一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，包括A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液。本發(fā)明還公開了該破膠劑的制備方法，即按體積比1.0：1.0～1.3：1.0～1.2將A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液均勻混合。本發(fā)明利用破膠劑反應(yīng)產(chǎn)生的熱量提高地層溫度，激活破膠劑，使壓裂液徹底破膠。破膠產(chǎn)生的氣體，具有增加地層壓力的作用，提高了壓裂的返排能力。此外，本發(fā)明使用H3PW12O40雜多酸作為體系的激活劑，在不影響酸強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，降低了體系的腐蝕性，有效的降低了壓裂過程對土壤環(huán)境的破壞性。
【專利說明】一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，本 發(fā)明還涉及上述破膠劑的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓裂技術(shù)作為改造低滲透油氣層，提高產(chǎn)能的一種有效手段已成為油田穩(wěn)產(chǎn)、增 產(chǎn)的主要措施之一。目前現(xiàn)場施工使用的壓裂液主要為水基壓裂液，但是水基壓裂液存在 破膠不徹底、返排率低，殘留在地層的有機(jī)物會對儲層造成"二次傷害"的問題。因此，改善 常規(guī)水基壓裂液的低溫破膠和低壓返排性能，已成為提高低壓低滲透油氣藏壓裂施工效果 的關(guān)鍵。
[0003] 目前，解決壓裂液破膠不徹底的辦法有：將常見氧化型破膠劑改為膠囊破膠劑或 酶破膠劑，但是膠囊破膠劑可能造成破膠延遲，破膠時間不好控制；酶破膠劑雖然效果很 好，但價格昂貴，經(jīng)濟(jì)效益降低，同時也可能影響攜砂效果。
[0004] 陜北地區(qū)油井壓裂液破膠不徹底的主要原因是破膠溫度過低，常見的破膠劑有過 硫酸銨或過硫酸鉀等過硫酸鹽，這些破膠劑一般在溫度高于50°c時才能被激活，進(jìn)而使壓 裂液破膠。然而對于一些油井，由于埋藏淺、地層溫度非常低，根本達(dá)不到破膠劑的破膠溫 度，導(dǎo)致壓裂破膠效果差。所以提高地層溫度才能有效的提高破膠效率，提高壓裂液返排 率。
[0005] 自生熱壓裂技術(shù)可以通過化學(xué)反應(yīng)加熱油層的近井地帶，使其地層溫度大幅度升 高，改善壓裂液破膠效果，同時解除油層的有機(jī)物堵、水堵、高界面張力堵等，降低了原油粘 度，提高了裂縫導(dǎo)流能力。另外，反應(yīng)放出的大量高溫氣體能進(jìn)入液體進(jìn)不去的孔隙，沖散 "架橋"，破壞毛細(xì)管阻力，解放出油孔隙，從而提高滲流能力，提高油井產(chǎn)能，同時放出的氣 體會對壓裂液形成反頂作用，使得施工結(jié)束后，壓裂液返出油層量增多，從而達(dá)到提高油井 壓裂殘液返排率，降低污染，提高原油滲流能力，提高油井產(chǎn)能的目的。目前自生熱壓裂技 術(shù)用到的自生熱體系主要為亞硝酸鹽與銨鹽生熱體系，但是亞硝酸鈉與銨鹽生熱體系經(jīng)常 用鹽酸作為激活劑，在施工時鹽酸總是不能及時返排或徹底返排，對地層造成傷害，同時剩 余的乏酸對油桿、抽油泵都會產(chǎn)生腐蝕。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，解決了現(xiàn)有低溫、低壓油 田壓裂開采過程中遇到的壓裂液不能徹底破膠，并且剩余乏酸對儲層和設(shè)備造成傷害的問 題。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，包括按體積比 I. 0 :1. 0?I. 3 :1. 0?1. 2均勻混合的A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液，A劑溶液按質(zhì)量 百分比由以下原料組成：氯化銨10%?25%，過硫酸銨2%?5%，H 2070%?85%，以上 組分的含量總和為100% ;B劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原料組成：亞硝酸鈉15%?30%， H2070 %?85 %，以上組分的含量總和為100 % ;激活劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原料組成： H3PW12O4tl雜多酸5%?15%，H2085%?95%，以上組分的含量總和為100%。
[0008] 本發(fā)明的另一目的是提供上述一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法。
[0009] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案是，將A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液按體積比1.0 : I. 0?I. 3 :1. 0?1. 2均勻混合，即得到一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑。
[0010] A劑溶液的制備，具體按照以下步驟實施：
[0011] 按質(zhì)量百分比分別稱取氯化銨10 %?25 %，過硫酸銨2 %?5 %，H2070 %?85 %， 以上組分的含量總和為100 %，將稱取的氯化銨和過硫酸銨加入水中，攪拌均勻，待其完全 溶解，制得A劑溶液。
[0012] B劑溶液的制備，具體按照以下步驟實施：
[0013] 按質(zhì)量百分比分別稱取亞硝酸鈉15%?30%，H2070%?85%，以上組分的含量總 和為100%，將稱取的亞硝酸鈉加入水中，攪拌均勻，待其完全溶解，制得B劑溶液。
[0014] 本發(fā)明的特點還在于，
[0015] 其中激活劑溶液的制備，具體按照以下步驟實施：
[0016] 1)制備激活劑H3PW12O4tl雜多酸
[0017] 按質(zhì)量比1 :1分別稱取Na2WO4 · 2H20和H2O,將稱取的Na2WO4 · 2H20溶于水中，得 到鎢酸鈉溶液；將85 %的H3PO4和38 %的濃鹽酸滴加入鎢酸鈉溶液中；反應(yīng)3. 5?4. 5h后， 過濾，并將沉淀物溶于水中；將沉淀物溶解液倒入分液漏斗中，將乙醚和38 %的濃鹽酸加 入沉淀物溶解液中，靜置，取底層清液，除去乙醚，即得到激活劑H3PW12O 4tl雜多酸。
[0018] 2)制備激活劑溶液
[0019] 按質(zhì)量百分比稱取步驟1)中制得的H3PW12O 4tl雜多酸5%?15%，H2085%?95%， 以上組分的含量總和為100%，將稱取的H 3PW12O4tl雜多酸加入水中，攪拌均勻，待其完全溶 解，制得激活劑溶液。
[0020] 其中步驟1)中所述85%的H3P04、38%的濃鹽酸、鎢酸鈉溶液的體積比為0. 1? 0. 15 :0. 75 ?0. 85 :1. 0。
[0021] 其中步驟1)中所述沉淀物與水的質(zhì)量比為1:1. 2?1. 7。
[0022] 其中步驟1)中所述乙醚、38 %的濃鹽酸、沉淀物溶解液的體積比為1. 6?2. 0 : 0· 9 ?I. I :3· 0〇
[0023] 本發(fā)明的有益效果是，一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，針對陜北東部油田埋藏 淺、儲層溫度低、壓裂液破膠不徹底的特點，利用化學(xué)生熱增壓體系產(chǎn)生的熱量提高地層溫 度，激活破膠劑，使壓裂液徹底破膠。體系產(chǎn)生的氣體，具有增加地層壓力的作用，提高了壓 裂的返排能力。此外，本發(fā)明使用H 3PW12O4tl雜多酸作為自生熱體系的激活劑，在不影響酸強(qiáng) 度的基礎(chǔ)上，降低了體系的腐蝕性，有效的降低了壓裂過程對土壤環(huán)境造成的破壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑與常用破膠劑對壓裂液的性能影 響對比圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026] 本發(fā)明提供了一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，包括按體積比I. 0 :1. 0?1. 3 : I. 0?1. 2均勻混合的A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液，A劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原 料組成：氯化銨10%?25%，過硫酸銨2%?5%，H 2070%?85%，以上組分的含量總和 為100% ;B劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原料組成：亞硝酸鈉15%?30%，H2070%?85%， 以上組分的含量總和為100% ;激活劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原料組成=H3PW12O4tl雜多酸 5%?15%，H 2085%?95%，以上組分的含量總和為100%。
[0027] 本發(fā)明還提供了上述一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法，具體按以下步 驟實施：
[0028] 步驟1，制備A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液
[0029] 1.1)制備A劑溶液
[0030] 按質(zhì)量百分比分別稱取氯化銨10 %?25 %，過硫酸銨2 %?5 %，H2070 %?85 %， 以上組分的含量總和為100 %，將稱取的氯化銨和過硫酸銨加入水中，攪拌均勻，待其完全 溶解，制得A劑溶液。
[0031] 1.2)制備B劑溶液
[0032] 按質(zhì)量百分比分別稱取亞硝酸鈉15%?30%，H2070%?85%，以上組分的含量總 和為100%，將稱取的亞硝酸鈉加入水中，攪拌均勻，待其完全溶解，制得B劑溶液。
[0033] 1. 3)制備激活劑溶液
[0034] 1. 3. 1)制備激活劑H3PW12O4tl雜多酸
[0035] 按質(zhì)量比I : 1分別稱取Na2WO4 ·2Η20和H2O,將稱取的Na2WO4 ·2Η20溶于水中，得到 鎢酸鈉溶液；將85 %的H3PO4和38 %的濃鹽酸按與鎢酸鈉溶液體積比0. 1?0. 15 :0. 75? 0. 85 :1. 0滴加入鎢酸鈉溶液中；反應(yīng)3. 5?4. 5h后，過濾，并將沉淀物按與水的質(zhì)量比 1:1. 2?1. 7溶于水中；將沉淀物溶解液倒入分液漏斗中，將乙醚和38%的濃鹽酸按與沉淀 物溶解液體積比1. 6?2. 0 :0. 9?I. I :3. 0加入沉淀物溶解液中，靜置，取底層清液，除去 乙醚，即得到激活劑H3PW12O 4tl雜多酸。
[0036] 1. 3. 2)制備激活劑溶液
[0037] 按質(zhì)量百分比稱取上述步驟中制得的H3PW12O 4tl雜多酸5 %?15%，H2085%? 95%，以上組分的含量總和為100%，將稱取的H3PW 12O4tl雜多酸加入水中，攪拌均勻，待其完 全溶解，制得激活劑溶液。
[0038] 步驟2,將步驟1中制備的A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液按體積比I. 0 :1. 0? 1. 3 :1. 0?1. 2均勻混合，即得到一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑。
[0039] 本發(fā)明一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，針對陜北東部油田埋藏淺、儲層溫度低、 壓裂液破膠不徹底的特點，利用化學(xué)生熱增壓體系產(chǎn)生的熱量提高地層溫度，激活破膠劑， 使壓裂液徹底破膠。體系產(chǎn)生的氣體，具有增加地層壓力的作用，提高了壓裂的返排能力。 此外，本發(fā)明使用H 3PW12O4tl雜多酸作為自生熱體系的激活劑，在不影響酸強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，降 低了體系的腐蝕性，有效的降低了壓裂過程對土壤環(huán)境造成的破壞。
[0040] 壓裂時，將本發(fā)明一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑加入壓裂液中，A劑中的氯化銨 溶液與B劑中的亞硝酸鈉溶液在H 3PW12O4tl雜多酸的催化下，生成二氧化碳和氮氣，同時產(chǎn)生 大量的熱。所產(chǎn)生的熱量不僅可以提高儲層溫度，還可以提高破膠劑中過硫酸銨的活性。所 產(chǎn)生的氣體，在生成熱的作用下膨脹，補(bǔ)充地層能量，增加了地層壓力，提高了壓裂液返排 率，減少了壓裂工藝對地層的傷害。
[0041] 此外，本發(fā)明所采用的激活劑H3PW12O4tl雜多酸為一種固體酸，以H 3PW12O4tl雜多酸代 替常見的硫酸或者鹽酸等液體強(qiáng)酸作為激活劑，不僅可以避免液體強(qiáng)酸使用過程中存在的 安全隱患，還可以在不改變酸度的基礎(chǔ)上，提高生熱體系反應(yīng)速率。同時，H3PW12O4tl雜多酸 還可在金屬表面吸附形成保護(hù)膜，保護(hù)金屬表面不受侵蝕，降低生產(chǎn)設(shè)備及其油、套管的腐 蝕。
[0042] 為檢驗本發(fā)明一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的破膠性能效果，進(jìn)行了相同反應(yīng) 體系下，破膠劑的腐蝕性對比試驗及其對壓裂液性能影響的試驗，結(jié)果如下表及圖1 :
[0043] 表1不同激活劑對反應(yīng)體系的影響
[0044]

【權(quán)利要求】
1. 一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑，其特征在于，包括按體積比I. O :1. O?I. 3 : I. O?1. 2均勻混合的A劑溶液、B劑溶液和激活劑溶液，A劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原 料組成：氯化銨10%?25%，過硫酸銨2%?5%，H 2070%?85%，以上組分的含量總和 為100% ;B劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原料組成：亞硝酸鈉15%?30%，H2070%?85%， 以上組分的含量總和為100% ;激活劑溶液按質(zhì)量百分比由以下原料組成=H3PW12O4tl雜多酸 5%?15%，H 2085%?95%，以上組分的含量總和為100%。
2. -種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法，其特征在于，將A劑溶液、B劑溶液和 激活劑溶液按體積比1. 〇 :1. 〇?1. 3 :1. 0?1. 2均勻混合，即得到一種低腐蝕化學(xué)生熱增 壓破膠劑： 所述A劑溶液的制備，具體按照以下步驟實施： 按質(zhì)量百分比分別稱取氯化銨10 %?25 %，過硫酸銨2 %?5 %，H2070 %?85 %，以上 組分的含量總和為100 %，將稱取的氯化銨和過硫酸銨加入水中，攪拌均勻，待其完全溶解， 制得A劑溶液； 所述B劑溶液的制備，具體按照以下步驟實施： 按質(zhì)量百分比分別稱取亞硝酸鈉15 %?30 %，H2070 %?85%，以上組分的含量總和為 100%，將稱取的亞硝酸鈉加入水中，攪拌均勻，待其完全溶解，制得B劑溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法，其特征在于， 激活劑溶液的制備，具體按照以下步驟實施： 3. 1)制備激活劑H3PW12O4tl雜多酸 按質(zhì)量比1 :1分別稱取Na2WO4 CH2O和H2O,將稱取的Na2WO4 CH2O溶于水中，得到鎢酸 鈉溶液；將85 %的H3PO4和38 %的濃鹽酸滴加入鎢酸鈉溶液中；反應(yīng)3. 5?4. 5h后，過濾， 并將沉淀物溶于水中；將沉淀物溶解液倒入分液漏斗中，將乙醚和38%的濃鹽酸加入沉淀 物溶解液中，靜置，取底層清液，除去乙醚，即得到激活劑H 3PW12O4tl雜多酸； 3. 2)制備激活劑溶液 按質(zhì)量百分比稱取步驟3. 1中制得的H3PW12O4tl雜多酸5%?15%，H2085%?95%，以 上組分的含量總和為100%，將稱取的H3PW12O4tl雜多酸加入水中，攪拌均勻，待其完全溶解， 制得激活劑溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法，其特征在于， 步驟3. 1中所述85%的H3P04、38%的濃鹽酸、鎢酸鈉溶液的體積比為0. 1?0. 15 :0. 75? 0? 85 :L 0〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法，其特征在于， 步驟3. 1中所述沉淀物與水的質(zhì)量比為1:1. 2?1. 7。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低腐蝕化學(xué)生熱增壓破膠劑的制備方法，其特征在于， 步驟3. 1中所述乙醚、38%的濃鹽酸、沉淀物溶解液的體積比為1.6?2.0 :0. 9?I. 1 :3.0。
【文檔編號】C09K8/66GK104312570SQ201410520877
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】甄延忠, 付峰, 韓進(jìn), 宋詩穩(wěn), 王芳 申請人:延安大學(xué)