[發(fā)明專(zhuān)利]一種交聯(lián)酸酸化壓裂液及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210447914.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103805158A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙曉;張旭;魏娟明;張波;姚奕明;張保平;周健;李洪春;周林波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C09K8/74
• 分類(lèi)號(hào): C09K8/74;C07C215/12;C07C213/08;E21B43/27
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田儲(chǔ)層改造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種交聯(lián)酸酸化壓裂液及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

酸化壓裂是碳酸鹽地層增產(chǎn)增注的主要工藝措施，是指在井底壓力大于地層破裂壓力的條件下高壓擠酸液而壓破地層，從而形成人工裂縫，使得注入的酸液在張開(kāi)的裂縫中流動(dòng)，并與裂縫壁面巖石發(fā)生反應(yīng)，最終形成具有一定長(zhǎng)度的酸蝕裂縫，酸化壓裂結(jié)束后該裂縫不完全閉合，進(jìn)而提高地層的導(dǎo)流能力，實(shí)現(xiàn)單井油氣產(chǎn)量的增加。

酸化工作液及酸液添加劑的性能直接影響酸化壓裂效果。為滿足深度不斷加大和溫度越來(lái)越高的儲(chǔ)層改造，交聯(lián)酸成為近些年來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)技術(shù)。交聯(lián)酸是酸液中的稠化劑，經(jīng)酸性交聯(lián)劑交聯(lián)，形成三維網(wǎng)絡(luò)狀分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到使酸液體系粘度增加的目的。其中，作為交聯(lián)酸主劑之一的酸性交聯(lián)劑的性能對(duì)酸化壓裂施工的成敗影響較大。

中國(guó)專(zhuān)利CN200810224827.5（公開(kāi)號(hào)CN101724389A）公開(kāi)了“一種交聯(lián)酸加砂壓裂酸液”，它由稠化劑、交聯(lián)劑、緩蝕劑、表面活性、穩(wěn)定劑、鹽酸及水組成，其中交聯(lián)劑按質(zhì)量比由氧氯化鋯1%、甲醛80%和乙二醛19%組成，此交聯(lián)酸加砂壓裂酸液可在20%的鹽酸中交聯(lián)。

中國(guó)專(zhuān)利CN201110221050.9（公開(kāi)號(hào)CN102352235A）公開(kāi)“一種交聯(lián)酸壓裂液及其制備方法”，由水65.2~87.6份，鹽酸10~30份，CJ2-10酸液稠化劑0.4~0.8份，JL-10交聯(lián)劑1.0~2.0份，緩蝕劑1.0~2.0份組成，在壓裂施工時(shí)，在泵注制備的溶液A的同時(shí)，將溶液A與交聯(lián)劑，以溶液A：交聯(lián)劑=100:2~100:1的體積比進(jìn)行混合而形成壓裂液。

現(xiàn)有技術(shù)能在一定程度上實(shí)現(xiàn)酸性條件下稠化劑和交聯(lián)劑的交聯(lián)，但是現(xiàn)有交聯(lián)劑因毒性大，破膠不徹底等問(wèn)題的存在，限制了交聯(lián)劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有交聯(lián)劑毒性大，成本高，破膠不徹底的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種酸性交聯(lián)劑的制備方法，該交聯(lián)劑毒性小，可以與聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物在酸性條件下交聯(lián)，并在反應(yīng)結(jié)束后破膠徹底，易于返排。

本發(fā)明提供了一種交聯(lián)酸酸化壓裂液，按質(zhì)量百分比，包含：

鹽酸10~25%，稠化劑0.6~1.2％，有機(jī)交聯(lián)劑1.0~5.0％，破膠劑0.01~0.05%，余量為水。

所述稠化劑為丙烯酰胺（AM）與2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉（AMPS）的共聚物（AM-AMPS）。

優(yōu)選所述丙烯酰胺（AM）與2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉（AMPS）的共聚物的分子量為600萬(wàn)~1000萬(wàn)。

在上述的交聯(lián)酸酸化壓裂液中，優(yōu)選所述丙烯酰胺與2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸鈉的摩爾比為2.0~3.0：1。

所述有機(jī)交聯(lián)劑為三乙醇胺鋯。

所述的三乙醇胺鋯，合成方法如下：

將氧氯化鋯（ZrOCl₂·8H₂O）溶于水中，攪拌至全溶，倒入裝有回流冷凝裝置的三口反應(yīng)瓶中，然后加入三乙醇胺和EDTA，升溫至70℃-90℃，反應(yīng)3~5h，制得三乙醇胺鋯。

所述破膠劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉。

本發(fā)明還提供了一種所述交聯(lián)酸酸化壓裂液的制備方法，包括：

將稠化劑加入到鹽酸的水溶液中，快速攪拌至完全溶解，然后靜置20~24h，得到均勻的粘稠液體，最后加入有機(jī)交聯(lián)劑和破膠機(jī)，攪拌均勻，得到所述的交聯(lián)酸酸化壓裂液。

上述方法中，所述交聯(lián)劑為三乙醇胺鋯。

所述方法還包括三乙醇胺鋯的合成：

將氧氯化鋯溶于水中，攪拌至全溶，倒入裝有回流冷凝裝置的三口反應(yīng)瓶中，然后加入三乙醇胺和EDTA，升溫至70℃-90℃，反應(yīng)3~5h，制得三乙醇胺鋯。

本發(fā)明還提供了一種所述的交聯(lián)酸酸化壓裂液在油田酸化壓裂中的應(yīng)用。

本發(fā)明所采用的三乙醇胺鋯毒性小的機(jī)理如下：

三乙醇胺鋯制備主要的原料為氧氯化鋯、水、三乙醇胺，作為有機(jī)鋯螯合物的主要的配位體——三乙醇胺揮發(fā)性低，很難由于吸入而中毒，進(jìn)而避免了現(xiàn)有交聯(lián)劑中常因醛類(lèi)物質(zhì)的加入而使交聯(lián)劑毒性較大的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的破膠劑的破膠機(jī)理如下：

破膠劑在室溫、常壓下放置，外層膠囊不破碎，因而使得破膠劑中的過(guò)硫酸銨無(wú)法起到破膠的效果，但當(dāng)破膠劑隨交聯(lián)酸液進(jìn)入地層時(shí)，因閉合裂縫的產(chǎn)生壓力和撞擊，或地層中的較高溫度，會(huì)使外層囊衣發(fā)生不同程度的破碎，從而釋放出破膠劑的有效組分過(guò)硫酸銨，過(guò)硫酸銨通過(guò)氧化或產(chǎn)生游離基使聚合物降解，破壞交聯(lián)酸的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減小交聯(lián)酸的粘度。