一種高密度壓裂液及增大壓裂液靜液柱壓力的方法
【專利摘要】本發明涉及儲層壓裂施工中一種高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液及采用該壓裂液增大壓裂液靜液柱壓力的方法，其高密度壓裂液各組分的質量百分比為：稠化劑0.45~0.58%，加重劑25~45%，促進劑0.4~0.5%，粘土穩定劑0.3~0.5%，助排劑0.3~0.5%，交聯劑0.1~0.3%，pH調節劑0.04~0.06%，延遲破膠劑0.005~0.01%，余量為水，所述加重劑為硝酸鈉，所述稠化劑為羧甲基羥丙基胍膠。本發明采用硝酸鈉進行加重，具有成本低、與羧甲基羥丙基胍膠壓裂液配伍性好，配制而成的壓裂液在常溫下密度最高可達1.36g/cm3，并且壓裂液具有延遲交聯、摩阻低、耐溫和抗剪切性能好、對儲層傷害低等優點，能夠滿足180℃以內地層溫度的深井、超深井壓裂攜砂要求，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種高密度壓裂液及增大壓裂液靜液柱壓力的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油開采中的儲層壓裂改造【技術領域】，特別涉及一種高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液及采用該壓裂液增大壓裂液靜液柱壓力的方法。
【背景技術】
[0002]隨著勘探開發的不斷深入，油氣資源越來越向深層致密方向發展，深井、超深井越來越多。這類深井、超深井不僅儲層滲透性較差而且溫度大多可能達到150°C以上。應用羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系在滿足耐溫攜砂性能的同時還可以大大降低壓裂液殘渣對儲層的傷害程度，其殘渣含量通常只有常規羥丙基胍膠壓裂液的1/3~1/2，因此有助于提高壓裂效果。
[0003]但是羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系在深井、超深井應用過程中也面臨井口施工壓力較高的問題。為了提高深層致密儲層動用程度和壓裂效果，在進行大排量大砂量施工時井口施工壓力通常達到8(T90MPa甚至會超過lOOMPa。長時間的高壓施工會對壓裂設備提出更高要求，施工過程中容易出現設備故障而直接影響施工安全和施工成功率。
[0004]壓裂施工時 ，井口施工壓力:(1)
式中:PS——井口施工壓力，MPa ；PB——地層破裂壓力，MPa ；Pf——壓裂液摩擦阻力，MPa ；PH——壓裂液靜液柱壓力，MPa。
[0005]地層破裂壓力主要是由地層巖石的力學特性決定的，是客觀存在，因此從式(I)可以看出:要想減小壓裂施工時井口施工壓力可以通過減小壓裂液的摩擦阻力和增大壓裂液的靜液柱壓力來實現。其中，通過增加壓裂靜液柱壓力來降低地面施工壓力是一種有效的途徑之一。
[0006]壓裂液靜液柱壓力:(2)
式中:一壓裂液密度，g/cm3 ;H—壓裂儲層深度，m。
[0007]從式(2)可以看出:增加壓裂液的密度可以提高壓裂液的靜液柱壓力。壓裂液密度每提高0.lg/cm3，井筒中壓裂液靜液柱壓力每千米可以提高近IMPa。例如對于5000m的井來說，壓裂液密度如果提高0.2^0.3g/cm3，壓裂液靜液柱壓力就增加l(Tl5MPa，那么地面施工壓力就減少l(Tl5MPa，就將大大降低這類深井、超深井施工難度。
[0008]目前國內發明專利200610090681.0 (高密度壓裂液)提出可以采用NaCl、NaBr或者上述兩者的混合物來加重常規羥丙基胍膠壓裂液、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液等壓裂液體系。但是NaCl加重壓裂液密度偏低，最大加重壓裂液密度僅1.1 g/cm3，對于深井、超深井地面施工壓力降低程度有限。而NaBr加重壓裂液效果明顯,最大加重密度達3.2g/cm3,但是NaBr價格昂貴，并且具有毒性，容易對人體和環境造成傷害。因此需要優選價格適宜、加重密度效果較好的加重劑來開發一種高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液配方。
【發明內容】
[0009]本發明針對現有技術中儲層壓裂施工壓力高的問題，提供一種高密度壓裂液，以增加壓裂施工中靜液柱壓力從而減小井口施工壓力，提高施工的全安性和成功率。
[0010]本發明的目的是這樣實現的，一種高密度壓裂液，其各組分的質量百分比為:稠化劑0.45~0.58%，加重劑25~45%，促進劑0.4~0.5%，粘土穩定劑0.3~0.5%，助排劑0.3~0.5%，交聯劑0.1~0.3%，pH調節劑0.04、.06%,延遲破膠劑0.005、.01%,余量為水，所述加重劑為硝酸鈉，所述稠化劑為羧甲基羥丙基胍膠。
[0011]本發明采用硝酸鈉進行加重，具有成本低、與羧甲基羥丙基胍膠壓裂液配伍性好，配制而成的壓裂液在常溫下密度最高可達1.36g/cm3,并且壓裂液具有延遲交聯、摩阻低、耐溫和抗剪切性能好、對儲層傷害低等優點，能夠滿足180°C以內地層溫度的深井、超深井壓裂攜砂要求，具有廣闊的應用前景。
[0012]進一步優選的，所述促進劑為氫氧化鈉、三乙醇胺和四甲基氫氧化銨的混合物。
[0013]再一步優選的，所述交聯劑為有機鋯交聯劑。
[0014]又一步優選的，所述pH調節劑為檸檬酸。
[0015]采用上述配方的壓裂液具有如下性能優點:
(1)壓裂液密度在1.2~1.36g/cm3可調；
(2)壓裂液耐溫在1 20°C~180°C可調；
(3)壓裂液耐溫抗剪切性能好，在120°C^180^,1708^1條件下連續剪切2小時，粘度保持在80mPa.s以上，具有較好的攜砂性能。
[0016]為實現本發明的目的，本發明還提供一種采用上述壓裂液進行儲層壓裂施工時增大壓裂液靜液柱壓力的方法，以減小施工時井口施加的壓力。主要包括如下過程:
(O配制基液:通過壓裂液配液車配制基液，并注入到配液大罐中，在循環條件下加入水、加重劑和pH調節劑，調整pH值為5.5-6.5，攪拌至完全溶解后加入稠化劑、促進劑、助排劑、粘土穩定劑，調整PH值為10.5-11.5，得到粘度大于60mPa.s的基液，使胍膠分子鏈得到充分溶脹；
(2)交聯壓裂液:通過交聯泵添加交聯劑，形成挑掛性能好的交聯壓裂液，交聯的同時全程均勻加入延遲膠囊破膠劑。
【具體實施方式】
[0017]下面結合【具體實施方式】，對本發明做進一步詳細說明。
[0018]實施例1
一種高密度壓裂液，各組分重量百分比為:0.45%羧甲基羥丙基胍膠；25%硝酸鈉加重劑，0.4%促進劑，0.3%粘土穩定劑，0.3%助排劑，0.2%有機鋯交聯劑，0.05%檸檬酸，0.005%延遲破膠劑，余量為水，各組分重量百分比之和為百分之百，最終壓裂液的密度為1.2019
/ 3
g/cm ο
[0019]實施例2
一種高密度壓裂液，各組分重量百分比為:0.5%羧甲基羥丙基胍膠，40%硝酸鈉加重劑，0.5%促進劑，0.3%粘土穩定劑，0.3%助排劑，0.2%有機鋯交聯劑，0.06%pH檸檬酸，
0.008%延遲破膠劑，余量為水，各組分重量百分比之和為百分之百，最終壓裂液的密度為
1.3122 g/cm3
實施例3一種高密度壓裂液，各組分重量百分比為:0.58%羧甲基羥丙基胍膠；45%硝酸鈉加重劑，0.4%促進劑，0.3%粘土穩定劑，0.3%助排劑，0.2%有機鋯交聯劑，0.06%pH檸檬酸，
0.01%延遲破膠劑，余量為水，各組分重量百分比之和為百分之百。液體密度為1.3605 g/cm3
下面以XW3井段為例具體說明采用本發明的高密度壓裂液進行壓裂施工時增大壓裂液靜液柱壓力的方法。
[0020]XW3井壓裂井段為:儲層深度為5045.5065.2m，儲層滲透率
0.1~0.55 X 10_3 μ m2，地層溫度166°C。按照油管下深3500m,施工排量5.0mVmin,加砂53m3設計，若未加重 羧甲基羥丙基胍膠壓裂液，預計地面施工壓力將達94MPa，在高壓條件下進行長時間加砂無論對于設備安全運行還是施工排量等
措施調整都提出了極大的考驗。為了降低地面施工壓力，提高施工成功性，采用本發明的高密度羧甲基羥丙基胍膠壓裂液進行壓裂施工以增大壓裂液靜液柱壓力。壓裂液配方:
0.58%羧甲基羥丙基胍膠+45%硝酸鈉加重劑+0.3%粘土穩定劑+0.3%助排劑+0.4%促進劑+0.06%pH調節劑+0.2%交聯劑+0.01%延遲破膠劑。
[0021 ] 施工步驟如下:(I)通過壓裂液配液車配制基液，并注入到配液大罐中，在循環條件下加入水45%硝酸鈉加重劑和0.06%pH調節劑，調整pH值至6.5，攪拌溶解完全后加入
0.58%稠化劑、0.4%促進劑、0.3%助排劑、0.3%粘土穩定劑至攪拌均勻，確定最佳交聯pH值
11.0 ; (2)通過交聯泵添加0.2%有機鋯交聯劑，形成挑掛性能好的交聯壓裂液，同時全程加入0.01%延遲膠囊破膠劑。
[0022]該井實際施工時施工排量5.0mVmin,實際施工最高壓力為81MPa，順利完成加砂53m3的設計要求，比預計采用常規胍膠施工壓力下降13 MPa。通過應用高密度羧甲基壓裂液增大了壓裂液靜液柱壓力，從而有效降低了地面施工壓力，為壓裂施工安全和成功提供了保障，拓寬了羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系在深井、超深井的應用。
[0023]本發明并不局限于上述實施例，凡是在本發明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發明保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種高密度壓裂液，其特征在于，其各組分的質量百分比為:稠化劑0.45、.58%，加重劑25~45%，促進劑0.4~0.5%，粘土穩定劑0.3~0.5%，助排劑0.3~0.5%，交聯劑0.1~0.3%，pH調節劑0.04、.06%,延遲破膠劑0.005、.01%,余量為水，所述加重劑為硝酸鈉，所述稠化劑為羧甲基羥丙基胍膠。
2.根據權利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于，所述促進劑為氫氧化鈉、三乙醇胺和四甲基氫氧化銨的混合物。
3.根據權利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于，所述交聯劑為有機鋯交聯劑。
4.根據權利要求1所述的高密度壓裂液，其特征在于，所述pH調節劑為檸檬酸。
5.一種采用權利要求1一4中任意項所述的壓裂液增大壓裂液靜液柱壓力的方法，其特征在于，包括如下過程: (O配制基液:通過壓裂液配液車配制基液，并注入到配液大罐中，在循環條件下加入水、加重劑和pH調節劑，調整pH值為5.5-6.5，攪拌至完全溶解后加入稠化劑、促進劑、助排劑、粘土穩定劑，調整PH值為10.5-11.5，得到粘度大于60mPa.s的基液，使胍膠分子鏈得到充分溶脹； (2)交聯壓裂液:通過交聯泵添加交聯劑，形成挑掛性能好的交聯壓裂液，交聯的同時全程均勻加入延遲膠囊破膠劑。
【文檔編號】C09K8/68GK103980875SQ201410212694
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】李升芳, 金智榮, 殷玉平, 李太偉, 張華麗, 王進濤 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蘇油田分公司