專利名稱：高密度壓裂液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油田壓裂技術領域，是一種壓裂液，特別是一種能適應于高壓、深井、超深井的壓裂改造用的高密度壓裂液。
背景技術：
目前，目前廣泛使用的壓裂液有1水基壓裂液水基壓裂液是目前應用最廣泛，尤其是開發(fā)有機硼和膠囊破膠劑以來，基本上能夠滿足在中、高溫地層的壓裂改造。水基壓裂液大多采用以植物膠(如瓜爾膠、香豆膠或聚合物等)為成膠劑，但這類壓裂液在目的層的粘土膨脹一直困擾著我們，因粘土膨脹導致對地層的傷害，最終影響油氣產(chǎn)量。密度僅在1.03g/cm3左右，對于高溫、高壓、深井的處理就無能為力。
2油基壓裂液油基壓裂液適應于低溫、低壓、低滲、高水敏地層的改造。優(yōu)點是不傷害地層，缺點是配置工藝復雜，成本較高，施工風險性較大。而且，密度在0.8g/cm3左右，不能適用于高溫、高壓、深井的壓裂改造。
3泡末壓裂液泡末壓裂液適應于低溫、低壓、低滲或特低滲、高水敏油氣藏的改造。泡末壓裂液在國外已廣泛應用。我國用量也在逐年增加，技術在不斷完善。它的密度在0.9g/cm3左右，故不能適用于高溫、高壓、深井的壓裂改造。
4乳化壓裂液乳化壓裂液適應于低溫、低壓、低滲、高水敏地層的改造。這項技術在七十年代用量比較廣，也存在配置工藝復雜，穩(wěn)定性較差等缺點。它的密度在0.8～0.9g/cm3左右，故不能適用于高溫、高壓、深井的壓裂改造。
5清潔壓裂液清潔壓裂液是我國的一項新技術，是一項無固項壓裂液。適應于低溫、低壓、低滲或特低滲油藏的改造，最大優(yōu)點是不傷害地層。它的密度在0.9～1.0g/cm3左右，由于流變性能的限制，不能適用于高溫、高壓、深井的壓裂改造。
因此，現(xiàn)有壓裂液體系中，水基、油基、乳化液、清潔壓裂液的密度為0.8～1.03g/cm3，不能滿足高溫高壓深井油氣藏壓裂改造的需要。
中國專利公開號為CN1524920A的專利申請，該發(fā)明提供了一種有機硼延遲交聯(lián)植物膠壓裂液。該壓裂液的目的是為克服普遍水基壓裂液的無機硼酸鹽交聯(lián)劑不具備延遲交聯(lián)作用，耐溫能力差，摩阻高，有機鋯和有機鈦交聯(lián)劑破膠困難的不足。這種有機硼交聯(lián)植物膠壓裂液由以下組分配制而成植物膠稠化劑0.2～0.8％；殺菌劑0.05～0.3％；交聯(lián)劑0.1～1.0％；破膠劑0.001～0.2％；粘土穩(wěn)定劑0.1～2.0％；pH值調節(jié)劑0.05～0.3％；助排劑0.1～1.0％；水95～97％。其效果是1、具有可控制的延遲交聯(lián)時間，延遲時間為1～12min；2、具有耐高溫的作用，耐溫能力達到158℃；3、破膠快、破膠徹底，對支撐裂縫導流能力傷害小于30％。但是，這種有機硼延遲交聯(lián)植物膠壓裂液中僅添加作為粘土穩(wěn)定劑的氯化鉀0.1～2.0％，目的是抑制粘土膨脹，保護井壁；目的不是提高壓裂液的密度。所以僅用氯化鉀0.1～2.0％，而且壓裂液的密度并沒有提高到適應高壓深井所需要的密度，同樣不能滿足高溫高壓深井油氣藏壓裂的需要。由于高壓深井油氣藏需要的壓裂液的密度在1.31～1.51g/cm3或更高，所以，有機硼延遲交聯(lián)植物膠壓裂液同樣不能應用于高壓油井壓裂。
隨著勘探開發(fā)的不斷深入，發(fā)現(xiàn)異常高壓井、深井、超深井不斷增加，這類井在壓裂施工中需要的施工壓力非常高，常常達到100Mpa以上，由于施工壓力不足，往往使壓裂施工超限壓而失敗。對于異常高壓、深井、超深井而言，利用常規(guī)的壓裂管柱和調整工作排量來降低施工壓力是十分有限的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有壓裂液密度低，不能滿足高溫高壓深井油氣藏壓裂需要的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高密度壓裂液。該壓裂液不僅能完成油井壓裂需要，而且能提高油井靜液柱壓力，降低施工壓力，滿足高溫高壓深井油氣藏壓裂需要，保障壓裂施工順利進行。
本發(fā)明采用的技術方案是通過在壓裂液中添加不同比例的溴化鈉加重劑和氯化鈉加重劑，配制高密度的壓裂液。本發(fā)明提出的高密度壓裂液配方重量比如下加重劑4～50％；植物膠稠化劑 0.3～1.0％；交聯(lián)劑0.1～2.0％；pH值調節(jié)劑0.5～1.0％；破膠劑0.002～0.3％；助排劑0.05～0.5％；殺菌劑0.03～0.2％；水30～73％。
上述配方中加重劑采用的是無機鹽，溴化鈉、氯化鈉或溴化鉀，可以是其中一種無機鹽，也可以是兩種無機鹽的復配組合。根據(jù)現(xiàn)場壓裂井的溫度和壓力，按比例組合，配制成適合現(xiàn)場壓裂井密度的壓裂液，最佳使用濃度為26～50％。
上述配方中植物膠稠化劑采用半乳甘露聚糖，如瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠、羥丙基羧甲基瓜爾膠、香豆膠和田箐膠，最佳為羥丙基瓜爾膠和香豆膠，最佳使用濃度為0.4～0.7％。
上述配方中交聯(lián)劑采用半乳甘露聚糖中順式鄰位羥基交聯(lián)的無機鹽或其絡合物，如硼酸鹽、有機硼鋯鹽、有機鋯等，最佳交聯(lián)劑是有機硼和有機鋯，最佳使用濃度為0.2～0.5％。
上述配方中pH值調節(jié)劑采用強堿弱酸鹽或堿，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉。最佳pH值調節(jié)劑為碳酸鈉最佳濃度為0.08～0.15％。
上述配方中破膠劑采用(微膠囊)過硫酸銨或過硫酸鉀，最佳濃度為0.02～0.04％。
上述配方中助排劑采用由氟碳表面活性劑、碳氫表面活性劑和低分子醇，如甲醇、乙醇組成。
上述配方中殺菌劑采用的是烷基三甲基銨鹽、甲醛、戊二醛，最佳濃度為0.03～0.2％。
本發(fā)明的有益效果從提高壓裂液密度，提高油井靜液柱壓力來降低施工壓力，保證壓裂施工順利進行是一個配制壓裂液的全新思路。比如壓裂液密度提高到1.51g/cm3時，對于井深6000米的油氣井來說，可以提高靜液柱30.84Mpa，從而降低施工壓力30.84Mpa。對于異常高壓、深井、超深井的壓裂改造，提高施工成功率，確保施工安全，具有十分重要的意義。通過改變壓裂液配方，提高壓裂液的密度，是本發(fā)明的突出貢獻。本發(fā)明通過大量的室內(nèi)配方試驗，經(jīng)過現(xiàn)場高壓井的壓裂試用，已經(jīng)完成本發(fā)明的目的，工業(yè)推廣使用的價值很大。本發(fā)明的主要特殊效果表現(xiàn)在1.本發(fā)明高密度壓裂液的密度高于目前所有壓裂液的密度。高密度壓裂液的密度為1.05～1.6g/cm3；2.本發(fā)明的高密度壓裂液可以通過調節(jié)加重劑組合和比例，實現(xiàn)壓裂液密度可調，適應現(xiàn)場所需密度要求。
3.本發(fā)明提出的高密度壓裂液體系具有良好的綜合性能(1)高密度壓裂液的密度1.05～1.60g/cm3；(2)具有良好的配伍性能，與其它添加劑和地層流體有很好的配伍性；(3)具有延遲交聯(lián)特性，交聯(lián)時間3～10min；(4)具有良好的耐溫耐剪切性能，耐溫能力150℃，粘度大于100mPa.S；
(5)具有良好的降濾失性能，，濾失系數(shù)為 (6)與其他水基壓裂液相比，高密度壓裂液對地層的傷害率低，最高僅有31％；(7)具有良好的防膨效果，在未加任何防膨劑的情況下，防膨率可達70％。
本發(fā)明適應范圍是高壓油氣藏的壓裂改造。我國西部油氣田存在較多的深井，高溫、高壓儲層，常規(guī)壓裂液不能滿足異常高壓儲層改造的需要。采用本發(fā)明加重壓裂液配方體系，不僅壓裂液密度根據(jù)施工密度要求可調節(jié)，而且壓裂液具有良好的延遲交聯(lián)、耐溫、耐剪切、低濾失、底傷害等特點。高密度壓裂液可降低井口壓力，對高壓、超深井的壓裂作業(yè)，可降低施工壓力，減少壓裂泵車的負荷，確保高壓井的壓裂施工安全等具有重要意義。因此，本發(fā)明在國內(nèi)外的異常高壓油氣田改造中具有廣泛的應用前景。
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
具體實施例方式
實施例1加入26％的一種加重劑氯化鈉，組成高密度壓裂液的密度為1.2g/cm3。
配方加重劑采用氯化鈉，26％；植物膠稠化劑采用羥丙基瓜爾膠，0.5％；交聯(lián)液采用有機硼交聯(lián)劑，0.3％；助排劑劑采用碳氫鏈和氟碳表活劑復配物，0.5％；pH值調節(jié)劑1采用碳酸鈉，0.15％；pH值調節(jié)劑2采用氫氧化鈉，0.04％；破膠劑采用NBA-101膠囊破膠劑+過硫酸銨，0.02％；殺菌劑采用甲醛，0.05％；水，72.44％。
制備方法按配方比例加入配液罐，常溫攪拌。加入先后順序為水、殺菌劑、加重劑、植物膠稠化劑、助排劑、pH值調節(jié)劑、破膠劑、交聯(lián)劑。制備過程在技術人員指導下，由操作工人完成。
實施例2加入兩種加重劑，21％的溴化鈉和15％的氯化鈉，組成的高密度壓裂液的密度為1.34g/cm3。
配方加重劑1采用溴化鈉，21％；加重劑2采用氯化鈉，15％；植物膠稠化劑采用羥丙基瓜爾膠，0.55％；交聯(lián)液采用有機硼交聯(lián)劑，0.35％；pH值調節(jié)劑1采用碳酸鈉，0.15％；pH值調節(jié)劑2采用氫氧化鈉，0.04％；破膠劑采用NBA-101膠囊破膠劑+過硫酸銨，0.05％。
助排劑采用碳氫鏈和氟碳表活劑復配物，0.5％；殺菌劑采用甲醛，0.03％；水，62.38％。
配制方法與實施例1相同。
實施例3加入兩種加重劑，44％的溴化鈉、4％的氯化鈉，組成的高密度壓裂液，密度為1.51g/cm3。
配方加重劑1采用溴化鈉，44％；加重劑2采用氯化鈉，4％；植物膠稠化劑采用羥丙基羧甲基瓜爾膠，0.45％；交聯(lián)液采用有機硼交聯(lián)劑，0.35％；pH值調節(jié)劑1采用碳酸鈉，0.15％；pH值調節(jié)劑2采用氫氧化鈉，0.04％；破膠劑采用NBA-101膠囊破膠劑+過硫酸銨，0.05％；助排劑采用碳氫鏈和氟碳表活劑復配物，0.5％；殺菌劑采用甲醛，0.04％；水，50.42％。
配制方法與實施例1相同。
實施例4配方加入38％的一種加重劑溴化鉀，組成高密度壓裂液的密度為1.25g/cm3。
配方加重劑采用氯化鉀，38％；植物膠稠化劑采用羧甲基瓜爾膠，0.5％；交聯(lián)液采用有機硼交聯(lián)劑，0.4％；助排劑劑采用碳氫鏈和氟碳表活劑復配物，0.5％；pH值調節(jié)劑1采用碳酸鈉，0.15％；pH值調節(jié)劑2采用氫氧化鈉0.04％；破膠劑采用NBA-101膠囊破膠劑+過硫酸銨0.02％；殺菌劑采用甲醛，0.035％；水60.35％。
配制方法與實施例1相同。
權利要求
1.一種高密度壓裂液，其特征在于由以下配方重量比，配制而成加重劑 4～50％；植物膠稠化劑0.3～1.0％；交聯(lián)劑 0.1～2.0％；pH值調節(jié)劑 0.5～1.0％；破膠劑 0.002～0.3％；助排劑 0.05～0.5％；殺菌劑 0.03～0.2％；水 30～73％。
2.根據(jù)權利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于加重添加劑為無機鹽，如鈉鹽、鉀鹽、鈣和鎂鹽，采用一種或兩種材料復配方式加入。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的高密度壓裂液，其特征在于植物膠稠化劑為半乳甘露聚糖，如瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠、羥丙基羧甲基瓜爾膠、香豆膠和田箐膠，最佳聚合物為羥丙基瓜爾膠和香豆膠，最佳使用濃度為0.4～0.7％。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的高密度壓裂液，其特征在于交聯(lián)劑可與半乳甘露聚糖中順式鄰位羥基交聯(lián)的無機鹽或其絡合物，如硼酸鹽、有機硼鋯鹽、有機鋯等，最佳交聯(lián)劑是有機硼和有機鋯，最佳濃度為0.2～0.5％。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的高密度壓裂液，其特征于pH值調節(jié)劑為強堿弱酸鹽或堿，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉；堿性最佳pH值調節(jié)劑為碳酸鈉，最佳濃度為0.08～0.15％。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的高密度壓裂液，其特征于破膠劑是過氧化物，如過硫酸銨或過硫酸鉀，最佳濃度為0.02～0.04％。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的高密度壓裂液，其特征在于助排劑由含氟表面活性劑、碳氫表面活性劑和低分子醇，如乙醇、乙醇組成。
8.根據(jù)權利要求2所述的高密度壓裂液，其特是加重劑最佳使用濃度為26～50％。
9.根據(jù)權利要求2所述的高密度壓裂液，其特是加重劑比例組合為44％的溴化鈉和4％的氯化鈉，形成高密度壓裂液液體密度為1.51g/cm3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用無機鹽提高水基壓裂液密度的高密度壓裂液配方。特征是由以下配方重量比，配制而成加重劑4～50％；植物膠稠化劑0.3～1.0％；交聯(lián)劑0.1～2.0％；pH值調節(jié)劑0.5～1.0％；破膠劑0.002～0.3％；助排劑0.05～0.5％；殺菌劑0.03～0.2％；水30～73％。高密度壓裂液具有密度可調，密度可達1.51g/cm
文檔編號C09K8/60GK1869149SQ20061009068
公開日2006年11月29日 申請日期2006年7月7日 優(yōu)先權日2006年7月7日
發(fā)明者肖越峰, 盧擁軍, 程興生, 陳作, 王永輝, 杜長虹 申請人:中國石油天然氣股份有限公司