一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、制備方法及應(yīng)用。增效劑由以下組分組成：多元醇或多羥基醛酮類4～10%；乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽2～5%；強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿0.1～1%；余量為水。制備方法包括：①按所述用量將乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽、多元醇或多羥基醛酮類依次加入水中，攪拌，控制溫度在30-50℃范圍內(nèi)，直至形成澄清透明的溶液；②將強(qiáng)堿弱酸鹽類或強(qiáng)堿（如碳酸鈉、氫氧化鈉等）溶于上述溶液中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色。本發(fā)明的增效劑在油氣田勘探中的應(yīng)用，將所述增效劑加入到壓裂液中，增效劑的用量為0.1～1重量份。可將羥丙基胍膠的使用濃度大幅度降低，減少破膠液殘渣含量，提高壓裂效果。
【專利說明】—種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、制備方法及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域，進(jìn)一步地說，是涉及一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、制備方法及應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外使用最多的壓裂液是羥丙基胍膠硼交聯(lián)體系，該體系具有成本低廉、攜砂性能優(yōu)良、破膠液粘度低、降阻性能好的特點，但存在受熱、剪切快速降解以及殘渣含量高的缺點。隨著勘探開發(fā)進(jìn)程的深入，油氣產(chǎn)層深度增加、儲層溫度升高、巖性復(fù)雜且天然裂縫發(fā)育、壓裂規(guī)模大、時間長的情況越來越多，對壓裂液性能要求也越來越高。針對高溫、天然裂縫發(fā)育井的施工，要求壓裂液必須耐高溫、抗剪切、粘度穩(wěn)定性優(yōu)良，通行的做法是提高羥丙基胍膠使用濃度，如地層溫度超過120°C，羥丙基胍膠的使用濃度多在0.5%以上，如此方能保證壓裂液具有足夠粘度和耐溫抗剪切性能，保證施工順利進(jìn)行。但羥丙基胍膠壓裂液在地層中破膠后會產(chǎn)生大量的水不溶殘渣，堵塞支撐劑滲流通道，降低裂縫導(dǎo)流能力，大大降低措施改造效果。羥丙基胍膠使用濃度越高，必然會在地層中產(chǎn)生更多的破膠殘渣，這無疑對提高增產(chǎn)效果是非常不利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑、制備方法及應(yīng)用。可在高溫條件下大幅度降低羥丙基胍膠用量、提高壓裂液耐溫性能，減少破膠液殘渣含量，提高壓裂效果。
[0004]本發(fā)明的目的之一是提供一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0005]所述增效劑按重量濃度計的以下組分:
[0006]多元醇或多羥基醛酮類4-10%
[0007]乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽2-5%
[0008]強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿0.1-1%
[0009]余量為水。
[0010]多元醇或多羥基醛酮類一抗老化劑，確保羥丙基胍膠壓裂液在高溫受熱條件下不老化，有助于交聯(lián)化學(xué)鍵的穩(wěn)定，避免因高溫、高速剪切等原因造成硼氧鍵斷裂。所述多元醇或多羥基醛酮類優(yōu)選為甘油、甘露糖、己酮糖、己醛糖。
[0011]乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽一耐溫抗剪切強(qiáng)化劑，保證壓裂液在高溫條件下具有高剪切粘度，保證壓裂液攜砂性能不隨剪切時間延長而降低；同時能夠提高壓裂液的懸砂能力，避免因支撐劑沉降形成砂橋而導(dǎo)致砂堵，有利于提高壓裂施工安全性。
[0012]強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿一一綜合協(xié)調(diào)作用，有利于增效劑長時間保存，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和有效期；所述強(qiáng)堿弱酸鹽優(yōu)選為碳酸鈉；所述強(qiáng)堿優(yōu)選為氫氧化鈉。
[0013]本發(fā)明的目的之二是提供一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑的制備方法。
[0014]包含以下步驟:
[0015]①計算所要加入的多元醇或多羥基醛酮類、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽、強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿(如碳酸鈉、氫氧化鈉等)和水的用量，先將水加入反應(yīng)釜中，將乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽加入，配成水溶液，攪拌，再加入多元醇或多羥基醛酮類，控制溫度在30-50°C范圍內(nèi)，直至形成澄清透明的溶液；
[0016]②將強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿(如碳酸鈉、氫氧化鈉等)溶于上述溶液中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色即可。
[0017]本發(fā)明的目的之三是提供所述羥丙基胍膠壓裂液增效劑在油氣田勘探中的應(yīng)用。
[0018]對于各種含有不同粘土穩(wěn)定劑、助排劑、表面活性劑、起泡劑、pH調(diào)節(jié)劑等成分的常規(guī)壓裂液配方，在其中加入0.1-1.0份重量的增效劑后，同等溫度條件下，可將羥丙基胍膠的使用濃度大幅度降低。降低羥丙基胍膠的用量，必然會減少破膠液殘渣含量，提高壓裂效果。
[0019]本發(fā)明廣泛適用于以羥丙基胍膠為稠化劑的壓裂液體系。高溫條件下，在不降低壓裂液耐溫抗剪切性能的前提下，可有效降低羥丙基胍膠使用量。按照本發(fā)明的技術(shù)方案完成產(chǎn)品生產(chǎn)后，液體性能評價可按照SY/T5107-2005中的規(guī)定執(zhí)行?，F(xiàn)場配液時增效劑的加入方法與其他添加劑等同，不增加額外的工作量和勞動強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1實施例1的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線
[0021]圖2實施例2的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線
[0022]圖3實施例3的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線
[0023]圖4實施例4的在120°C條件下剪切2h壓裂液粘度曲線

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明，所用原料均為市售。
[0025]實施例1:
[0026](I)準(zhǔn)確稱取4kg甘露糖(工業(yè)純)、5kg乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA_2Na (工業(yè)純)、
0.1kg碳酸鈉(工業(yè)純)；(2)在反應(yīng)釜中備好清水90.9kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA-2Na加入反應(yīng)釜中，控制溫度30_50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(4)將稱取的甘露糖加入反應(yīng)釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的碳酸鈉加入反應(yīng)釜中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色即可停止，制得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0027]按照配方“0.3%羥丙基胍膠+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調(diào)節(jié)劑”，配制壓裂液500mL，加入2.5mL實施例制備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；(2)配制5wt%的有機(jī)硼交聯(lián)劑(工業(yè)品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯(lián)；(3)利用旋轉(zhuǎn)粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖1所示(橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa *s左右，超過標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-1998中規(guī)定的50mPa *s，并且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0028]實施例2:
[0029](I)準(zhǔn)確稱取8kg甘油(工業(yè)純)、2kg乙二胺四乙酸(工業(yè)純)、IkgNaOH (工業(yè)純)；(2)在反應(yīng)釜中備好清水89kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸加入反應(yīng)釜中，控制溫度30-50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(4)將稱取的甘油加入反應(yīng)釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的NaOH加入反應(yīng)釜中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色即可停止，制得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0030]按照配方“0.3%HPG+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+(λ 02%pH調(diào)節(jié)劑”，配制壓裂液500mL，加入2mL實施例制備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；(2)配制5wt%的有機(jī)硼交聯(lián)劑(工業(yè)品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯(lián)；(3)利用旋轉(zhuǎn)粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖2所示(橫坐標(biāo)為時間， 縱坐標(biāo)為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa.s左右，超過標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-1998中規(guī)定的50mPa.s,并且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0031]實施例3:
[0032](I)準(zhǔn)確稱取4.5kg己酮糖(工業(yè)純)、4.5kg乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA_2Na (工業(yè)純)、0.1kg碳酸鈉(工業(yè)純)；(2)在反應(yīng)釜中備好清水90.9kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA-2Na加入反應(yīng)釜中，控制溫度30_50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；
(4)將稱取的己酮糖加入反應(yīng)釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的碳酸鈉加入反應(yīng)釜中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色即可停止，制得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0033]按照配方“0.3%羥丙基胍膠+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調(diào)節(jié)劑”，配制壓裂液500mL，加入2.5mL實施例制備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；(2)配制5wt%的有機(jī)硼交聯(lián)劑(工業(yè)品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯(lián)；(3)利用旋轉(zhuǎn)粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖3所示(橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa *s左右，超過標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-1998中規(guī)定的50mPa *s，并且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0034]實施例4:
[0035](I)準(zhǔn)確稱取6kg己醛糖(工業(yè)純)、3kg乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA_2Na (工業(yè)純)、
0.1kg碳酸鈉(工業(yè)純)；(2)在反應(yīng)釜中備好清水90.9kg ；(3)首先將稱取好的乙二胺四乙酸二鈉鹽EDTA-2Na加入反應(yīng)釜中，控制溫度30_50°C，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(4)將稱取的己醛糖加入反應(yīng)釜中，攪拌，直至形成澄清透明溶液；(5)將稱取的碳酸鈉加入反應(yīng)釜中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色即可停止，制得羥丙基胍膠壓裂液增效劑。
[0036]按照配方“0.3%羥丙基胍膠+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調(diào)節(jié)劑”，配制壓裂液500mL，加入2.5mL實施例制備的增效劑，攪拌均勻，充分溶脹2h，待用；
(2)配制5wt%的有機(jī)硼交聯(lián)劑(工業(yè)品)5mL,與10mL溶脹好的壓裂液交聯(lián)；(3)利用旋轉(zhuǎn)粘度計(如RS600)在1201^170(1條件下剪切2h，測定加入增效劑的壓裂液的耐溫抗剪切性能。曲線如圖4所示(橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為粘度)。在2h的剪切過程中，壓裂液粘度保持在200mPa *s左右，超過標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-1998中規(guī)定的50mPa *s，并且壓裂液粘度隨剪切時間延長下降幅度不大，說明增效劑提高了液體的抗老化和抗剪切降解能力。
[0037]根據(jù)SY/T5107-2005中規(guī)定的壓裂液殘渣測試方法，對實例1、實例2、實例3、實例4中的“0.3%HPG+2%防膨劑+0.5%助排劑+0.1%表活劑+0.02%pH調(diào)節(jié)劑”配方進(jìn)行測試，平均殘渣含量為140-170mg/L，該配方體系可應(yīng)用溫度達(dá)120°C的儲層。而通常情況下，應(yīng)用于120°C儲層的壓裂液，其羥丙基胍膠使用濃度多為0.5%以上，測試殘渣含量多在350mg/L以上。
[0038]通過以上對比，可以發(fā)現(xiàn)使用了增效劑的羥丙基胍膠壓裂液，在保持耐溫抗剪切性能基礎(chǔ)之上，降低了羥丙基胍膠使用量和殘渣含量，一方面降低了壓裂液成本，另一方面降低了破膠液殘渣對裂縫的傷害，有利于提高壓裂效果。
【權(quán)利要求】
1.一種羥丙基胍膠壓裂液增效劑，其特征在于包括按重量濃度計的以下組分: 多元醇或多羥基醛酮類
4-10% 乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽 2-5% 強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿
0.1-1% 余量為水。
2.如權(quán)利要求1所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑，其特征在于: 所述強(qiáng)堿弱酸鹽為碳酸鈉；所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉；所述多元醇或多羥基醛酮類為甘油、甘露糖、己酮糖、己醛糖。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑的制備方法，包含以下步驟: ①按所述用量將乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸鹽、多元醇或多羥基醛酮類依次加入水中，攪拌，控制溫度在30-50°C范圍內(nèi)，直至形成澄清透明的溶液； ②將強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)堿溶于上述溶液中，攪拌至顏色變?yōu)闇\褐色。
4.如權(quán)利要求1或2所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑在油氣田勘探中的應(yīng)用，其特征在于: 將所述的羥丙基胍膠壓裂液增效劑加入到壓裂液中，羥丙基胍膠壓裂液增效劑的用量為壓裂液的0.1~1.0重量份。
【文檔編號】C09K8/68GK104046347SQ201310078556
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】李奎東, 唐芳, 黃亞杰, 李保林, 李少明 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漢油田分公司采油工藝研究院