一种利用高矿化度地层水配制的压裂液及其制备方法

摘要

一种利用高矿化度地层水配制的压裂液及其制备方法，属于油田化学技术领域。针对现有技术存在的不足，提供一种利用高矿化度地层水配制的压裂液，由基液和交联剂组成，交联剂质量分数为1～5%，余量为基液；基液为：羟丙基瓜尔胶0.2～0.4%，破乳助排剂0.1～0.5%，杀菌剂0.01～0.5%，保护剂0.01～5%，ph调节剂0.01～5%，余量为地层水，其矿化度10000mg/L～100000mg/L；保护剂为1,2-二氨基环己烷的水溶液，其溶质与溶剂质量比为1:2。该压裂液可利用矿化度10000mg/L～100000mg/L的地层水，节约了配液用水。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高矿化度底层水配制的压裂液，属于油田化学技术领域。

背景技术

水力压裂自1947年在美国试验成功至今半个多世纪，是广泛应用的油气井增产措施，尤其是低渗透油气田开采过程中必不可少的增产措施之一。通过水利压裂可改善井底附近的渗流条件，提高油井产能。在我国各大油田中应用非常广泛。水利压裂采用的压裂液分为三类，分别是常规水基冻胶压裂液、合成高分子聚合物压裂液和海水基压裂液。

其中常规水基冻胶压裂液由地表水、植物胶增稠剂、交联剂和其它添加剂配制而成，配制常规水基冻胶压裂液需使用大量地表水，因为当清水中矿化度较高（尤其是钙、镁含量较高）时会不同程度影响压裂液稠化水及交联型流体的性能，严重时会导致压裂液失去所需的性能，且配制用水的矿化度非常低，易引起地层粘土矿物的水化膨胀，必须添加黏土稳定剂。

合成高分子聚合物压裂液由地表水、高分子化合物及其它添加剂配制而成，其中高分子化合物作为增稠剂，压裂作业后增稠剂降解所需时间长，而且高分子化合物较植物胶增稠剂的成本高，高分子化合物配制的基液粘度高于植物胶配制的基液，不利于施工。

海水基压裂液由海水、稠化剂及其它添加剂配制而成，但是海水的平均盐度为35‰，即1kg海水中的含盐量为35000mg，而地层水的矿化度更高，随压裂区块和层位不同，地层水的矿化度可从小于10000mg/L到大于200000mg/L，而水中较高的矿化度会对植物胶增稠剂产生不利影响，导致压裂液无法达到施工要求粘度。

目前国内陆上油田油气井水力压裂大多数仍然采用以植物胶为增稠剂的水基冻胶压裂液, 植物胶是天然化合物，在自然环境中降解速度快，对环境的影响小，而且成本低廉。但是配置此类压裂液需要使用大量地表水，一般直井单次压裂用水量从几十方到几百方不等,水平井单次压裂用水量则可能超过一千方，并且很多油井在生产过程中都需要反复进行压裂作业。

1,2-二氨基环己烷是制造饲料添加剂生物素的重要中间体，也是制造高档环氧树脂固化剂的脂环多烷，更是第三代铂类抗癌药物奥沙铂的重要原料，其作为化学反应原料通过聚合反应生成新的物质或该物质的衍生产物。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能够利用1,2-二氨基环己烷和矿化度为10000mg/L～100000mg/L的地层水配制的压裂液及其制备方法。

本发明提供一种利用高矿化度地层水配制的压裂液，由基液和交联剂组成，所述交联剂质量分数为1～5%，余量为基液；

所述基液由以下质量分数的成分组成：

羟丙基瓜尔胶      0.2～0.4%，

破乳助排剂        0.1～0.5%，

杀菌剂            0.01～0.5%，

保护剂            0.01～5%，

ph调节剂          0.01～5%，

余量为地层水，所述地层水矿化度为10000mg/L～100000mg/L；

所述保护剂为1,2-二氨基环己烷的水溶液，其溶质与溶剂质量比为1:2。

所述交联剂为硼砂交联剂，按重量计将2份硼砂与100份地表水混合均匀并完全溶解得到硼砂交联剂。

所述破乳助排剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。

所述杀菌剂为甲醛、戊二醛或十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。

所述ph调节剂为按重量计将100份35%（质量分数）的盐酸与75份水混合均匀并完全溶解，得到ph调节剂。

所述交联剂与基液的质量比为1～5:90.21～98.4。

本发明还提供一种上述利用高矿化度地层水配制的压裂液制备方法，包括以下三步骤：

①边搅拌边向矿化度为10000mg/L～100000mg/L的地层水中加入质量分数为0.2～0.4%的羟丙基瓜尔胶；

②向保护剂中加入调节剂，调整保护剂的pH为8～9，将保护剂、破乳助排剂、杀菌剂依次加入步骤①中得到的混合溶液中，继续搅拌，形成基液；

③在压裂施工时，将交联剂与基液混合，形成压裂液，交联剂与基液的质量比为1～5:90.21～98.4。

本发明具有如下有益效果：

该压裂液可利用矿化度在10000mg/L～100000mg/L的地层水，节约了配液用水，制备的压裂液交联1h后，其粘度仍可以达到80mPa·s以上，可适用于地层温度为30～70℃之间的油气井压裂。

附图说明

图1为实施例1制得的压裂液的粘温曲线；

图2为实施例2制得的压裂液的粘温曲线；

图3为实施例4制得的压裂液的粘温曲线；

图4为实施例5制得的压裂液的粘温曲线。

具体实施方式

下面通过给出的具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本发明所述方法采用1,2-二氨基环己烷作为水基冻胶压裂液的配方，通过研究发现，在合适的pH值下，该物质的存在可以阻止水中高价阳离子与压裂液中其它成分反应，经过实验得出本发明所述的适合高矿化度地层水配制压裂液的配方。以下为本发明所述压裂液的具体配方及其制备的压裂液粘温曲线：

实施例1：

使用延长油田某区块地层水配制压裂液，其水中矿化度为25131mg/L。

配制方法：

配制硼砂交联剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入294kg地表水，再加入6kg硼砂搅拌或循环至完全溶解。

配制保护剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入10kg地表水，再缓慢加入5kg 1,2-二氨基环己烷混合均匀。

配制调节剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入10kg地表水，再缓慢加入7.5kg含量为35%（质量分数）的盐酸搅拌或循环混合均匀。

配制基液：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入10000kg地层水中,再慢慢加入35kg羟丙基瓜尔胶，然后依次加入30kg助排剂、10kg杀菌剂混合均匀；向15kg保护剂中加入1-17.5kg调节剂调整保护剂溶液的pH值为8，待羟丙基瓜尔胶充分溶胀后再将调整好的保护剂加入羟丙基瓜尔胶溶液中混合均匀，继续搅拌或循环30min混合均匀。

压裂施工时，在泵注基液的同时，将基液与交联剂按100：2.97的质量比混合均匀制得本发明的压裂液。该压裂液粘温性能如图1所示，经过1h后，其粘度仍达到150mPa·s以上。

实施例2：

使用矿化度为50524mg/L的地层水配制压裂液。

配制方法：

配制硼砂交联剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入156.8kg地表水，再加入3.2kg硼砂搅拌或循环至完全溶解。

配制保护剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入6kg地表水，再缓慢加入3kg 1,2-二氨基环己烷混合均匀。

配制调节剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入6kg地表水，再缓慢加入4.5kg含量为35%（质量分数）的盐酸搅拌或循环混合均匀。

配制基液：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入5000kg地层水中,再慢慢加入18kg羟丙基瓜尔胶，然后依次加入15kg助排剂、5kg杀菌剂混合均匀；向9kg保护剂中加入0.1-10.5kg调节剂调整保护剂溶液的pH值为8.2，待羟丙基瓜尔胶充分溶胀后再将调整过的保护剂加入羟丙基瓜尔胶溶液中混合均匀，继续搅拌或循环30min混合均匀。

压裂施工时，在泵注基液的同时，将基液与交联剂按100：3.16的质量比混合均匀制得本发明的压裂液。该压裂液粘温性能如图2所示，经过1h后，其粘度仍达到100mPa·s。

实施例3：

使用矿化度为84776mg/L的地层水配制压裂液。

配制方法：

配制硼砂交联剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入245kg地表水，再加入5kg硼砂搅拌或循环至完全溶解。

配制保护剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入10kg地表水，再缓慢加入5kg 1,2-二氨基环己烷混合均匀。

配制调节剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入10kg地表水，再缓慢加入7.5kg含量为35%（质量分数）的盐酸搅拌或循环混合均匀。

配制基液：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入8000kg地层水中,再慢慢加入30kg羟丙基瓜尔胶，然后依次加入25kg助排剂、10kg杀菌剂混合均匀；向15kg保护剂中加入1-17.5kg调节剂调整保护剂溶液的pH值为8.1，待羟丙基瓜尔胶充分溶胀后再将调整过的保护剂加入羟丙基瓜尔胶溶液中混合均匀，继续搅拌或循环30min混合均匀。

压裂施工时，在泵注基液的同时，将基液与交联剂按100：3.09的质量比混合均匀制得本发明的压裂液。该压裂液粘温性能如图3所示，经过1h后，其粘度仍达到100mPa·s以上。

实施例4：

参照上述配置过程，使用矿化度分别为10000mg/L、15142mg/L、38724mg/L、64314mg/L、91427mg/L、100000mg/L的地层水配置压裂液，对配置好的压裂液测试其粘温性能，可以得到类似实施例1～3的粘度曲线，经过1h后，其粘度分别达到180mPa·s、150mPa·s、100mPa·s、80mPa·s、80mPa·s、80mPa·s以上。

实施例5：

使用矿化度为50524mg/L的地层水配制不加保护剂的压裂液。

配制方法：

配制硼砂交联剂：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入156.8g地表水，再加入3.2g硼砂搅拌或循环至完全溶解。

配制基液：在带有搅拌装置或循环装置的容器中加入5000g地层水中,再慢慢加入18g羟丙基瓜尔胶，然后依次加入15g助排剂、5g杀菌剂混合均匀，待羟丙基瓜尔胶充分溶胀。

将基液与交联剂按100：3.16的质量比混合均匀制得压裂液。其粘度曲线如图4所示，此压裂液粘度在9min内粘度很快降低至50mPa·s以下，无法达到压裂液粘度要求。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。