專利名稱：無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱呐渲品椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中壓裂增產(chǎn)措施的一種壓裂液，屬于石油開(kāi)發(fā)中壓裂施工采用的工作液。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有壓裂液配制技術(shù)主要采用植物膠(線性大分子)做增稠劑，在適宜條件下與交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)，形成高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)壓裂液粘度。這類壓裂液的破膠必須采用化學(xué)破膠劑，破壞高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低壓裂液粘度，達(dá)到破膠的目的。植物膠壓裂液的不足之處在于存在殘留物，殘留物主要來(lái)自兩方面①植物膠本身存在的水不溶物；②破膠不徹底殘留的微凝膠。殘留物對(duì)壓裂裂縫支撐帶滲透率和地層滲透率造成難以恢復(fù)的傷害，嚴(yán)重影響壓裂增產(chǎn)效果。
本發(fā)明的目的在于提供一種有效方法，即利用不飽和脂肪酸鹽和鹽水混合或脂肪酸、無(wú)機(jī)堿和鹽水混合，在鹽水中，這種脂肪酸鹽由于形成高度纏結(jié)的桿狀膠束而增加流體粘度和粘彈性，實(shí)現(xiàn)壓裂液對(duì)粘度的要求。這種壓裂液的粘度取決于膠束的性質(zhì)，通過(guò)改變膠束結(jié)構(gòu)可以破壞這種壓裂液。當(dāng)壓裂液遇到烴或被地層水稀釋時(shí)，便發(fā)生破膠，無(wú)殘留物，以解決植物膠壓裂液存在殘留物的問(wèn)題，減小殘留物對(duì)壓裂裂縫支撐帶滲透率和地層滲透率造成的傷害，提高壓裂增產(chǎn)效果。同時(shí)為壓裂液配制提供一條新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的無(wú)殘?jiān)鼔毫岩涸龀韯┻x用十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸鹽組成，輔助添加劑為水溶性無(wú)機(jī)堿和無(wú)機(jī)鹽組成，無(wú)機(jī)堿主要包括NaOH、KOH、LiOH，無(wú)機(jī)鹽主要包括NaCl、KCl、NH4Cl、NaAC(乙酸鈉)。
無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱呐渲品椒ú捎萌缦虏襟E1、增稠劑采用十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸，壓裂液的配制步驟如下A、按照增稠劑、輔助添加劑與水的重量比準(zhǔn)備好配制材料，即十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸、水溶性無(wú)機(jī)堿和無(wú)機(jī)鹽總量∶水＝1∶10～1∶50(重量比)，其中十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸、無(wú)機(jī)堿、無(wú)機(jī)鹽的摩爾比為十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸∶無(wú)機(jī)堿∶無(wú)機(jī)鹽＝1∶286∶1571～1∶8.2∶14；B、將水溶性無(wú)機(jī)堿和無(wú)機(jī)鹽在攪拌條件下加入水中，使其完全溶解，配制成基液；
C、在攪拌條件下向基液中加入十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸，攪拌至旋渦閉合，配制出無(wú)殘?jiān)鼔毫岩骸?br> 2、增稠劑采用十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽，壓裂液的配制步驟如下A、按照增稠劑、輔助添加劑與水的重量比準(zhǔn)備好配制材料，即十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽和水溶性無(wú)機(jī)鹽總量∶水＝1∶10～1∶50(重量比)，其中十八個(gè)碳原子的不飽和鹽與水溶性無(wú)機(jī)鹽的摩爾比為十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽∶水溶性無(wú)機(jī)鹽＝1∶12.6～1∶6.2B、水溶性無(wú)機(jī)鹽在攪拌條件下加入水中，使其完全溶解，配制成基液；C、攪拌條件下向基液中加入十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽，攪拌至旋渦閉合，配制出無(wú)殘?jiān)鼔毫岩骸?br> 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、不需加入任何高分子聚合物，其粘度可滿足壓裂施工的需要。
2、不需加入任何化學(xué)破膠劑，破壞膠束結(jié)構(gòu)可以破壞這種壓裂液，壓裂液的破膠存在兩種機(jī)理①壓裂液遇到地層水稀釋破膠；②壓裂液遇到烴液則破壞其帶電結(jié)構(gòu)而破膠，在對(duì)油氣井的壓裂實(shí)施時(shí)，總會(huì)遇到一種情況或兩種情況同時(shí)存在，在地層條件下可完全破膠；3、由于配制時(shí)無(wú)需加入高分子聚合物并且不需要交聯(lián)，不僅避免了高分子聚合物本身存在的水不溶物同時(shí)也完全解決了由于破膠不徹底存在微凝膠而對(duì)地層和裂縫支撐帶滲透率造成傷害；4、無(wú)殘?jiān)鼔毫岩菏腔谡硰椥员砻婊钚詣┑囊后w，壓裂液破膠后，①破膠液具有低的表面張力，易于返排，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施表明無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱姆蹬怕?94.1％)明顯高于植物膠壓裂液(40％)；②破膠液中含有一定濃度的表面活性劑，遇到原油后易形成水包油的乳化液，能夠有效降低稠油的粘度，且破膠液具有低的界面張力，油水易于分離，適用于稠油油藏的壓裂改造；5、無(wú)殘?jiān)鼔毫岩壕哂辛己玫姆琅蛐Ч?，不需另加入防膨劑?br> 6、配制工藝簡(jiǎn)單易行，可實(shí)現(xiàn)壓裂液的連續(xù)配制，有效降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11、在300mL水中加入6克NaOH和13.5克KCl，攪拌，使之充分溶解，形成無(wú)殘?jiān)鼔毫岩夯海?、在高速攪拌條件下向300mL基液中加入15克十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸，攪拌至旋渦閉合，60秒內(nèi)可形成粘度在60～150mpa.s(毫帕秒)的無(wú)殘?jiān)鼔毫岩骸?br> 實(shí)施例21、300mL水中加入12克KCl，使之充分溶解，形成無(wú)殘?jiān)鼔毫岩夯海?、在高速攪拌條件下向300mL基液中加入5克十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽，攪拌至旋渦閉合，60秒內(nèi)可形成粘度在50～160mPa.s(毫帕秒)的無(wú)殘?jiān)鼔毫岩骸?br> 針對(duì)實(shí)施例1的效果試驗(yàn)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩盒阅軠y(cè)試參照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107-1995《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)》執(zhí)行。
(1)粘溫性能(實(shí)驗(yàn)儀器是德國(guó)HAAK RV30旋轉(zhuǎn)粘度計(jì))

圖1無(wú)殘?jiān)鼔毫岩赫硿匦阅芮€表1.無(wú)殘?jiān)鼔毫岩赫硿財(cái)?shù)據(jù)表

(2)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簾岱€(wěn)定性能(實(shí)驗(yàn)儀器是德國(guó)HAAK RV30旋轉(zhuǎn)粘度計(jì))圖2無(wú)殘?jiān)鼔毫岩杭羟蟹€(wěn)定性曲線綜合分析圖2可知，無(wú)殘?jiān)鼔毫岩壕哂袃?yōu)良的熱穩(wěn)定性能。
(3)壓裂液的流變性能(實(shí)驗(yàn)儀器是德國(guó)HAAK RV30旋轉(zhuǎn)粘度計(jì))圖3無(wú)殘?jiān)鼔毫岩赫扯入S剪切速率變化曲線壓裂過(guò)程中，要求壓裂液具有高的懸?guī)е蝿┑哪芰?，及?yōu)良的抗剪切能力。圖3是無(wú)殘?jiān)鼔毫岩赫扯入S剪切速率變化的曲線。圖中有兩條曲線，分別是該壓裂液隨著剪切速率由低到高和由高到低時(shí)的粘度變化曲線，從圖中可看出上述兩條曲線幾乎重合。圖3說(shuō)明了無(wú)殘?jiān)鼔毫岩涸诮?jīng)過(guò)高剪切破壞后，粘度能夠迅速恢復(fù)，充分滿足了壓裂工藝對(duì)壓裂液流變性的要求。由于在壓裂施工時(shí)當(dāng)壓裂液通過(guò)井筒和炮眼時(shí)，處于高剪切條件下，而當(dāng)壓裂液進(jìn)入地層后在裂縫中又處于低剪切條件下，這就要求壓裂液有良好的剪切恢復(fù)性才能具有適當(dāng)?shù)恼扯葦y帶支撐劑。而無(wú)殘?jiān)鼔毫岩壕哂辛己玫募羟谢謴?fù)性，可滿足壓裂施工的需要。
(4)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱钠颇z和水化性能無(wú)需加入任何化學(xué)破膠劑即可破膠是無(wú)殘?jiān)鼔毫岩鹤铒@著特征之一。無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱钠颇z存在兩個(gè)機(jī)理與烴(油、氣)接觸或被地層水稀釋。由于壓裂井里總有一種或兩種情況存在，不需要另加破膠劑。產(chǎn)出的油、凝析油或純氣體影響壓裂液中的帶電環(huán)境，使液體破膠；在地層水的作用下，液體因稀釋降低了粘度。
我們?cè)谑覂?nèi)對(duì)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩浩颇z、水化性能進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(測(cè)試條件毛細(xì)管粘度計(jì)、表面張力儀；溫度30℃破膠時(shí)間2～5分鐘)●破膠性能a、以水稀釋破膠(水為自來(lái)水)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2無(wú)殘?jiān)鼔毫岩浩颇z液粘度和表面張力數(shù)據(jù)表

b、與烴接觸破膠，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3無(wú)殘?jiān)鼔毫岩浩颇z液粘度表

●無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簹堅(jiān)康臏y(cè)定1、與水破膠后的破膠液呈透明略帶乳白色的液體，經(jīng)30分鐘、3000轉(zhuǎn)/分鐘離心后，液體不分層，無(wú)沉淀出現(xiàn)，無(wú)固相，過(guò)濾無(wú)殘?jiān)?br> 2、與烴接觸破膠后殘?jiān)康臏y(cè)定在試驗(yàn)中我們選擇的烴為煤油和原油。當(dāng)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩褐械稳朊河突蛟秃?，靜置或輕微攪拌均可，明顯可看到壓裂液體系發(fā)生變化，最后油水分層，壓裂液破膠，過(guò)濾無(wú)殘?jiān)?br> 試驗(yàn)結(jié)果表明，低的水化液粘度和幾乎為零的殘?jiān)砍浞诛@示無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱那鍧嵆潭取?br> (5)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩旱膫π阅堋駸o(wú)殘?jiān)鼔毫岩簩?duì)基質(zhì)傷害情況測(cè)試實(shí)驗(yàn)儀器巖心試驗(yàn)流動(dòng)儀。測(cè)試溫度室溫；巖心恢復(fù)時(shí)間4小時(shí)。
a、以水為試驗(yàn)介質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示表4無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簩?duì)巖心傷害率數(shù)據(jù)表

b、以油為試驗(yàn)介質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。
表5無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簩?duì)巖心傷害率數(shù)據(jù)表

綜合分析表4、表5中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該壓裂液不論在油層或水層中對(duì)巖心都有較低的傷害率。
●無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簩?duì)支撐帶的傷害率圖4壓裂液傷害對(duì)比曲線實(shí)驗(yàn)儀器CDLY-96導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)儀。測(cè)試溫度室溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。圖4所繪制的是無(wú)殘?jiān)鼔毫岩?、常?guī)壓裂液對(duì)支撐帶導(dǎo)流能力的傷害情況對(duì)比曲線。
壓裂液對(duì)裂縫支撐帶傷害實(shí)驗(yàn)全過(guò)程共計(jì)500分鐘，其中恢復(fù)實(shí)驗(yàn)400分鐘。從圖中可看出曲線的第I階段為通入蒸餾水的階段，測(cè)試支撐帶對(duì)蒸餾水的導(dǎo)流能力和滲透率，在這一段支撐帶對(duì)蒸餾水的導(dǎo)流能力基本不變；曲線第II段為擠入壓裂液階段，在該階段無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簲D入的為壓裂液，而常規(guī)壓裂液由于在該試驗(yàn)條件下無(wú)法破膠，所以測(cè)試的是常規(guī)壓裂液的水化液對(duì)裂縫支撐帶的傷害率，由曲線的最低點(diǎn)可看出，常規(guī)壓裂液的傷害高于無(wú)殘?jiān)鼔毫岩?；曲線的第III段為支撐帶導(dǎo)流能力恢復(fù)階段。分析曲線1、2可知，無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簩?dǎo)流能力均恢復(fù)了93.1％。而常規(guī)壓裂液僅恢復(fù)了原有導(dǎo)流能力的54.7％。就是說(shuō)，對(duì)同樣的壓裂支稱裂縫，用無(wú)殘?jiān)鼔毫岩菏┕て淞芽p的導(dǎo)流能力是用常規(guī)壓裂液施工裂縫導(dǎo)流能力的1.7倍。
經(jīng)過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簾o(wú)論對(duì)基質(zhì)或是對(duì)裂縫支撐帶均有較低的傷害率，遠(yuǎn)低于常規(guī)壓裂液。無(wú)殘?jiān)鼔毫岩簜π阅艿臏y(cè)試有力的證明了該壓裂液的低傷害特性。
(6)壓裂液對(duì)稠油的降粘試驗(yàn)表6原油降粘實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

綜合分析表6數(shù)據(jù)，無(wú)殘?jiān)鼔毫岩壕哂辛己玫慕嫡承Ч?br> (7)無(wú)殘?jiān)鼔毫岩悍琅蛐阅軐?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表表7無(wú)殘?jiān)鼔毫岩悍琅蛐阅軐?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表中數(shù)據(jù)可看出，無(wú)殘?jiān)鼔毫岩河休^好的防膨性能。
5、無(wú)殘?jiān)鼔毫岩含F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況(1)工藝流程現(xiàn)場(chǎng)配制無(wú)殘?jiān)鼔毫岩汗に嚭?jiǎn)單，只需2-3種添加劑。將無(wú)機(jī)鹽水溶液、不飽和脂肪酸、無(wú)機(jī)堿水溶液，或者不飽和脂肪酸鹽和無(wú)機(jī)鹽水溶液在混砂車上混合，控制砂比在10％至80％之間，形成粘度適宜的壓裂液，泵入井筒。
(2)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況無(wú)殘?jiān)鼔毫岩涸诖蟾塾吞镫y采區(qū)塊進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)井，壓裂井段為2915.1m～2927.4m，停產(chǎn)前日產(chǎn)油0.23t，水0.06m3，壓力系數(shù)0.7。該井累積產(chǎn)油3717t，產(chǎn)水804 m3。
施工時(shí)，采用排量3.1m3/min，總用液量為138.47m3，加砂量10m3，平均砂比22.5％，施工按照設(shè)計(jì)要求順利實(shí)施。返排率達(dá)到94.1％，破膠液粘度是1.5mPa.s，而同一區(qū)塊的常規(guī)植物膠壓裂液的返排率僅為41.7％。實(shí)驗(yàn)井壓裂后日產(chǎn)量10.67噸，增產(chǎn)倍數(shù)45.4倍。
實(shí)施例3～6及其效果試驗(yàn)表8實(shí)施例3～6壓裂液添加劑配比數(shù)據(jù)表

表9實(shí)施例3～6的效果實(shí)驗(yàn)

權(quán)利要求
1.一種無(wú)殘?jiān)鼔毫岩海稍龀韯?、輔助添加劑和水配制而成，其特征在于增稠劑選用十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸鹽，輔助添加劑為水溶性無(wú)機(jī)堿、無(wú)機(jī)鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)殘?jiān)鼔毫岩海?dāng)采用不飽和脂肪酸、水溶性無(wú)機(jī)堿和無(wú)機(jī)鹽配制時(shí)，其配制方法包括如下步驟A、按照增稠劑、輔助添加劑與水的重量比準(zhǔn)備好配制材料，即十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸、水溶性無(wú)機(jī)堿和無(wú)機(jī)鹽總量∶水＝1∶10～1∶50(重量比)，其中十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸、無(wú)機(jī)堿、無(wú)機(jī)鹽的摩爾比為十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸∶無(wú)機(jī)堿∶無(wú)機(jī)鹽＝1∶286∶1571～1∶8.2∶14；B、將水溶性無(wú)機(jī)堿和無(wú)機(jī)鹽在攪拌條件下加入水中，使其完全溶解，配制成基液；C、在攪拌條件下向基液中加入十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸，攪拌至旋渦閉合，配制出無(wú)殘?jiān)鼔毫岩骸?br> 3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)殘?jiān)鼔毫岩?，?dāng)采用不飽和脂肪酸鹽和無(wú)機(jī)鹽配制時(shí)，其配制方法包括如下步驟A、按照增稠劑、輔助添加劑與水的重量比準(zhǔn)備好配制材料，即十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽和水溶性無(wú)機(jī)鹽總量∶水＝1∶10～1∶50(重量比)，其中十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽與水溶性無(wú)機(jī)鹽的摩爾比為十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽∶水溶性無(wú)機(jī)鹽＝1∶12.6～1∶6.2；B、將水溶性無(wú)機(jī)鹽在攪拌條件下加入水中，使其完全溶解，配制成基液；C、在攪拌條件下向基液中加入十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽，攪拌至旋渦閉合，配制出無(wú)殘?jiān)鼔毫岩骸?br> 4.如權(quán)利要求1所述的水溶性無(wú)機(jī)鹽，其特征在于主要包括NaCl、KCl、NH4Cl、NaAC(乙酸鈉)。
5.如權(quán)利要求1所述的水溶性無(wú)機(jī)堿，其特征在于主要包括NaOH、KOH、LiOH。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，壓裂增產(chǎn)措施的一種壓裂液，本發(fā)明提供一種有效方法，即利用十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽和鹽水混合或十八個(gè)碳原子的脂肪酸、無(wú)機(jī)堿和鹽水混合，在鹽水中，這種脂肪酸鹽由于形成高度纏結(jié)的桿狀膠束而增加流體粘度和粘彈性，實(shí)現(xiàn)壓裂液對(duì)粘度的要求。這種壓裂液的粘度取決于膠束的性質(zhì)，通過(guò)改變膠束結(jié)構(gòu)可以破壞這種壓裂液。當(dāng)壓裂液遇到烴或被地層水稀釋時(shí)，便發(fā)生破膠，無(wú)殘留物，以解決植物膠壓裂液存在殘留物的問(wèn)題，減小殘留物對(duì)壓裂裂縫支撐帶滲透率和地層滲透率造成的傷害，提高壓裂增產(chǎn)效果。同時(shí)為壓裂液配制提供一條新的途徑。
文檔編號(hào)E21B43/16GK1621484SQ20031011681
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者陳紫薇, 張勝傳, 唐秀群 申請(qǐng)人:大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司, 大港油田集團(tuán)鉆采工藝研究院