍膠壓裂液制備方法與實(shí)施例I基本相同。壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入O. 2%交聯(lián)劑，加入O. 1%過(guò)硫酸銨。10段共加砂496m3，平均砂比23%，壓后測(cè)試產(chǎn)氣量21X 104m3/t。實(shí)施例3 :路43-32井壓裂井段3188. O 3301. 6m，長(zhǎng)113. 6m，儲(chǔ)層溫度121 °C，用水力噴槍分4段壓裂。
步驟I、步驟2和步驟3與實(shí)施例I相同。
步驟4 :羧甲基羥丙基胍膠壓裂液制備羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為0. 4%羧甲基羥丙基胍膠；0. 5%有機(jī)粘土穩(wěn)定劑；0. 4%交聯(lián)調(diào)節(jié)劑；0. 05% JA-I殺菌防腐劑；0. 5%非離子型助排劑；0. 25%交聯(lián)劑；0. 1%過(guò)硫酸銨；其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。配液方法同實(shí)施例I。不同點(diǎn)是壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入O. 25%交聯(lián)劑；加入過(guò)硫酸銨時(shí)采用先少后多的楔形加入。4段共加砂96m3，平均砂比23. 6%。壓前產(chǎn)油O. 8m3/t ;壓后產(chǎn)油 . 62m3/t。實(shí)施例4 :家29-1井壓裂井段3459. 2 3476. 4m,儲(chǔ)層溫度在126°C。羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，制備過(guò)程步驟I、步驟2和步驟3與實(shí)施例I相同。步驟4 :羧甲基羥丙基胍膠壓裂液制備羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為0. 4%羧甲基羥丙基胍膠；0. 5%有機(jī)粘土穩(wěn)定劑；0. 2%交聯(lián)調(diào)節(jié)劑；0. 1%殺菌防腐劑(JA-I) ；0. 5%非離子型助排劑；0. 25%交聯(lián)劑；0. I %過(guò)硫酸銨；其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。配液方法同實(shí)施例I。不同點(diǎn)是壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入O. 25%交聯(lián)劑，加入過(guò)硫酸銨，按楔形O. 0005 O. 15%，從少到多遞增加入。壓裂前產(chǎn)油I. 7m3/t，產(chǎn)水O. 2m3/t ;壓裂后產(chǎn)油8. 58m3/t，產(chǎn)水I. 56m3/t。實(shí)施例5 :興9-3井壓裂井段4608 4674m，儲(chǔ)層溫度在158°C。步驟I、步驟2和步驟3與實(shí)施例I相同。步驟4 :羧甲基羥丙基胍膠壓裂液制備羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為0. 5%羧甲基羥丙基胍膠；0. 5%有機(jī)粘土穩(wěn)定劑；0. 4%交聯(lián)調(diào)節(jié)劑；0. 05% JA-I殺菌防腐劑；0. 5%非離子型助排劑；0. 4%交聯(lián)劑；0. 1%過(guò)硫酸銨；其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。配液方法同實(shí)施例I。不同點(diǎn)是壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入O. 4%交聯(lián)劑，按楔形加入過(guò)硫酸銨。加砂36m3，平均砂比22. 6%，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。壓前有氣泡，無(wú)產(chǎn)量；壓后測(cè)試產(chǎn)氣量I. 6X104m3/t。
權(quán)利要求
1.一種羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，各組分重量百分比為 羧甲基羥丙基胍膠， O. 25% O. 6% ; 高溫交聯(lián)劑，O. 2% O. 6%; 交聯(lián)調(diào)節(jié)劑，O. 2% 0.4%; 有機(jī)粘土穩(wěn)定劑， O. 5% 1% ; 殺菌防腐劑，O. 05% 0.1% 非離子型助排劑， O. 2% O. 5% 過(guò)硫酸銨，O. 0001 O. 15% 其余為水；各組分重量百分比之和為百分之百。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，其特征是羧甲基羥丙基胍膠壓裂液的制備方法 步驟I :制備殺菌防腐劑將重量百分比為95%的一甲胺水溶液與重量百分比為5%的五氯酚鈉混合攪拌10分鐘，使五氯酚鈉溶解完全；一甲胺水溶液的濃度為40% ； 步驟2 :制備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，5% ； C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10) 81,5% ； 甲醇,20% ； 水，67% ； 制備非離子型助排劑方法先在反應(yīng)釜加入甲醇，在攪拌條件下加入聚氧乙稀(10)烷基苯酚醚和C12^18脂肪醇聚氧乙稀(10)醚，攪拌15分鐘后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； 步驟3 :制備交聯(lián)調(diào)節(jié)劑交聯(lián)調(diào)節(jié)劑的各組分重量百分比為三乙醇胺，70% ;—甲胺水溶液，10% ;甲醇，10% ；7jc, 10% ;在反應(yīng)釜加入水、甲醇、一甲胺水溶液和三乙醇胺,攪拌混合均勻得到交聯(lián)調(diào)節(jié)劑；一甲胺水溶液的濃度為40% ； 步驟4 :制備羧甲基羥丙基胍膠壓裂液 A、首先在大罐中加入水，在攪拌條件下加入羧甲基羥丙基胍膠，攪拌15分鐘，再依次加入有機(jī)粘土穩(wěn)定劑、非離子型助排劑、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑和殺菌防腐劑，攪拌10分鐘，使大罐內(nèi)液體均勻一致，得到羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液； B、在壓裂施工向井內(nèi)注入羧甲基羥丙基胍膠壓裂基液時(shí)，均勻加入高溫交聯(lián)劑和過(guò)硫酸銨。
全文摘要
羧甲基羥丙基胍膠壓裂液用于高溫、低滲儲(chǔ)層的壓裂改造。各組分重量百分比為羧甲基羥丙基胍膠0.25％～0.6％；交聯(lián)劑0.2％～0.6％；交聯(lián)調(diào)節(jié)劑0.2％～0.4％；粘土穩(wěn)定劑0.5％～1％；殺菌防腐劑0.05％～0.1％；助排劑0.2％～0.5％；過(guò)硫酸銨0.0001～0.15％；其余為水。在大罐中加入清水，在攪拌條件下加入羧甲基羥丙基胍膠，再依次加入粘土穩(wěn)定劑、助排劑、交聯(lián)調(diào)節(jié)劑與殺菌防腐劑，攪拌10分鐘，使大罐內(nèi)上、下液體的濃度或粘度均勻一致。在壓裂施工時(shí)按要求加入交聯(lián)劑與破膠劑。效果是適合儲(chǔ)層溫度80℃～200℃，降低了壓裂液的殘?jiān)c施工摩阻，能滿足高溫、低滲儲(chǔ)層壓裂改造的需要。
文檔編號(hào)C09K8/68GK102634328SQ20121006178
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者余東合, 劉國(guó)華, 喻鵬, 崔會(huì)杰, 車(chē)航 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司