一种含有PVA纤维的油气田压裂液、油气田固井剂和油气田压裂暂堵剂的制作方法

文档序号:12029808阅读:419来源:国知局

本发明涉及一种油气田压裂液、油气田固井剂和油气田压裂暂堵剂,尤其涉及一种含有pva(聚乙烯醇)纤维的油气田压裂液、油气田固井剂和油气田压裂暂堵剂。



背景技术:

我国低渗透油气资源量巨大,占已探明总储量的70%以上,是我国未来增储上产的主要潜力工区。这类油气资源具有三低的特点,即探明率低,自然投产率低,采收率低。实际应用表明,在这类油气田开采中,急需功能良好的固井剂、压裂暂堵剂,以及能够起到较好携砂作用的油气田压裂液等油气田工作液,同时,还要求这些油气田工作液尽量不要对环境造成伤害。

近年来,国内外研究者围绕油气田领域压裂、固井、暂堵技术开展了大量研究。cn200610063700.0,一种复合压裂液,其复配成胶剂为压裂液质量的0.4-1.0wt%,金属交联剂为压裂液质量的0.05-0.7wt%,氧化破胶剂为压裂液质量的0.05-0.5wt%,其余为水。cn201410088243.5,一种速溶改性纤维素交联清洁压裂液及其制备方法,采用组分为:fag-500型改性纤维素0.2-0.6重量份、faz-1型增粘引发剂0.1-0.5中两份、dl-16型助排剂0.3-0.7重量份,faj-305型交联调节剂0.5-1.2重量份、fac-201型极性螯合有机锆交联剂0.2-0.7份、nba-102型胶囊破胶剂0.002-0.07份,水100重量份。cn201510406552.7,一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液及其制备方法,公开一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液,由聚乙烯醇1-15份,纤维素1-15份,有机钛交联剂1-10份,水200-300份组成,但该发明无法解决常规聚乙烯醇的增稠性、耐温抗剪切性能较差的问题。

为了满足油气田施工的更高要求,需要开发一种既可实现对环境伤害小且综合性能优异的油气田工作液技术。



技术实现要素:

本发明的目的之一是提供一种含有pva纤维的油气田压裂液。

本发明的目的之二是提供一种含有pva纤维的油气田固井剂。

本发明的目的之三是提供一种含有pva纤维的油气田压裂暂堵剂。

本发明目的按如下技术方案实现的:

一种油气田压裂液,其特征在于:所述油气田压裂液中含有pva纤维,所述pva纤维由聚合度1000~3500,醇解度80~99.9mol%的pva经纺丝制备而成。

本发明油气田压裂液中pva纤维的溶程为1~50℃。pva纤维的溶程测试:将一定质量的pva纤维放入水中,水温每分钟升温5℃,纤维质量损失10%时的温度为开始溶解温度,其与完全溶解时的温度差即为其溶程。

本发明油气田压裂液中pva纤维的水溶温度为20~150℃。

上述油气田压裂液可以是任何常规的压裂液,可以是水基型油气田压裂液、油基型油气田压裂液、醇基型油气田压裂液和泡沫型油气田压裂液。

本发明油气田压裂液中pva纤维的线密度0.1~1000dtex,干断裂强度为1~10cn/dtex,长度2~200mm,pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为0.1~5.0%。

具体地,上述pva纤维的溶程为40~50℃、水溶温度为120~150℃,在油气田压裂液中的质量浓度为0.5~2.5%。

进一步优选地,所述油气田压裂液为水基型压裂液。

进一步,本发明水基型油田压裂液包括稠化剂、交联剂、破胶剂和pva纤维,所述pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为3.5~5.0%,稠化剂采用丙烯酰胺和胍胶、所述稠化剂在油气田压裂液中的质量浓度为0.1~0.8%、丙烯酰胺和胍胶的质量比为1~1.5:2~4。

上述交联剂为硼酸、硼砂、有机硼、有机锆、硫酸铝、硝酸铝、四氯化钛、硫酸钛、硫酸锌、有机钛中的一种或几种组合;优选采用质量比1~2:0.2~0.5的硼砂和硫酸锌。

上述破胶剂为过硫酸钾、过硫酸铵、重铬酸钾、高锰酸钾、酶或者酸的胶囊、生物酶或有机酸中的一种或几种组合;优选采用质量比1:2~3的过硫酸铵和高锰酸钾。

根据本发明的一个实施方案,上述水基型油气田压裂液中还可以添加粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、起泡剂、消泡剂、破乳剂等助剂。粘土稳定剂能防止油气层中粘土矿物水化膨胀和分散运移,可以是氯化钾、阴离子表面活性剂。杀菌剂的加入既可保持胶液表面的稳定性又能防止地层内细菌的生长,如氯气、季铵盐。助排剂是为了降低压裂液的表面张力或油水界面张力,增大与岩石的接触角,降低压裂液返排时遇到的毛管阻力,如十二烷基硫酸钠。起泡剂的作用是,给地层提供一定的动力,将助排液体从地层中返排出来,如阳离子表面活性剂。

根据本发明的一个实施方案,上述pva纤维添加到油气田压裂液中的方式,可以是只在压裂准备期加入,也可以同时在压裂前期、压裂中期及压裂尾期分步添加到压裂液中。

发明人在研发过程中发现,以上特点的聚乙烯醇纤维加入油气田压裂液中,显著提高了油气田压裂液的携砂能力;同时明显提高了油气田压裂液的粘度,上述油气田压裂液在没有添加助排剂和破胶剂时,在25℃时的粘度为50~350mpa·s。

一种油气田压裂暂堵液,其特征在于:所述油气田压裂暂堵液中含pva纤维,所述pva纤维由聚合度1000~3500,醇解度80~99.9mol%的pva经纺丝制备而成。

本发明油气田压裂暂堵液中pva纤维可以在20~150℃的水中溶解。

本发明油气田压裂暂堵液中pva纤维的溶程为1~50℃。

本发明油气田压裂暂堵液中pva纤维的线密度0.1~1000dtex,干断裂强度为1~10cn/dtex,长度2~200mm,pva纤维在油气田压裂暂堵液中的质量浓度为0.1~5.0%。

具体地,上述pva纤维的溶程为30~40℃、水溶温度为80~90℃,在油气田暂堵液中的质量浓度为0.5~2.5%。

进一步,本发明暂堵剂包含稠化剂、交联剂、酸和pva纤维;所述pva纤维在油气田暂堵液中的质量浓度为2.0~3.0%,稠化剂采用胍胶、所述稠化剂胍胶在油气田暂堵液中的质量浓度为0.5~1.0%。

上述交联剂为硼酸、硼砂、有机硼、有机锆、硫酸铝、硝酸铝、四氯化钛、硫酸钛、硫酸锌、有机钛中的一种或几种组合;优选采用质量比2~3:0.5~1的硼酸和硝酸铝。

酸为柠檬酸、硫酸、盐酸、醋酸中的一种或几种组合;优选柠檬酸。

本发明暂堵剂中还可以添加ph调节剂等其它助剂。

本发明油气田暂堵剂,更好地堵住老裂缝、裂开新裂缝、在原来暂堵剂的基础上明显提高地层压力(一般至少提高6mpa),使油气井增产2倍以上。

一种油气田固井剂,其特征在于:所述油气田固井剂中含有pva纤维,所述pva纤维由聚合度1000~3500,醇解度80~99.9mol%的pva经纺丝制备而成。

本发明油气田固井剂中pva纤维可以在20~150℃的水中溶解。

本发明油气田固井剂中pva纤维的溶程为1~50℃。

本发明油气田固井剂中pva纤维的线密度0.1~1000dtex,干断裂强度为1~10cn/dtex,长度2~200mm,pva纤维在油气田固井剂中的质量浓度为0.1~5.0%。

具体地,上述pva纤维的溶程为1~15℃、水溶温度为40~60℃,在油气田固井剂中的质量浓度为1.5~2.5%。

优选地说,上述油气田固井剂包含稠化剂和pva纤维;所述pva纤维在油气田固井剂中的质量浓度为0.5~1.5%,稠化剂采用胍胶、所述稠化剂胍胶在油气田固井剂中的质量浓度为0.5~1.0%。

本发明具有如下有益效果:

1、本发明制备的油气田压裂液具有以下优点:具有较好的耐温抗剪切性能;水不溶物含量低,且使用的pva纤维本身就是可降解无毒的环保材料,对环境伤害小,成本低且环保;有很好的携砂功能,利于压裂液返排,具体原理为:将pva纤维随着携砂液一起注入,在井筒附近的裂缝中形成复合性支撑剂,支撑剂是基体,纤维是增强相。压裂施工结束时,裂缝中的支撑剂因承受侧向压力,颗粒间以接触的形式相互作用而达到力学平衡。压裂液开始返排后,由于流体流动的冲刷,这种平衡受到破坏,支撑剂颗粒就发生塑性剪切形变,形成一系列的拱形结构,进而提高沙拱的稳定性,提高压裂液返排速度,并能很好地控制支撑剂返排。

2、本发明制备的油气田固井剂可以增强固井材料的强度和韧性,还可以起到防漏的作用,且可降解,对环境破坏小。

3、本发明制备的油气田压裂暂堵剂具有良好的降虑失作用,在欲暂堵的部位形成一层遮蔽层,使压裂液顺利转向,产品可降解,残留在地底的成分不会对环境造成污染。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

pva纤维水溶温度测试:将一定质量的pva纤维放入水中(pva纤维与水的质量比为1:100),水温每分钟升温1℃,边升温边搅拌,溶液透明时的温度为pva纤维的水溶温度。

pva纤维的溶程测试:将一定质量的pva纤维放入水中,水温每分钟升温5℃,纤维质量损失10%时的温度为开始溶解温度,其与完全溶解时的温度差即为其溶程。

pva纤维干断裂强度、线密度参照gb/t14462-1993执行。

实施例1:一种油气田压裂液,由pva纤维、胍胶、水及其它物质组成,其中pva纤维由聚合度1800,醇解度88.5mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为20℃,溶程为3℃,线密度3.5dtex,干断裂强度为2.5cn/dtex,长度12mm,pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为0.8%,油气田压裂液在25℃时的粘度为60mpa·s。

实施例2:一种油气田压裂液,由pva纤维、水及其它物质组成,其中pva纤维由聚合度1500,醇解度85.5mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为30℃,溶程为8℃,线密度20dtex,干断裂强度为5.5cn/dtex,长度8mm,pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为1.5%,油气田压裂液在25℃时的粘度为90mpa·s。

实施例3:一种油气田压裂液,由pva纤维、胍胶、水及其它物质组成,其中pva纤维由聚合度2400,醇解度92.0mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为50℃,溶程为10℃,线密度8.5dtex,干断裂强度为6.8cn/dtex,长度20mm,pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为3.0%,油气田压裂液在25℃时的粘度为120mpa·s。

实施例4:一种油气田压裂液,由pva纤维、水及其它物质组成,其中pva纤维由聚合度1300,醇解度93.5mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为90℃,溶程为25℃,线密度4.5dtex,干断裂强度为9.5cn/dtex,长度35mm,pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为1.2%,油气田压裂液在25℃时的粘度为130mpa·s。

实施例5:一种油气田压裂液,包括pva纤维、水、稠化剂、交联剂和破胶剂组成,pva纤维由聚合度1500~2500,醇解度85~95mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的溶程为40~50℃、水溶温度为120~150℃,pva纤维的线密度1~100dtex,干断裂强度为1~10cn/dtex,长度2~50mm,pva纤维在油气田压裂液中的质量浓度为0.2~2.5%,稠化剂为丙烯酰胺和胍胶、稠化剂在油气田压裂液中的质量浓度为0.1~0.8%、丙烯酰胺和胍胶的质量比为1~1.5:2~4,交联剂采用质量比1~2:0.2~0.5的硼砂和硫酸锌;破胶剂采用质量比1:2~3的过硫酸铵和高锰酸钾。

实施例6:一种油气田压裂暂堵液,由pva纤维、水及其它组分构成,pva纤维由聚合度3000,醇解度95.5mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为80℃,溶程为10℃,线密度200dtex,干断裂强度为8.5cn/dtex,长度30mm,pva纤维在油气田压裂暂堵液中的质量浓度为2.5%。

实施例7:一种油气田压裂暂堵液,由pva纤维、胍胶、水及其它组分构成,pva纤维由聚合度1400,醇解度90.0mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为60℃,溶程为12℃,线密度6.5dtex,干断裂强度为4.5cn/dtex,长度20mm,pva纤维在油气田压裂暂堵液中的质量浓度为3.0%。

实施例8:一种油气田压裂暂堵液,由pva纤维、水及其它组分构成,pva纤维由聚合度2200,醇解度85.5mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为50℃,溶程为8℃,线密度8.5dtex,干断裂强度为4.5cn/dtex,长度14mm,pva纤维在油气田压裂暂堵液中的质量浓度为1.3%。

实施例9:一种油气田压裂暂堵液,包含稠化剂、水、交联剂、酸和pva纤维;pva纤维由聚合度2000~3500,醇解度80~90mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的溶程为30~40℃、水溶温度为80~90℃,在油气田暂堵液中的质量浓度为0.5~2.5%。pva纤维的线密度200~400dtex,干断裂强度为1~10cn/dtex,长度100~200mm,稠化剂采用胍胶、胍胶在油气田暂堵液中的质量浓度为0.5~1.0%,交联剂采用质量比2~3:0.5~1的硼酸和硝酸铝;酸为柠檬酸。

实施例10:一种油气田固井剂,由pva纤维、胍胶、水及其它物质组成,pva纤维由聚合度1800,醇解度92.0mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为80℃,溶程为12℃,线密度8.5dtex,干断裂强度为5.8cn/dtex,长度50mm,pva纤维在油气田固井剂中的质量浓度为3.0%。

实施例11:一种油气田固井剂,由pva纤维、水及其它物质组成,pva纤维由聚合度2400,醇解度95.0mol%的pva经纺丝制备而成,pva纤维的水溶温度为120℃,溶程为23℃,线密度4.5dtex,干断裂强度为6.8cn/dtex,长度25mm,pva纤维在油气田固井剂中的质量浓度为1.8%。

实施例12:一种油气田固井剂,包含稠化剂和pva纤维,pva纤维由聚合度2500~3500,醇解度95~99.9mol%的pva经纺丝制备而成,所述pva纤维的溶程为1~15℃、水溶温度为40~60℃,油气田固井剂中pva纤维的线密度0.1~50dtex,干断裂强度为1~10cn/dtex,长度2~30mm,pva纤维在油气田固井剂中的质量浓度为1.5~2.5%,稠化剂采用胍胶、胍胶在油气田固井剂中的质量浓度为0.5~1.0%。

实施例13:本发明pva纤维主要由以下步骤制得:

(1)制备纺丝原液:将聚合度1000~3500,醇解度80~99.9mol%的聚乙烯醇溶于二甲基亚砜和水的溶液中,聚乙烯醇在溶液中的质量浓度为10~30%,二甲基亚砜:水=55~85:1~20,在温度90~110℃、压力-0.05~0.10mpa条件下溶解5~10小时,在加压过滤、脱泡,制成纺丝原液;

(2)纺丝:将纺丝原液于90~110℃下,经计量泵计量后进入烛芯滤器过滤,然后进入设置在-20~-5℃的凝固浴中的喷丝板喷丝,制得初生纤维,纺丝原液从90~110℃的计量泵到-20~-5℃的喷丝板时间不大于2秒,喷丝板为铂金材质,喷丝孔孔径0.01~0.20mm,凝固浴为二甲基亚砜、乙醇和水,二甲基亚砜在凝固浴中的质量浓度为50~150g/l,乙醇在凝固浴中的质量浓度为100~250g/l,水在凝固浴中的质量浓度为20~100g/l。

(3)纺丝后处理:初生纤维经湿热拉伸、萃取、上油、干燥等工序后制得本发明所述pva纤维,其中湿热拉伸时的溶剂为乙醇,温度为15~30℃,萃取剂为乙醇,温度15~30℃。

实施例14:采用静态携砂法验证压裂液的携砂能力,在实验室中室温下进行,检测实施例5压裂液的携砂能力,结果如下:沉降速率(cm/min)0.009~0.025,返排结束时间1.7~2.0h。可以看出,本发明压裂液压裂液的携砂能力好。就压裂施工结束后的返排时间来看,一般情况下要两三天才返排完,而我们的产品用了之后2小时内就能返排完,好的不需要等两小时。就返排效率来看,使用了本发明纤维的返排效率大幅度提高。就返排液含沙量来看,使用了本发明纤维的返排液含沙量大幅减低。此外,就油气井的产量而言,使用了本发明压裂液的油气井,其产量会提高50%以上。

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