[发明专利]一种高密度低摩阻压裂液

说明书

技术领域

本发明涉及石油工程中储层改造技术领域，特别是水力压裂施工中的压裂液。

背景技术

我国中西部地区相继发现若干异常高压、超深致密的油气储层，这类油气资源需要通过压裂改造才能获得高产。高压深井储层压裂作业时，所需施工压力往往会超过井口、管柱的承压极限，无法保证施工安全和措施效果，甚至利用目前的技术与装备根本无法进行施工作业。为了解决这一难题，提出了增加井筒中液柱重量来降低井口压力的方法，由此产生了加重压裂液体系。

据国外报道（SPE118904，2009），在压裂施工过程中，压裂液中加入加重剂无机盐，形成最高密度可达1.50g/cm³的加重压裂液。K. Bartko等人针对Saudi Arabia的致密砂岩地层，破裂压力梯度高达0.0249MPa/m，温度高达190℃，成功研发了密度为1.47g/cm³的加重压裂液体系，使用该体系后，压裂所需设备的能力由138MPa降为103MPa，整个施工过程，施工曲线光滑，但该体系存在摩阻高、储层伤害大的问题。

国内相继报道了若干提高压裂液密度的方法，有效降低井口施工压力，如采用无机溴盐（溴化钠、溴化钾）进行加重，最高密度可达1.5g/cm³。也有采用无机溴化物和氯化物进行复合加重的方法，如专利CN200610090681.0和CN200510105813.8公布的加重压裂液配方。但对于单一氯化钾加重，其加重的压裂液最大密度为1.15g/cm³，提供的液柱压力有限。目前国内室内实验和矿场实践证明，采用溴盐加重的配方存在一些主要问题：（1）溴盐成本高，与普通压裂液相比，因加重导致的成本增加约2000-4500元/m³。压裂一口井按中等压裂规模，需要压裂液500m³，则加重后成本增加100-225万元/口井；（2）对瓜胶体系，溴化物加重剂会使交联时间延长，降低体系流态指数n值，同时增大稠度系数K值，导致流动摩阻上升；（3）Br^-具有还原性，在地层高温高压下快速消耗破胶剂，使压裂液破胶困难、破胶不彻底，地层伤害增大。

因此，寻求一种新的廉价加重剂十分必要，既能降低成本，又能克服溴盐加重剂对压裂液性能产生的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高密度低摩阻压裂液，该压裂液采用硝酸钠进行加重，通过调整加重剂用量配制不同密度的压裂液，常温20℃配制密度最高达1.35g/cm³，该压裂液延迟交联时间长、摩阻低、滤失低，具有良好的高温流变性能，特别适用于异常高压、超深致密储层压裂改造，显著降低井口施工压力，适合矿场大规模推广应用。该压裂液价格便宜，成本低廉，且对地层伤害小，有利于环境保护，克服了现有技术中溴盐加重剂的不足。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

通过在压裂液中加入不同重量份数的加重剂NaNO₃，制得一系列高密度低摩阻压裂液。

本发明一种高密度低摩阻压裂液，其组分及重量百分比如下：

加重剂：20-46.5%，

增稠剂：0.4-0.6%，

助排剂：0.4-1.0%，

pH调节剂：0.1-0.3%，

杀菌剂：0.1-0.3%，

粘土稳定剂：0.5-1.0%，

温度稳定剂：0.5-1.0%，

其余为水。

所述加重剂为硝酸钠，根据矿场实际，一般配制20-46.5%即可满足需要，密度1.16-1.35 g/cm³。

所述增稠剂为羟丙基瓜胶，性能应满足石油部颁标准SY/T5764-2007压裂用植物胶通用技术要求。羟丙基瓜胶最佳重量比为0.4-0.6%。

所述助排剂为Gemini表面活性剂，乙撑基双（十四烷基二甲基）氯/溴化铵，最佳使用重量比0.4-1.0%。结构式如下；

本发明高密度低摩阻压裂液为碱性压裂液，其pH调节剂为Na₂CO₃，重量比为0.1-0.3%，pH值为10.0-12.0。

所述杀菌剂为十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵，其重量比0.1-0.3%。

所述粘土稳定剂为一种聚季铵盐，其重量比0.5-1.0%。结构如下：