一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液制造技术

本发明专利技术公开了一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其组分组成中至少含有以下重量百分数的组分：羧甲基羟丙基瓜胶0.2～0.6％，粘土稳定剂0.1%～0.4%，助排剂0.2%～0.4%，交联剂0.2%～0.4%，流变调节剂0.1%～0.3%，pH调节剂，pH调节剂量为使压裂液的pH保持在10～12；余量为水。所述流变调节剂选自尿素、硫脲。本发明专利技术通过加入流变调节剂，控制羧甲基羟丙基瓜胶与有机锆交联剂的交联速率，可以提高锆冻胶压裂液在高剪切下的稳定性能。本发明专利技术的耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，使用浓度低，可耐高剪切，悬砂性能好，使用温度小于170℃。

A kind of shear low concentration melon gum zirconium gel fracturing fluid

The invention discloses a shear low concentration melon gum zirconium gel fracturing fluid, which contains at least the components of the following weight percentage: CARBOXYMETHYL HYDROXYPROPYL melon gum 0.2 ~ 0.6%, clay stabilizer 0.1% ~ 0.4%, drainage agent 0.2% ~ 0.4%, crosslinking agent 0.2% to 0.4%, rheological modifier 0.1% to 0.3%, pH regulator, pH regulation The dosage is to keep the pH of fracturing fluid at 10~12, and the remaining amount is water. The rheology regulator is selected from urea and thiourea. By adding the rheological modifier, the crosslinking rate of CARBOXYMETHYL HYDROXYPROPYL melon gum and organic zirconium crosslinker can be controlled, and the stability of the Zr gel fracturing fluid under high shear can be improved. The shear resistant and low concentration guar gum zirconium gel fracturing fluid has low concentration, high shear resistance, good sand suspension performance, and the service temperature is less than 170 degrees Celsius.

【技术实现步骤摘要】
一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液
本专利技术涉及一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，可用做油田开发中水力压裂增产措施的工作液。
技术介绍
水力压裂是利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘液体(压裂液)泵入井内，在井底憋起高压，当该压力克服井壁附近地应力达到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。继续注入带有支撑剂的压裂液，裂缝继续延伸，支撑剂在裂缝中充填。停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够长、有一定导流能力的填砂裂缝。油气井的水力压裂增产技术是改造油气层的有效方法，是油气井、水井增产、增注的有效措施。此技术已经积累了50多年的经验，被广泛应用于油田勘探开发中。目前应用最广泛的压裂液体系是以瓜胶及其衍生物为增稠剂的压裂液体系，通过增稠剂与交联剂交联形成冻胶，携带支撑剂进入人工裂缝。该体系具有成本低、交联稳定性好、交联可控、耐温性好、现场施工简单、系统配套完善等特点。常规的瓜胶压裂液在压裂施工过程中会在裂缝中和裂缝壁面残留大量残渣，造成储层伤害，导致地层渗流能力降低和产能下降，直接影响压裂效果。降低增稠剂用量将减少进入地层的固相物质含量，可有效降低压裂液滤液和残渣对裂缝及储层的伤害。但降低瓜尔胶浓度又会遇到压裂液成胶和耐温、抗剪切不稳定，导致冻胶体系黏弹性降低、支撑剂沉降的问题。瓜胶是一种天然半乳甘露聚糖，属于非离子型高分子，相对分子质量约200×104。在结构上，以β-1,4键相互连接的D-甘露糖单元为主链，不均匀地在主链的一些D-甘露糖单元的C6位上再连接了单个D-半乳糖(β-1,6键)为支链，其半乳糖与甘露糖之比约为1∶1.8。目前用于压裂的瓜胶增稠剂包括：羟丙基瓜胶(HPG)、羧甲基瓜胶(CMG)和羧甲基羟丙基瓜胶(CMHPG)，其使用浓度一般在0.2～0.8％。常用交联剂包括硼类交联剂和过渡金属交联剂。硼类交联剂主要包括硼砂、硼酸，及硼与络合剂组成的混合物等，其主要特点是交联可逆、耐高剪切，主要缺点是不耐高温(一般使用温度小于130℃)。过渡金属交联剂主要包括有机锆交联剂和有机钛交联剂，其主要特点是化学交联、耐高温，可以作为低浓度瓜胶压裂液的交联剂使用，但其主要问题是不耐高剪切、交联过程不可逆。美国专利US6017855提出用乳酸锆交联剂交联羧甲基瓜胶形成低浓度瓜胶压裂液的方法，所使用的羧甲基瓜胶或羧甲基羟丙基瓜胶水溶液的临界交叠浓度小于0.06％，当瓜胶浓度为0.24％时，体系耐温达到105℃。美国专利US6214773提出用羧甲基羟丙基瓜胶和有机硼钛交联剂形成压裂液的方法，压裂液体系中羧甲基羟丙基瓜胶浓度为0.12～0.48％，有机硼钛延迟交联剂浓度为0.04～1％，破胶剂0.01～2.5％，压裂液体系适用温度为50～135℃。美国专利US8034750提出用羧甲基羟丙基瓜胶与有机硼锆交联剂形成压裂液的方法，压裂液中羧甲基羟丙基瓜胶浓度为0.48％～0.60％，有机硼锆交联剂为烷氧基锆与硼酸形成的混合物，使用浓度为0.1％～0.2％，体系耐温150～170℃。中国专利CN101633840B中采用疏水改性的羧甲基羟丙基瓜胶作为增稠剂，有机锆作为交联剂，制备了可耐高温的瓜胶压裂液冻胶。其增稠剂是多烷氧基胺疏水基团接枝的羧甲基瓜胶，交联剂是四(2-羟丙基)乙二胺锆或乳酸锆，适用温度50～190℃，体系中增稠剂浓度为0.15～0.60％，该体系具有瓜胶使用浓度低、摩阻低、耐高温等特点。羧甲基羟丙基瓜胶锆冻胶压裂液具有瓜胶使用浓度低、对储层伤害小、耐温性好等特点，可以用于高温低渗透储层压裂施工，但由于其剪切不可回复的特性，通常需要在交联剂中加入硼酸。有必要提供另外一种提高羧甲基羟丙基瓜胶锆冻胶耐高剪切的方法。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供了一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液(羧甲基羟丙基瓜胶和有机锆交联剂及其他添加剂形成冻胶压裂液)，采用可释放碱的物质作为压裂液的流变调节剂，从而可有效提高羧甲基羟丙基瓜胶锆冻胶的耐高剪切性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其组分组成中至少含有以下重量百分数的组分：羧甲基羟丙基瓜胶0.2～0.6％，粘土稳定剂0.1％～0.4％，助排剂0.2％～0.4％，交联剂0.2％～0.4％，流变调节剂0.1％～0.3％，pH调节剂，pH调节剂量为使压裂液的pH保持在10～12；余量为水。除此之外，还可含有压裂液中常见的破乳剂、消泡剂、杀菌剂等添加剂。另外，在一些需要交联延迟的情况下，还可以适当地添加交联延迟剂来使交联时间延长。所述羧甲基羟丙基瓜胶为现有技术中的产品，可常规市场购买得到，本专利技术所用购自山东广浦生物科技有限公司，其羧甲基取代度大于0.15，羟丙基取代度大于0.15，含水率小于10％，0.6％水溶液表观粘度大于111mPa·s，水不溶物小于4.0％。所述粘土稳定剂选自小分子季铵盐化合物，包括四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、甲胺盐酸盐、二甲胺盐酸盐、三甲胺盐酸盐中的任一种。所述助排剂选自胜利油田工程院提供的微乳液助排剂，商品名为ME-1.该微乳液助排剂由如下质量份％配比的原料组成：双子表面活性剂20～40非离子表面活性剂3～4助表面活性剂40～60水余量。所述双子表面活性剂为乙撑基双烷基二甲基氯化铵、丙撑基双烷基二甲基氯化铵、乙撑基双烷基二甲基溴化铵或丙撑基双烷基二甲基溴化铵。所述乙撑基双烷基二甲基氯化铵、丙撑基双烷基二甲基氯化铵、乙撑基双烷基二甲基溴化铵或丙撑基双烷基二甲基溴化铵中的烷基可以是十二烷基、十四烷基、十六烷基或十八烷基的任意一种。所述非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、月桂酸单乙醇酰胺或月桂酸二乙醇酰胺。所述助表面活性剂为乙醇、正丙醇、异丙醇或异丁醇。该微乳液助排剂的制备方法按如下步骤进行：a.先将10～20质量份水加入反应器中，再将40～60质量份的助表面活性剂加入水中，室温下搅拌至完全溶解；b.取20～40质量份双子表面活性剂及3～4质量份非离子表面活性剂依次加入反应器中，补充水至反应器内混合物为100质量份，室温下搅拌均匀，得产品。所述交联剂选自有机锆交联剂或水基锆交联剂，有机锆交联剂包括四(正丙基)锆酸酯、四(三乙醇胺)锆酸酯、四乳酸锆酸酯、乳酸三(三乙醇胺)锆酸酯。所述水基锆交联剂，是由无机锆盐与羟基羧酸盐反应形成的络合物，其中，无机锆盐选自氧氯化锆或四氯化锆，羟基羧酸盐选自乳酸钠、乳酸铵、乳酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸铵、柠檬酸钾、天冬氨酸钠、酒石酸钠、酒石酸钾等；制备时，无机锆盐与羟基羧酸盐在水中混合均匀，再添加多羟基化合物(如丙三醇)，60～80℃条件下加热2h后制得。所述流变调节剂选自可以延迟释放碱的化合物，包括尿素、硫脲。所述pH调节剂选自碱性化合物，包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾。所述杀菌剂选自可以抑制压裂液中细菌生长的化合物，包括甲醛、乙醛、戊二醛。所述交联延迟剂选自碳酸氢钾、碳酸氢钠。所述耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液的制备方法为：将各组分混合，混匀，即得。本专利技术的耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，通过加入流变调节剂，在压裂液体系中控制羧甲基羟丙基瓜胶与有机锆交联剂的交联速率，可以提高锆冻胶压裂液在高剪切下的稳定性能。本专利技术的耐剪切低浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其特征在于：其组分组成中至少含有以下重量百分数的组分：羧甲基羟丙基瓜胶0.2～0.6％，粘土稳定剂0.1％～0.4％，助排剂0.2％～0.4％，交联剂0.2％～0.4％，流变调节剂0.1％～0.3％，pH调节剂，pH调节剂量为使压裂液的pH保持在10～12；余量为水；所述粘土稳定剂选自四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、甲胺盐酸盐、二甲胺盐酸盐、三甲胺盐酸盐中的任一种；所述助排剂选自微乳液助排剂；所述交联剂选自有机锆交联剂或水基锆交联剂；所述流变调节剂选自尿素、硫脲；所述pH调节剂选自碱性化合物。

【技术特征摘要】
1.一种耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其特征在于：其组分组成中至少含有以下重量百分数的组分：羧甲基羟丙基瓜胶0.2～0.6％，粘土稳定剂0.1％～0.4％，助排剂0.2％～0.4％，交联剂0.2％～0.4％，流变调节剂0.1％～0.3％，pH调节剂，pH调节剂量为使压裂液的pH保持在10～12；余量为水；所述粘土稳定剂选自四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、甲胺盐酸盐、二甲胺盐酸盐、三甲胺盐酸盐中的任一种；所述助排剂选自微乳液助排剂；所述交联剂选自有机锆交联剂或水基锆交联剂；所述流变调节剂选自尿素、硫脲；所述pH调节剂选自碱性化合物。2.根据权利要求1所述的耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其特征在于：组分中还含有破乳剂、消泡剂、杀菌剂或/和交联延迟剂。3.根据权利要求2所述的耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其特征在于：是由以下重量百分数的组分组成的：羧甲基羟丙基瓜胶0.2～0.6％，粘土稳定剂0.1％～0.4％，助排剂0.2％～0.4％，交联剂0.2％～0.4％，流变调节剂0.1％～0.3％，杀菌剂0.05～0.2％，pH调节剂，pH调节剂量为使压裂液的pH保持在10～12；余量为水。4.根据权利要求1～3中任一项所述的耐剪切低浓度瓜胶锆冻胶压裂液，其特征在于：所述羧甲基羟丙基瓜胶，羧甲基取代度大于0.15，羟丙基取代度大于0.15，含水率小于10％，0.6％水溶液表观粘度大于111mPa·s，水不溶物小于4.0％。5.根据权利要求1～3中任一项所述的耐剪切低浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，宋李煜，肖春金，陈磊，刘霜，陈培胜，王丹，郁登郎，张子麟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11