可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液及其配制方法技术

本发明专利技术公开了一种可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液及其配制方法，其组分及含量如下：稠化剂0.4～0.8wt％；辅助增效剂0.3～0.6wt％；活化剂0.2～0.4wt％；金属离子稳定剂0.2～0.4wt％；温度稳定剂0.3～0.4wt％；其余组分为海水。本发明专利技术具有以下有益效果：该压裂液体系使用水溶性多元共聚物作为稠化剂，在高矿化度海水中能够快速溶胀，并通过与辅助增效剂之间的协同作用(非交联作用)而形成具有强大空间结构的低粘度高弹性流体，表观黏度大于20mPa·s就具有良好的携砂能力，配制的压裂液不受细菌侵蚀，具有耐盐、耐温抗剪切性能好、低伤害、清洁无残渣等特征，并且可采用海水进行批配和连续混配，能够显著降低海上压裂施工成本，提高压裂施工效率和储层增产效果。

High temperature resistant seawater based polymer fracturing fluid with continuous mixing and its preparation method

The invention discloses a continuous mixing high temperature seawater based polymer fracturing fluid distribution and its preparation method, its composition and content are as follows: thickening agent 0.4 ~ 0.8wt%; auxiliary synergist 0.3 ~ 0.6wt% 0.2 ~ 0.4wt%; activator; metal ion stabilizer 0.2 ~ 0.4wt%; temperature stabilizer 0.3 ~ 0.4wt%; the other group into the sea. The invention has the advantages that the fracturing fluid system using water soluble copolymer as thickener, can fast swelling in high salinity waters, and with the synergistic effect between auxiliary synergist (non crosslinking effect) and the formation of low viscosity and high elastic fluid has strong spatial structure, the apparent viscosity is greater than 20mPa s has good carrying capacity, the fracturing fluid was formulated by bacteria erosion, with salt resistance, temperature resistance and shearing resistance, low damage, clean without residue and other features, and can be used for batch and continuous seawater mixing, can significantly reduce the cost of offshore fracturing, fracturing to improve construction efficiency and the reservoir stimulation effect.

【技术实现步骤摘要】
可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液及其配制方法
本专利技术涉及油气藏增产
，具体涉及一种可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液及其配制方法。
技术介绍
随着优质油气储量的开发，可采、易采储量的不断减少，油气开发的重点逐步从高渗向低渗、从陆地向海洋转移，适合海洋油气开采的压裂工艺技术已成国内外学者研究的热点之一。海水中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子含量很高，而目前在压裂施工中使用的压裂液对离子敏感，性能下降无法满足施工需求，因此研究海水基压裂液是解决海上压裂技术难题并降低海上压裂施工成本的关键。国外大量的研究表明，硼交联海水基压裂液体系耐温能力可以达到120℃但残渣含量高，而海水基粘弹性表面活性剂(VES)类清洁压裂液低伤害方面具有独特优势，但耐温性能不理想。国内的主要研究集中于后者，其耐温也不超过90℃，近年来国内也在合成聚合物类海水基压裂液体系上做了不少研究和尝试，但在压裂液的抗温抗盐性能以及残渣伤害方面有突出优势的也未见有报道。低伤害海水基压裂液研究的难点体现在：第一，海水中含有大量无机盐，矿化度可达到40000ppm甚至更高，能够采用海水配制并且性能稳定的压裂液体系很少；第二，海水中含有的大量有机质和腐生菌容易使天然胍胶类压裂液腐坏变质；第三，很多合成低分子聚合物类压裂液解决了耐盐性的问题，但其残渣以及交联带来的伤害未得到根本解决；第四，由于特定水质环境的影响，压裂液耐温耐剪切性能的提高是难点也是重点之一。目前，国内外对海水基压裂液进行的研究也取得了一些成果，如申请号为CN201110357133的专利技术专利《海水基油气井压裂液》、申请号为CN201110361941的《海水基压裂液及其制备方法》、申请号为CN201310254620的《海水基压裂液》、申请号为CN201410028371的《一种低伤害海水基加重压裂液》、申请号为CN201510651589的《一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法》。上述成果中，多数是采用瓜尔胶作为稠化剂，一般的瓜尔胶压裂液对海水离子非常敏感，存在如前所述的各种问题，有个别采用的合成聚合物作为稠化剂，但全都需要依靠金属交联剂进行交联形成冻胶才能达到良好的抗温和携砂性能，但是交联作用也会引入和增大压裂液残渣残留，难以实现清洁环保的效果，其次，包括上述成果在内的现有的压裂液体系，很少有能采用海水实现连续混配并且抗高温性能优良的压裂液。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有海水基压裂液体系存在的不足和局限性，提供一种可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液及其配制方法，为此，本公司在原有产品基础上，通过压裂液添加剂优选及配方优化研究，形成了一种海水基压裂液，该压裂液可直接采用海水进行批配和连续混配，能够很好地满足海上压裂施工技术要求，大幅度降低海上压裂施工成本、提高施工效率，还能明显降低压裂液对地层伤害，提高储层改造效果。该压裂液不受细菌侵蚀，耐盐、耐温、抗剪切性能好，并且对地层伤害小，能够显著降低海上压裂施工成本，提高压裂施工效率和储层改造效果。为达到以上技术目的，本专利技术提供一种可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液，主要利用一种耐盐、耐高矿化度的水溶性聚合物为稠化剂，形成的溶液是一种具有强大空间结构的流体，具有优良的耐温抗剪切性能，流体与辅助增效剂、金属离子稳定剂、温度稳定剂以及海水混配形成海水基压裂液体系，能够充分利用海水资源，降低海上压裂对淡水资源的依赖性，从而大幅度降低施工成本。可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液的组分及各组分含量的重量比如下：稠化剂0.3～0.8wt％；辅助增效剂0.3～0.6wt％；金属离子稳定剂0.2～0.4wt％；温度稳定剂0.3～0.4wt％；活化剂0.2～0.4wt％；其余组分为海水。所述稠化剂为一种水溶性多元共聚物，产品名称为清洁压裂液用稠化剂，产品代号为BCG-1，由成都佰椿石油科技有限公司生产，工业品。BCG-1是采用丙烯酸2～5wt％、丙烯酰胺10～15wt％、n烷基二甲基烯丙基氯化铵(其中n指12、14、16、18)0.8～1.0wt％以及阴离子型不饱和单体(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS、甲基丙烯酸钠盐等)1～3wt％等功能单体在一定条件下共聚而成的，分子中引入了疏水基团、耐温、耐盐基团，在水溶液中通过疏水基团之间的作用发生分子自缔合形成可逆的空间结构，提高耐温耐盐性能。稠化剂分子量在60～100万之间，最佳使用浓度为0.4～0.6wt％。所述辅助增效剂是一种表面活性剂，产品名称为清洁压裂液用稠化辅剂，产品代号为B-55，由成都佰椿石油科技有限公司生产，工业品。B-55是以十六烷基二甲基叔胺16～18wt％、正十八醇22～27wt％和硫酸二甲酯15～20wt％为主料，以二甲苯为溶剂，以偶氮二异丁腈做催化剂在一定温度下反应制成粗产品后，再经过后处理得到的，最佳使用浓度为0.4～0.5wt％。目前所使用的常规的胍胶和低分子聚合物压裂液需要通过与金属交联剂(锆、钛、硼等)的交联作用形成高粘度的冻胶来达到压裂液抗温和携砂的性能要求，但是交联技术的不可控性(交联条件受限、延迟时间很难控制)、交联技术带来的压裂液高摩阻、抗剪切性能差以及附加伤害等问题不容忽视也很难解决。所述的辅助增效剂B-55与金属交联剂的作用机理完全不同，B-55与所述的稠化剂溶液混合后，能够自动缔合到溶液分子的疏水微区内，并与稠化剂分子链发生协同增效作用(通过氢键、范德华力、缔合作用等将稠化剂分子、稠化剂与辅助增效剂分子连接起来)，形成具有强大空间结构的弱凝胶(并非交联冻胶)，其表观黏度及结构强度显著提高，实现压裂液的粘弹性携砂，并且基本不会产生残留，保持压裂液清洁特性。所述金属离子稳定剂为有机羧酸盐混合物，产品名称为金属离子稳定剂，产品代号为BCG-5，由成都佰椿石油科技有限公司生产，工业品。BCG-5是为解决海水的高矿化度和复杂离子对压裂液影响而研发和生产的，它是以葡萄糖酸钠10～15wt％、二亚乙基三胺五乙酸钠3～4wt％、柠檬酸铵8～10wt％及甲醇15～20wt％为主要原料，以51～64wt％的清水为辅料，在一定温度下溶解、混合搅拌而成。由于海水中由于存在高价/变价金属离子，BCG-5的加入对这些离子具有很强的螯合作用，有效消除对压裂液性能的影响，同时也能降低或减少由于高温或pH值升高而产生的沉淀(如Ca(OH)2，Mg(OH)2，Fe(OH)3等)，降低对地层的伤害。通过优化实验，BCG-5的加量为0.4wt％时效果趋于稳定。所述温度稳定剂为30wt％的硫代硫酸钠、硫代硫酸铵的混合水溶液，其中硫代硫酸钠、硫代硫酸铵的质量比为1：1。温度稳定剂的加入可以去除溶液中的溶解氧，有效减少高温条件下稠化剂分子的氧化降解及断链作用，从而显著提高压裂液的热稳定性；所述活化剂为椰油基甜菜碱、n烷基糖苷中的一种，其中n为8～16的整数；活化剂的加入能够增强稠化剂分子间、稠化剂与辅助增效剂分子间的协调作用效果，提高溶液的空间网状结构强度。本专利技术还提供的一种低伤害海水基清洁压裂液配制方法，内容和步骤如下：(1)室内配制方法：1)压裂液基液的室内配制：向waring混调器(waring混调器为配制压裂液的一种实验仪器)或同类仪器中加本文档来自技高网...

【技术保护点】
可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液，其特征在于，其组分及各组分含量的重量比如下：稠化剂0.4～0.8wt％；辅助增效剂0.3～0.6wt％；活化剂0.2～0.4wt％；金属离子稳定剂0.2～0.4wt％；温度稳定剂0.3～0.4wt％；其余组分为海水；所述稠化剂为一种水溶性多元共聚物，产品名称为清洁压裂液用稠化剂，产品代号为BCG‑1，由成都佰椿石油科技有限公司生产；BCG‑1是采用丙烯酸2～5wt％、丙烯酰胺10～15wt％、n烷基二甲基烯丙基氯化铵0.8～1.0wt％以及阴离子型不饱和单体1～3wt％等功能单体在一定条件下共聚而成的，分子中引入了疏水基团、耐温、耐盐基团，在水溶液中通过疏水基团之间的作用发生分子自缔合形成可逆的空间结构，提高耐温耐盐性能；稠化剂分子量在60～100万之间，最佳使用浓度为0.4～0.6wt％；所述辅助增效剂为一种表面活性剂，产品名称为稠化辅剂，产品代号为B‑55，由成都佰椿石油科技有限公司生产；B‑55是以十六烷基二甲基叔胺16～18wt％、正十八醇22～27wt％和硫酸二甲酯15～20wt％为主料，以二甲苯为溶剂，以偶氮二异丁腈做催化剂制得；所述金属离子稳定剂为有机羧酸盐混合物，产品名称为金属离子稳定剂，产品代号为BCG‑5，由成都佰椿石油科技有限公司生产；BCG‑5是以葡萄糖酸钠10～15wt％、二亚乙基三胺五乙酸钠3～4wt％、柠檬酸铵8～10wt％及甲醇15～20wt％为主要原料，以51～64wt％的清水为辅料制成；所述的活化剂为椰油基甜菜碱、n烷基糖苷中的一种，其中n为8～16的整数；所述温度稳定剂为30wt％的硫代硫酸钠、硫代硫酸铵的混合水溶液，其中硫代硫酸钠、硫代硫酸铵的质量比为1：1。...

【技术特征摘要】
1.可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液，其特征在于，其组分及各组分含量的重量比如下：稠化剂0.4～0.8wt％；辅助增效剂0.3～0.6wt％；活化剂0.2～0.4wt％；金属离子稳定剂0.2～0.4wt％；温度稳定剂0.3～0.4wt％；其余组分为海水；所述稠化剂为一种水溶性多元共聚物，产品名称为清洁压裂液用稠化剂，产品代号为BCG-1，由成都佰椿石油科技有限公司生产；BCG-1是采用丙烯酸2～5wt％、丙烯酰胺10～15wt％、n烷基二甲基烯丙基氯化铵0.8～1.0wt％以及阴离子型不饱和单体1～3wt％等功能单体在一定条件下共聚而成的，分子中引入了疏水基团、耐温、耐盐基团，在水溶液中通过疏水基团之间的作用发生分子自缔合形成可逆的空间结构，提高耐温耐盐性能；稠化剂分子量在60～100万之间，最佳使用浓度为0.4～0.6wt％；所述辅助增效剂为一种表面活性剂，产品名称为稠化辅剂，产品代号为B-55，由成都佰椿石油科技有限公司生产；B-55是以十六烷基二甲基叔胺16～18wt％、正十八醇22～27wt％和硫酸二甲酯15～20wt％为主料，以二甲苯为溶剂，以偶氮二异丁腈做催化剂制得；所述金属离子稳定剂为有机羧酸盐混合物，产品名称为金属离子稳定剂，产品代号为BCG-5，由成都佰椿石油科技有限公司生产；BCG-5是以葡萄糖酸钠10～15wt％、二亚乙基三胺五乙酸钠3～4wt％、柠檬酸铵8～10wt％及甲醇15～20wt％为主要原料，以51～64wt％的清水为辅料制成；所述的活化剂为椰油基甜菜碱、n烷基糖苷中的一种，其中n为8～16的整数；所述温度稳定剂为30wt％的硫代硫酸钠、硫代硫酸铵的混合水溶液，其中硫代硫酸钠、硫代硫酸铵的质量比为1：1。2.根据权利要求1所述的可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液，其特征在于，n烷基二甲基烯丙基氯化铵的n数量为12、14、16、18中的一种。3.根据权利要求1所述的可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液，其特征在于，不饱和单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS、甲基丙烯酸钠盐。4.根据权利要求1所述的可连续混配的抗高温海水基聚合物压裂液，其特征在于，辅助增效剂的最佳使用浓度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘通义，陈光杰，谭坤，林波，魏俊，戴秀兰，
申请(专利权)人：西南石油大学，成都佰椿石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51