一種海水基速溶壓裂液及其配制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種海水基速溶壓裂液及其配制方法，該壓裂液由65～99.99份基液和0.01～35.0份交聯(lián)液組成；所述的基液是由95.0～99.6份水、0.1~1.0份稠化劑、0.1~2.0份膠體保護劑、0.1~1.0份增效劑和0.1~1.0份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由0～99.9份水、0.1～100.0份交聯(lián)劑和0.001～0.5份的破膠劑。配制的海水基速溶壓裂液具有的速溶、抗鹽、耐高溫等性能，可滿足混配車自吸海水邊配液邊壓裂的模式，降低了成本和施工的風險，促進大規(guī)模的應用，綜合成本較常規(guī)的模式降低30%以上，將海上壓裂模式進行了創(chuàng)新，具有良好的經(jīng)濟效益和巨大的社會效益，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種海水基速溶壓裂液及其配制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于海上海水基速溶壓裂液壓裂增產(chǎn)工藝中所使用的海水基速溶壓裂液及其配制方法。
【背景技術】
[0002]海上壓裂技術從上世紀八十年代以來在歐洲北海，墨西哥灣，巴西，東南亞海域的油氣田中廣泛應用，特別是北海油田，壓裂已經(jīng)成為一種完井、防砂、增產(chǎn)的重要技術手段。
[0003]中國正在大幅增加海洋石油開采，對深水石油開采將是未來全球石油戰(zhàn)略重點之一。我國的深水石油勘探開發(fā)尚處在起步階段，擁有深水大型裝備，將使中國海洋油田具備在世界各個深水領域進行海上作業(yè)的能力。但是國內海上壓裂技術剛剛起步，因為老油氣田面臨進入后期低效率開發(fā)階段，需要用壓裂等技術手段來增加產(chǎn)能；同時新開發(fā)的油田也可以用壓裂手段來改造整個區(qū)塊，擴大油氣藏的生產(chǎn)潛力；同時可以解決油井出砂和稠油開采的問題。
[0004]由于施工環(huán)境的影響，增加了成本和施工的風險，限制了大規(guī)模的應用。設備的運送，改造拖船；設備在平臺擺放和應用問題，大型壓裂受限制；海上地層出水嚴重，壓裂控制縫高是一個大的挑戰(zhàn)。
[0005]因此，高抗鹽、速溶稠化劑型壓裂液開發(fā)成為海上油田發(fā)展的趨勢，同時混砂車自吸海水邊配液邊壓裂的 模式，大大降低海上壓裂施工成本。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種海水基速溶壓裂液及其配制方法，本發(fā)明的壓裂液能達到對海水進行預處理(主要是大塊泥砂、漂浮的塑料袋等)，可直接使用海水進行連續(xù)混配壓裂，所配壓裂液各項指標均能達到海上壓裂作業(yè)技術要求，減少海上作業(yè)成本和資源浪費。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:該壓裂液由65~
99.99份基液和0.01~35.0份交聯(lián)液組成；所述的基液是由95.0~99.6份水、0.1~1.0份稠化劑、0.1~2.0份膠體保護劑、0.1~1.0份增效劑和0.1~1.0份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由0~99.9份水、0.1~100.0份交聯(lián)劑和0.001~0.5份的破膠劑。
[0008]該壓裂液由97份基液和3份交聯(lián)液組成；所述的基液是由98.1~98.5份水、
0.2~0.6份稠化劑、1.0份膠體保護劑、0.2份增效劑和0.1份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由49.6份水、50份交聯(lián)劑和0.4份的破膠劑。
[0009]所述的膠體保護劑為有機膦系列阻垢劑或聚羧酸類阻垢分散劑其中的一種或者幾種混合物，確保礦化度在60000ppm、9(TC下不產(chǎn)生沉淀。
[0010]所述的交聯(lián)劑是指三乙醇胺硼酸酯、乙二醇硼酸酯、氯氧化鋯、鋯酸四丁酯或硼、鋯的有機或無機化合物中的一種或者幾種的混合物。
[0011]所述的破膠劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、雙氧水、聚糖酶或其它生物酶中的一種或者幾種組合使用。
[0012]所述的稠化劑為改性稠化劑，該改性稠化劑制備:首先進行醚化，具體方法為:瓜爾膠片、水、燒堿、乙醇、環(huán)氧乙烷比例按照質量比為5:6:0.44:12:1.2~3.3在60°C~80°C下反應3h~6h，冷卻、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后將得到的羥丙基胍膠再進行磺酸基化，具體方式為:在惰性氣體保護條件下，羥丙基胍膠、水、燒堿、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉按照6:8:0.3~1: 2.0~4.2比例在75°C~90°C下反應3h~5h，降溫至25°C，中和、分離、純化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化劑。
[0013]所述的增效劑為:一種含有機陽離子和非離子表面活劑基團的低分子量高聚物溶液，其分子式是:ClNH4CHF(CH2)n0S03H.N(CH2CH20H)3，其中 η 值為 12 ~18。
[0014]所述的破乳助排劑是由水、氟碳表面活性劑FC-211、十二烷基硫酸鈉SDS、壬基酚聚氧乙烯醚0Ρ-10按照300~400:1:250~300:3~10比例進行復配而成。
[0015]所述的一種海水基速溶壓裂液的制備方法，步驟如下:
1)配制基液:在現(xiàn)場使用的連續(xù)混配車粉料罐里面加入配方量的稠化劑，膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照配方量的比例混合倒入盛有配方量的水池中，混配車根據(jù)施工的要求調整粉料罐的下粉速度，速度為6~12kg/min和水基料吸入泵的吸入速度為60L/min，在混配車排出口形成基液；
2)交聯(lián)液的配制:將交聯(lián)劑和破膠劑與水按配方比例充分混合均勻；
3)壓裂液的配制:在攪拌的狀況下，將步驟1的基液和步驟2的交聯(lián)液按配方比例充分混合均勻，以形成高粘度的液體，即可。
[0016]該壓裂液適用于在井溫在170°C以內的油氣井使用。
[0017]本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)點
1、海水壓裂液稠化劑具有較快的溶脹率:10°C、0.6%增稠劑在海水中的溶脹速率達到85%以上，可滿足連續(xù)混配施工工藝要求；
2、形成的壓裂液抗鹽60000ppm以上，渤海灣及其他地區(qū)的海水可以直接連續(xù)混配，具有較好的抗鹽性能；
3、可滿足混配車自吸海水邊配液邊壓裂的模式，降低了成本和施工的風險，促進大規(guī)模的應用，綜合成本較常規(guī)的模式降低30%以上。
[0018]4、本發(fā)明壓裂液適用于在井溫在170°C以內的油氣井使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0020]圖1為耐溫性能效果。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
一種海水基速溶壓裂液由97份基液和3份交聯(lián)液組成；所述的基液是由98.1份水、0.2份稠化劑、1.0份膠體保護劑、0.2份增效劑和0.1份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由49.6份水、50份交聯(lián)劑和0.4份的破膠劑。
[0022]該壓裂液的制備方法，步驟如下:1)配制基液:在現(xiàn)場使用的連續(xù)混配車粉料罐里面加入配方量的稠化劑，膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照配方量的比例混合倒入盛有配方量的水池中，混配車根據(jù)施工的要求調整粉料罐的下粉速度，速度為6~12kg/min和水基料吸入泵的吸入速度為60L/min，在混配車排出口形成基液；
2)交聯(lián)液的配制:將交聯(lián)劑和破膠劑與水按配方比例充分混合均勻；
3)壓裂液的配制:在攪拌的狀況下，將步驟1的基液和步驟2的交聯(lián)液按配方比例充分混合均勻，以形成高粘度的液體，即可。
[0023]所述的膠體保護劑為有機膦系列阻垢劑或聚羧酸類阻垢分散劑其中的一種或者幾種混合物，確保礦化度在60000ppm、90°C下不產(chǎn)生沉淀；本實施例采用的是有機膦系列阻垢劑，具體為乙二胺四甲叉膦酸鈉EDTMPS ；
所述的交聯(lián)劑是指三乙醇胺硼酸酯、乙二醇硼酸酯、氯氧化鋯、鋯酸四丁酯或硼、鋯的有機或無機化合物中的一種或者幾種的混合物；本實施例交聯(lián)劑采用的是三乙醇胺硼酸酯。
[0024]所述的破膠劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、雙氧水、聚糖酶或其它生物酶中的一種或者幾種組合使用。本實施例破膠劑采用的是過硫酸銨。
[0025]所述的稠化劑為改性稠化劑，該改性稠化劑制備:首先進行醚化，具體方法為:瓜爾膠片、水、燒堿、乙醇、環(huán)氧乙烷比例按照質量比為5:6:0.44:12:1.2~3.3在60°C~80V下反應3tT6h，冷卻、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后將得到的羥丙基胍膠再進行磺酸基化，具體方式為:在惰 性氣體保護條件下，羥丙基胍膠、水、燒堿、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉按照6:8:0.3~1: 2.0~4.2比例在75。。~90°C下反應3h~5h，降溫至25°C，中和、分離、純化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化劑。其中中和、分離、純化、增粘、干燥、粉碎均為公知技術這里就不做詳細描述。
[0026]所述的增效劑為:一種含有機陽離子和非離子表面活劑基團的低分子量高聚物溶液，其分子式是:ClNH4CHF(CH2)n0S03H.N(CH2CH20H)3，其中 η 值為 12~18。
[0027]所述的破乳助排劑是由水、氟碳表面活性劑FC-211、十二烷基硫酸鈉SDS、壬基酚聚氧乙烯醚0Ρ-10按照質量比350:1:280: 7比例進行復配而成。
[0028]實施例2
同實施例1基本相同，不同之處是:
該壓裂液由97份基液和3份交聯(lián)液組成；所述的基液是由98.5份水、0.6份稠化劑、1.0份膠體保護劑、0.2份增效劑和0.1份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由49.6份水、50份交聯(lián)劑和0.4份的破膠劑。
[0029]本實施例采用的膠體保護劑是有機膦系列阻垢劑，具體為2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTCA ;本實施例交聯(lián)劑采用的是氯氧化鋯。本實施例破膠劑采用的是過硫酸鉀；所述的破乳助排劑是由水、氟碳表面活性劑FC-211、十二烷基硫酸鈉SDS、壬基酚聚氧乙烯醚0P-10按照質量比300:1:250:3比例進行復配而成。
[0030]實施例3
同實施例1基本相同，不同之處是:
該壓裂液由97份基液和3份交聯(lián)液組成；所述的基液是由98.3份水、0.4份稠化劑、
1.0份膠體保護劑、0.2份增效劑和0.1份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由49.6份水、50份交聯(lián)劑和0.4份的破膠劑。
[0031]本實施例采用的膠體保護劑是聚羧酸類阻垢分散劑，具體為聚環(huán)氧琥珀酸(鈉)PESA ;本實施例交聯(lián)劑采用的是鋯酸四丁酯。本實施例采用的破膠劑是過硫酸銨；所述的破乳助排劑是由水、氟碳表面活性劑FC-211、十二烷基硫酸鈉SDS、壬基酚聚氧乙烯醚0P-10按照質量比400:1:300:10比例進行復配而成。本實施例的增效劑采用本領域常規(guī)的增效劑，這里就不做詳細說明。
[0032]實施例4
同實施例1基本相同，不同之處是:
本實施例采用的膠體保護劑是有機膦系列阻垢劑和聚羧酸類阻垢分散劑按1:1的質量比混合物；本實施例交聯(lián)劑采用的是三乙醇胺硼酸酯和乙二醇硼酸酯按1:1的質量比混合物；本實施例采用的破膠劑是雙氧水和聚糖酶按1: 1的質量比混合物。
[0033]實施例5
在現(xiàn)場的連續(xù)混配車粉料罐里面加入稠化劑，將膠體保護劑、破乳助排劑、增效劑這三種水基料倒入30m3水池，稠化劑、膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照3:10:1:2的質量比例；如果現(xiàn)場施工排量為2m3/min,施工時連續(xù)混配車的稠化劑下粉速度為6kg/min,水基料的吸入排量為60L/min ;形成基液。
[0034]在現(xiàn)場5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循環(huán)或攪拌器攪拌的情況下，加入2000Kg交聯(lián)劑及17.5kg過硫酸銨，繼續(xù)循環(huán)或攪拌30分鐘，以便交聯(lián)劑和過硫酸銨溶解并混合充分，形成含有破膠劑的、含量為50%交聯(lián)液。
[0035]壓裂施工時，在泵注基液的同時，將交聯(lián)液按基液:交聯(lián)液=100公升:2~4公升的體積比進行混合而形成壓裂液。
[0036]以上壓裂液推薦在井溫為不超過100°C的油氣井進行使用。
[0037]所述的膠體保護劑為有機膦系列阻垢劑，具體為乙二胺四甲叉膦酸鈉EDTMPS ；確保礦化度在60000ppm、9(TC下不產(chǎn)生沉淀；本實施例交聯(lián)劑采用的是三乙醇胺硼酸酯。所述的稠化劑為改性稠化劑，該改性稠化劑制備:首先進行醚化，具體方法為:瓜爾膠片、水、燒堿、乙醇、環(huán)氧乙烷比例按照質量比為5:6:0.44:12:1.2~3.3在601:~80°C下反應3tT6h，冷卻、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后將得到的羥丙基胍膠再進行磺酸基化，具體方式為:在惰性氣體保護條件下，羥丙基胍膠、水、燒堿、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉按照6:8:0.3~1: 2.0~4.2比例在75。。~90°C下反應3h~5h，降溫至25°C，中和、分離、純化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化劑。其中中和、分離、純化、增粘、干燥、粉碎均為公知技術這里就不做詳細描述。所述的增效劑為:一種含有機陽離子和非離子表面活劑基團的低分子量高聚物溶液，其分子式是:ClNH4CHF(CH2)n0S03H.N(CH2CH20H)3，其中η值為12~18。
[0038]所述的破乳助排劑是由水、氟碳表面活性劑FC-211、十二烷基硫酸鈉SDS、壬基酚聚氧乙烯醚0Ρ-10按照質量比350:1:280:7比例進行復配而成。
[0039]實施例6
在現(xiàn)場的連續(xù)混配車粉料罐里·面加入稠化劑，將膠體保護劑、破乳助排劑、增效劑這三種水基料倒入30m3水池，稠化劑、膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照4:10:1:2的質量比例；如果現(xiàn)場施工排量為2m3/min,施工時連續(xù)混配車的稠化劑下粉速度為8kg/min,水基料的吸入排量為60L/min ;形成基液。[0040]在現(xiàn)場5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循環(huán)或攪拌器攪拌的情況下，加入2000Kg交聯(lián)劑及17.5kg過硫酸銨，繼續(xù)循環(huán)或攪拌30分鐘，以便交聯(lián)劑和過硫酸銨溶解并混合充分，形成含有破膠劑的、含量為50%交聯(lián)液。
[0041]壓裂施工時，在泵注基液的同時，將交聯(lián)液按基液:交聯(lián)液=100公升:2~4公升的體積比進行混合而形成壓裂液。
[0042]以上壓裂液推薦在井溫為不超過130°C的油氣井進行使用。
[0043]實施例7
在現(xiàn)場的連續(xù)混配車粉料罐里面加入稠化劑，將膠體保護劑、破乳助排劑、增效劑這三種水基料倒入30m3水池，稠化劑、膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照5:10:1:2的質量比例；如果現(xiàn)場施工排量為2m3/min,施工時連續(xù)混配車的稠化劑下粉速度為10kg/min,水基料的吸入排量為60L/min ;形成基液。
[0044]在現(xiàn)場5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循環(huán)或攪拌器攪拌的情況下，加入2000Kg交聯(lián)劑及17.5kg過硫酸銨，繼續(xù)循環(huán)或攪拌30分鐘，以便交聯(lián)劑和過硫酸銨溶解并混合充分，形成含有破膠劑的、含量為50%交聯(lián)液。
[0045]壓裂施工時，在泵注基液的同時，將交聯(lián)液按基液:交聯(lián)液=100公升:2~4公升的體積比進行混合而形成壓裂液。
[0046]以上壓裂液推薦在井溫為不超過150°C的油氣井進行使用。
[0047]實施例8
在現(xiàn)場的連續(xù)混配車粉料罐里面加入稠化劑，將膠體保護劑、破乳助排劑、增效劑這三種水基料倒入30m3水池，稠化劑、膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照6:10:1:2的質量比例；如果現(xiàn)場施工排量為2m3/min,施工時連續(xù)混配車的稠化劑下粉速度為12kg/min,水基料的吸入排量為60L/min ;形成基液。
[0048]在現(xiàn)場5m3容器中加入1982.5Kg清水，在用泵循環(huán)或攪拌器攪拌的情況下，加入2000Kg交聯(lián)劑及17.5kg過硫酸銨，繼續(xù)循環(huán)或攪拌30分鐘，以便交聯(lián)劑和過硫酸銨溶解并混合充分，形成含有破膠劑的、含量為50%交聯(lián)液。
[0049]壓裂施工時，在泵注基液的同時，將交聯(lián)液按基液:交聯(lián)液=100公升:2~4公升的體積比進行混合而形成壓裂液。
[0050]以上壓裂液推薦在井溫為不超過170°C的油氣井進行使用。
[0051]本發(fā)明一種海水基速溶壓裂液只要由65~99.99份基液和0.01~35.0份交聯(lián)液組成；所述的基液是由95.0~99.6份水、0.1.0份稠化劑、0.2.0份膠體保護劑、0.f 1.0份增效劑和0.f 1.0份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由0~99.9份水、0.1~
100.0份交聯(lián)劑和0.001~0.5份的破膠劑；范圍之內數(shù)值均可以。
[0052]上述實施例中的乙二胺四甲叉膦酸鈉EDTMPS、2-膦酸丁烷-1，2，4_三羧酸PBTCA和聚環(huán)氧琥珀酸(鈉)PESA均購自為山東省泰和水處理有限公司；氟碳表面活性劑FC-211購自浙江衢州佳盟化工有限公司；十二烷基硫酸鈉SDS購自湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司；壬基酚聚氧乙烯醚0P-10購自天津市浩元精細化工有限公司。
[0053]本發(fā)明的效果實驗
1、本發(fā)明采用的不同濃度改性稠化劑在海水、清水中粘度對比
【權利要求】
1.一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:該壓裂液由65~99.99份基液和0.01~35.0份交聯(lián)液組成；所述的基液是由95.0~99.6份水、0.1-1.0份稠化劑、0.1-2.0份膠體保護劑、0.1-?.0份增效劑和0.1-1.0份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由0~99.9份水、0.1~100.0份交聯(lián)劑和0.001~0.5份的破膠劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:該壓裂液由97份基液和3份交聯(lián)液組成；所述的基液是由98.1-98.5份水、0.2^0.6份稠化劑、1.0份膠體保護劑、0.2份增效劑和0.1份破乳助排劑組成；所述的交聯(lián)液是由49.6份水、50份交聯(lián)劑和0.4份的破膠劑。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:所述的膠體保護劑為有機膦系列阻垢劑或聚羧酸類阻垢分散劑其中的一種或者幾種混合物，確保礦化度在60000ppm、90°C下不產(chǎn)生沉淀。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:所述的交聯(lián)劑是指三乙醇胺硼酸酯、乙二醇硼酸酯、氯氧化鋯、鋯酸四丁酯或硼、鋯的有機或無機化合物中的一種或者幾種的混合物。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:所述的破膠劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、雙氧水、聚糖酶或其它生物酶中的一種或者幾種組合使用。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:所述的稠化劑為改性稠化劑，該改性稠化劑制備:首先進行醚化，具體方法為:瓜爾膠片、水、燒堿、乙醇、環(huán)氧乙烷比例按照質量比為5:6:0.44:12:1.2~3.3在60。。~80°C下反應3tT6h，冷卻、醋酸中和至中性、增粘、干燥、粉碎，然后將得到的羥丙基胍膠再進行磺酸基化，具體方式為:在惰性氣體保護條件下，羥丙基胍膠、水、燒堿、3_氯-2-羥基丙磺酸鈉按照6:8:0.3^1:2.0-4.2比例在75°C~90°C下反應3tT5h，降溫至25°C，中和、分離、純化、增粘、干燥、粉碎得到改性所需稠化劑。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:所述的增效劑為:一種含有機陽離子和非離子表面活劑基團的低分子量高聚物溶液，其分子式是:ClNH4CHF(CH2)n0S03H.N(CH2CH2OH) 3，其中 η 值為 12~18。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:所述的破乳助排劑是由水、氟碳表面活性劑FC-211、十二烷基硫酸鈉SDS、壬基酚聚氧乙烯醚0Ρ-10按照300^400:1 =250^300:3~10比例進行復配而成。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液的制備方法，其特征在于:步驟如下:1)配制基液:在現(xiàn)場使用的連續(xù)混配車粉料罐里面加入配方量的稠化劑，膠體保護劑、破乳助排劑和增效劑按照配方量的比例混合倒入盛有配方量的水池中，混配車根據(jù)施工的要求調整粉料罐的下粉速度，速度為6~12kg/min和水基料吸入泵的吸入速度為60L/min,在混配車排出口形成基液；2)交聯(lián)液的配制:將交聯(lián)劑和破膠劑與水按配方比例充分混合均勻；3)壓裂液的配制:在攪拌的狀況下，將步驟1的基液和步驟2的交聯(lián)液按配方比例充分混合均勻，以形成高粘度的液體，即可。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的一種海水基速溶壓裂液，其特征在于:該壓裂液適用于在井溫在170°C以內的油氣井使用。
【文檔編號】C09K8/68GK103666439SQ201310690535
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】孫虎, 王祖文, 張冕, 廖樂軍, 郭偉林, 陳亞聯(lián), 趙文鋼, 李婧, 高燕, 李楠, 高紅平, 魏曉龍, 李環(huán)向, 王科萌, 陳飛, 馬捷, 包霞 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業(yè)公司