[发明专利]一种耐高温的低浓度瓜胶加重压裂液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温的低浓度瓜胶加重压裂液及其应用，属于石油开采领域中的增产用助剂技术领域。

背景技术

在石油和天然气勘探开发过程中，水力压裂技术是油气田试油和开发的重要技术手段。随着越来越多的深井、高压井、高应力井储层压裂改造，普遍存在着施工压力过高的困难，降低了压裂施工的成功率。

有三种方法可以降低高的施工压力：一是使用耐高压的井口和地面设备。目前，国内深层压裂施工已经普遍配置了耐高压的设备。二是使用大口径管柱配置降低压裂液的摩阻，但大口径管柱通常受井身结构的限制，况且调整井身结构需要提高钻井费用。三是使用加重压裂液，即提高压裂液的密度，增加液柱密度、降低井口压力。这有如下的技术和经济优势：(1)在现有高压设备条件下，能够进一步降低井口施工压力，保障施工安全；(2)增加液柱压力，压裂液加重是最容易实现的途径；(3)加重压裂液的高矿化度有利抑制储层中的粘土膨胀。因此，压裂液加重(即提高压裂液的密度)已成为降低压裂施工压力的必要措施。

加重压裂液技术在压裂中的使用已有多年，尽管更多的是一些企业内部工作报告作为技术传承，一些使用诀窍已经凝固为某些添加剂，但也有一些相关论文公开发表，也有人申请了专利。按使用的加重剂类型可将加重压裂液分成三类：

一类是使用卤盐加重剂，例如氯化钾、氯化钠、溴化钠、溴化钾及相互之间的混合物。CN1869149A公开了一种加重压裂液，使用浓度为0.4～0.7％的羟丙基瓜尔胶或香豆胶作为稠化剂，溴化钠、氯化钠或溴化钾作为加重剂，盐水的浓度为26～50％，使用浓度为0.2～0.5％的有机硼或有机锆作为交联剂。

CN103911138A揭示了一种密度可调型复合加重压裂液体系，使用羟丙基瓜尔胶或代号为APCF中的一种为稠化剂，加重剂为氯化钠、氯化钾、溴化钾、溴化钠中的一种或两种任意比的混合物，交联剂为有机硼类、有机锆类和有机钛类中的一种或几种。

CN104232059A公开了一种超高温加重压裂液及其制备方法，稠化剂为羧甲基羟丙基瓜尔胶，加重剂为氯化钠或溴化钠中的任意一种，交联剂为有机锆交联剂。卤盐加重压裂液体系的优点是密度在1.05-1.60g/cm³之间可调，耐温能力可达到150℃，可延迟交联。

程兴生、张福祥等人在杂志《石油钻采工艺》(2011年3月，第33卷第2期，91-93页)发表了论文《低成本加重瓜胶压裂液的性能与应用》，介绍了使用硝酸钠作为加重剂的密度为1.32g/cm³的加重压裂液，与溴盐加重压裂液相比，相同密度可以节约加重剂成本3000元/m³。

袁学芳、刘通义等人在杂志《油田化学》(2013年9月，第30卷第3期，350-353页)发表了论文《高温深井非交联无残渣加重压裂液性能研究》，介绍了一种新型加重压裂液，所用稠化剂是一种低分子疏水缔合聚丙烯酰胺，该体系可耐温140℃，随着盐水密度的上升，体系具有显著的盐增稠效应，粘度达到22mPas以上时就具有良好的携砂性能，对支撑裂缝导流能力的伤害率小于10％。

第二类是使用有机盐加重剂，所用的有机盐包括甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯和柠檬酸钠，或是有机盐和无机盐的混合物。CN102876314A公开了一种有机盐加重压裂液体系，使用的稠化剂为羟丙基瓜尔胶，用量为0.5％，加重剂为甲酸钾、甲酸钠和甲酸铯，交联剂为有机硼酸盐。该有机盐加重压裂液的特点是具有更宽的密度调节范围，在1.05-2.3g/cm³内可调，有更低的结晶温度。无机盐溶液的结晶温度一般在零下20℃以上，而甲酸盐溶液结晶温度可低至零下60℃。缺点是有机甲酸盐价格昂贵，配制密度1.55g/cm³的有机盐加重压裂液，甲酸钾的使用浓度需要高达74％，现场配制工作量大。