一种加重滑溜水压裂液及其配制方法与流程

1.本发明涉及一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，属油气田压裂技术领域。


背景技术：

2.压裂技术在高压井、深井、超深井、致密油气藏井这类特殊的油气井应用时，面临着一个重大难题就是施工泵压过高，因此对压裂施工设备和工具提出非常高的要求，极大增加了施工风险；目前，采用加重压裂液和提高液柱压力，是降低压裂施工泵压的主要方法；中国专利申请cn103232840a、cn103911138a、cn113355078a 、cn109735319a公开了一些加重压裂液配方，这些加重压裂液多为胍胶加重压裂液或清洁压裂液中的一种，通过加入硝酸钠、甲酸钾等加重剂提升井筒的液柱压力以达到降低井口压力、减轻施工风险的目的。但在实际施工过程中，由于胍胶本身就存在不易溶解、破胶后残渣含量大、摩阻高和返排率低的问题。在加入加重剂后，盐份不仅会与胍胶竞争水分子，增加胍胶的溶解时间，而且还会增大压裂液的摩阻和压裂液破胶的难度，降泵压效果差。在某井深为7600m的井施工过程中，泵注密度为1.35 g/cm3的甲酸钾加重压裂液，其油压与非加重压裂液的油压相差无几，无法达到降低泵压的目的。而清洁压裂液虽然具有配制简单、低摩阻、无残渣、对地层伤害小、施工后返排速度较快和返排率高诸多优点，但是其用量大、成本高、抗盐性能不佳，提供的井筒液柱压力不佳，应用的局限性大。因此，提供一种加重剂来源广泛、密度可调、摩阻低、制配简单和成本低，广泛适用于高压井、深井、超深井和致密油气藏的加重滑溜水压裂液及其配制方法是十分重要的。


技术实现要素：

3.本发明的发明目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，其各处理剂组分之间以及整个压裂液体系与地层水之间的配伍性好，适配加重剂种类多，压裂液体系密度最大可达到2.10g/cm3。本发明压裂液体系具有制配简单、成本低廉、低摩阻、降压效果明显、返排率高等优点，即使在30%氯化钙加重剂下，本发明压裂液体系的减阻率达到66%；加重滑溜水压裂液体系的表面张力低至23.4mn/m，界面张力在10-2
~10-3 mn/m之间满足压裂现场施工对低摩阻、抑制页岩水化、低储层伤害以及快速返排的要求，有效降低对施工设备和工具的要求，提高施工的安全性和成功率，广泛适用于高压井、深井、超深井和致密油气藏施工使用。
4.本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，其特征在于，所述加重滑溜水压裂液是通过如下质量百分比的组分构成的：jhfr减阻剂：0.05%~0.20%；jhfd多功能添加剂：0.1%~0.3%；he~bio生物驱油剂：0.4%~0.6%；加重剂：15%~84%；
水：余量。
5.其中：所述jhfr减阻剂、jhfd多功能添加剂、he~bio生物驱油剂和特种加重剂为荆州市现代石油科技发展有限公司生产的产品；所述jhfr减阻剂为jhfr-2a或jhfr-2d中的一种；所述加重剂为氯化钠、氯化钾、特种加重剂、氯化钙、溴化钠、溴化钙、甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯中的一种或多种。
6.所述加重滑溜水压裂液的密度实现1.17~2.10g/cm3可调。
7.进一步优化，一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，其特征在于，所述的加重滑溜水压裂液的各组分按照如下质量百分比计：jhfr减阻剂：0.1%；jhfd多功能添加剂：0.2%；he~bio生物驱油剂：0.5%；特种加重剂：70%水：余量。
8.一种加重滑溜水压裂液的配制方法，其特征在于，它是通过如下步骤实现的：步骤一、在水中加入jhfr减阻剂、jhfd多功能添加剂和he~bio生物驱油剂并搅拌30min使之溶解，三种组分可以不分先后的加入；步骤二、通过变换井口压力公式（1）得到压裂液密度与井深的关系式（2），根据公式（2）计算施工时压裂液所需密度，再加入加重剂，搅拌30min至其完全溶解，即得到所述加重滑溜水压裂液；所述井口压力公式如下：其中：为井底破裂压力，mpa；为摩阻损失，mpa；为井筒液柱压力，mpa。
9.变换公式（1）得到压裂液密度与井深的关系式如下：其中：为加重压裂液的密度，g/cm3；为井口压力， mpa；h为目的层深度，m；为井底破裂压力，mpa；为摩阻损失，mpa；井筒液柱压力，mpa。
10.本发明与现有技术相比的有益效果在于：本发明的加重滑溜水压裂液的密度实现1.17~2.10g/cm3可调，为解决高温高压、低渗透、超低渗透油气藏改造提供了合适的加重压裂液体系，储层改造效果好；在改造浅层储层时，可使用来源广泛、价格便宜的特种加重剂，密度能调节到1.56g/cm3，满足国内大部分浅层油气储层的改造需求，有效降低浅层油气储层改造成本。
11.当进行深井、超深井储层压裂时，施工过程中无需加入杀菌剂、助排剂、交联剂和破胶剂等添加剂，只需使用用量少、价格便宜的添加剂，有效降低总体成本；
本发明加重滑溜水压裂液的低黏度流体能够生成更复杂的裂缝网络，提供更好的导流通道，应用在低渗透储层如页岩气中，能提升压裂液与储层的接触面积，减少扩散路径长度，从而提高产能。与传统站点式配液模式相比，本发明加重滑溜水压裂液体系中所有添加剂都是小分子和速溶型的产品，无需缓冲罐以及其它辅助设备即可实现现场即配即注进入井筒，快速展开连续压裂施工作业，现场施工操作很方便。
12.本发明加重滑溜水压裂液可采用氯化钠、氯化钾、特种加重剂、氯化钙、溴化钠、溴化钙、甲酸钠、甲酸钾中的一种或多种作为加重剂，可选用的加重剂种类多；当加入30%氯化钙时，加重滑溜水压裂液体系的减阻率仍可以大于64%，降压幅度可以达到20~40%，有效保护了井口承压设备。
13.jhfd多功能添加剂的表面张力低至23.4mn/m，界面张力在10-2
~10-3
mn/m之间，防膨率大于80%，防膨和助排效果好；不仅具有好的抑制黏土膨胀效果，有效防止颗粒运移，还具有润湿性能好、返排率高的优点，有效降低压裂液对储层的伤害。
14.he~bio生物驱油剂中的营养液能激活油层中的微生物，在储层中产生二氧化碳，降低原油粘度和油水界面张力，对原油有很强的乳化能力，形成一种以水包油为主的乳液状，具有好的清洗、驱替效果，有利于提高低渗透储层原油采收率。本发明加重滑溜水压裂液与储层配伍性好、抑制性强，有利于保护油气层。本发明针对解决了现有胍胶加重压裂液破胶后残渣含量大、摩阻高和返排率低，导致降泵压效果差的问题，以及清洁压裂液用量大、成本高、抗盐性能不佳，可到达的密度低，提供的井筒液柱压力不佳，应用的局限性大的问题。
附图说明
15.图1为使用现有压裂液的某井加重压裂液施工压力曲线图；图2为本发明实施例2的氯化钙加量与减阻率的关系图；图3为本发明实施例3的加重压裂液的密度曲线图；图4为本发明实施例4的加重压裂液的密度曲线图。
具体实施方式
16.本发明申请人的研发思路是：压裂技术是油气井储层改造、油井增产、水井增注、提高油气井产能和采收率的重要措施之一，随着油气田勘探开发的不断深入，高压井、深井、超深井、致密油气藏井这类特殊的油气井越来越多，压裂技术应用在这一类油气井中时，面临着一个重大难题就是施工泵压过高，这就对压裂施工设备和工具提出了非常高的要求，极大增加了施工风险。地面的井口压力由下面的公式计算：其中：为井底破裂压力，mpa；为摩阻损失，mpa；为井筒液柱压力，mpa。
17.变换公式（1）得到压裂液密度与井深的关系式：公式（2）中：为加重压裂液的密度，g/cm3;
为井口压力，mpa；h为目的层深度，m；为井底破裂压力，mpa；为摩阻损失，mpa；井筒液柱压力，mpa。
18.从公式（2）看出，降低井口压力主要通过提升井筒液柱压力和降低摩阻损失这二种方式实现；目前，通过采用加重压裂液，提高液柱压力是降低压裂施工泵压一个主要手段，压裂液的密度每提高0.1 g/cm3,对于埋深5000 m的储层可降低井口施工压力4~5 mpa。中国专利申请cn103232840a、cn103911138a、cn113355078a、cn109735319a均公开了一些加重压裂液配方，但这些加重压裂液大多数为胍胶加重压裂液和清洁压裂液中的一种，主要通过加入硝酸钠、甲酸钾等加重剂来提升井筒的液柱压力，以达到降低井口压力、减轻施工风险的目的。但在实际使用过程中，因胍胶本身就存在不易溶解、破胶后残渣含量大、摩阻高、返排率低的问题，因此加入加重剂后，盐份不仅会与胍胶竞争水分子，增加胍胶的溶解时间，而且还会增大压裂液的摩阻和压裂液破胶的难度，降低破胶液的黏度。（参见图1）图1为使用现有压裂液的某井加重压裂液施工压力曲线。
19.该井的井深为7600m，从上图1中可见，泵注密度为1.35 g/cm3的甲酸钾加重压裂液的油压与非加重压裂液的油压相差无几，该甲酸钾加重压裂液没有达到降低施工压力的目的。而现有的清洁压裂液中所用的添加剂分子量很小, 仅为胍胶相对分子质量的1/5000左右，具有配制简单、低摩阻、无残渣、对地层伤害小、施工后返排速度较快、返排率高等诸多优点，但其制作成本高、用量大，提供的井筒液柱压力不佳，应用的局限性大。因此提供一种密度可调、摩阻低、价格低、返排率高的加重压裂液是本领域亟待解决的问题。本发明申请人为此研发提供一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，不仅加重剂来源广泛、密度根据井深可调、摩阻低和配制成本低，操作简单，而且广泛适用于高压井、深井、超深井和致密油气藏使用，有效降低施工泵压，降低对配套施工设备和工具的要求，提高了施工的安全性和成功率。
20.下面对本发明一种加重滑溜水压裂液及其配制方法的具体实施方式做进一步详细说明；一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，其特征在于，所述加重滑溜水压裂液是通过如下质量百分比的组分构成的：jhfr减阻剂：0.05%~0.20%；jhfd多功能添加剂：0.1%~0.3%；he~bio生物驱油剂：0.4%~0.6%；加重剂：15%~84%；水：余量。
21.其中：所述jhfr减阻剂、jhfd多功能添加剂、he~bio生物驱油剂和特种加重剂为荆州市现代石油科技发展有限公司生产的产品；所述jhfr减阻剂为jhfr-2a或jhfr-2d中的一种；所述加重剂为氯化钠、氯化钾、特种加重剂、氯化钙、溴化钠、溴化钙、甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯中的一种或多种。
22.所述加重滑溜水压裂液的密度实现1.17~2.10g/cm3可调。
23.进一步优化，一种加重滑溜水压裂液及其配制方法，其特征在于，所述的加重滑溜水压裂液的各组分按照如下质量百分比计：
jhfr减阻剂：0.1%；jhfd多功能添加剂：0.2%；he~bio生物驱油剂：0.5%；特种加重剂：70%水：余量一种加重滑溜水压裂液的配制方法，其特征在于，它是通过如下步骤实现的：步骤一、在水中加入jhfr减阻剂、jhfd多功能添加剂和he~bio生物驱油剂并搅拌30min使之溶解，三种组分可以不分先后的加入；步骤二、通过变换井口压力公式（1）得到压裂液密度与井深的关系式（2），根据公式（2）计算施工时压裂液所需密度，再加入加重剂，搅拌30min至其完全溶解，即得到所述加重滑溜水压裂液；所述井口压力公式如下：其中：为井底破裂压力，mpa；为摩阻损失，mpa；为井筒液柱压力，mpa。
24.变换公式（1）得到压裂液密度与井深的关系式如下：其中：为加重压裂液的密度，g/cm3；为井口压力， mpa；h为目的层深度，m；为井底破裂压力，mpa；为摩阻损失，mpa；井筒液柱压力，mpa。
25.实施例1：本实施例1所述的加重滑溜水压裂液由以下质量百分比组成：0.1%jhfr-2a减阻剂，0.2%jhfd多功能添加剂，0.5%he~bio生物驱油剂，15%~30%氯化钙，余量为水。
26.实施例1中得到的加重滑溜水压裂液体系进行减阻率测试：所用实验仪器为高温高压滑溜水减阻率测试仪，实验温度为25℃，10mm管径，排量30l/min。测定实施例1加重滑溜水压裂液体系减阻率随氯化钙浓度的变化关系，（参见图2）图2为本发明氯化钙加量与减阻率的关系图，从中可以看出，实施例1的加重滑溜水压裂液体系的减阻率在测试排量下一直大于60%以上。
27.实施例2：本实施例2所述的加重滑溜水压裂液由以下质量百分比组成：0.1%jhfr-2d减阻剂，0.2%jhfd多功能添加剂，0.5%he~bio生物驱油剂，15%~45%甲酸钠，余量为水。
28.对实施例2中得到的加重滑溜水压裂液体系，分别测试了表面张力、界面张力和防膨率，测试结果见表1。由表1可以看出，实施例2的加重滑溜水压裂液体系具有较低的表面张力、界面张力以及较高的防膨性能。
29.表1 加重滑溜水压裂液性能测试结果实施例3：本实施例3所述的加重滑溜水压裂液由以下质量百分比组成：0.05%~0.2%jhfr-2d减阻剂，0.2%jhfd多功能添加剂，0.5%he~bio生物驱油剂，20%硝酸钠，余量为水。
30.对实施例3中得到的加重滑溜水压裂液体系进行减阻率测试，实验仪器为高温高压滑溜水减阻率测试仪，实验温度为25℃，管径为10mm，排量30l/min；测定实施例3的加重滑溜水压裂液体系的减阻率随着jhfr-2d减阻剂浓度的变化关系（参见图3），从图3可以看出加重滑溜水压裂液的减阻率随着jhfr-2d减阻剂浓度的增加而增加。图3为本发明实施例3的加重压裂液的密度曲线图。
31.实施例4：本实施例4所述的加重滑溜水压裂液由以下质量百分比组成：0.1%jhfr-2d减阻剂，0.2%jhfd多功能添加剂，0.5%he~bio生物驱油剂，20%~84%特种加重剂，余量为水。
32.对实施例4中得到的加重滑溜水压裂液体系，在80℃下测试特种加重剂密度（参见图4），用特种加重剂加重的加重滑溜水压裂液的密度可以达到1.65g/cm3，能够满足国内大部分油气储层压裂改造的要求。图4为本发明实施例4的加重压裂液的密度曲线图。
33.实施例5：本实施例5所述的加重滑溜水压裂液由以下质量百分比组成：0.1%jhfr-2a减阻剂，0.2%jhfd多功能添加剂，0.4%~0.6%he~bio生物驱油剂，20%甲酸钠，余量为水。
34.对实施例5中得到的加重滑溜水压裂液体系测试其与原油的降粘效率及驱油效率，测试结果见表2：表2 加重滑溜水压裂液性能测试结果实施例6：本实施例6所述的加重滑溜水压裂液由以下质量百分比组成：
0.1%jhfr-2a减阻剂，0.1~0.3%jhfd多功能添加剂，0.5%he~bio生物驱油剂，32%甲酸钠，8%甲酸钾，余量为水。
35.对实施例6中得到的加重滑溜水压裂液体系，分别测试了表面张力、界面张力、防膨率，测试结果见表3。由表3可以看出加重滑溜水压裂液体系具有较低的表面张力、界面张力以及较高的防膨性能。
36.表3加重滑溜水压裂液性能测试结果所述加重滑溜水压裂液的配制方法，其特征在于：在水中加入jhfr减阻剂、jhfd多功能添加剂和he~bio生物驱油剂并搅拌使之溶解，搅拌时间为至少30min，所述三种组分可以不分先后的加入。然后根据所述的井口压力公式（1），并通过变换井口压力公式（1）得到所述的压裂液密度与井深的关系式（2），根据公式（2）计算施工时压裂液所需密度，再加入加重剂，搅拌30min至其完全溶解，即得到所述加重滑溜水压裂液；依靠压裂液密度与井深的关系式（2）计算施工时压裂液所需密度，再加入所需的加重剂，搅拌至其完全溶解，即得到所述加重滑溜水压裂液。
37.以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，而不背离本发明的实质和范围，均仍属于本发明技术方案的范围内。