CN101948684A - 煤层气井压裂用新型活性水压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤层气井压裂施工用的一种压裂液。煤层气井一般需要压裂施工才能投产。由于活性水压裂液具有伤害小、价格低、配制方便等特点，被广泛使用于煤层气井的压裂施工。常用的活性水压裂液一般由清水、防膨剂(常用氯化钾)和助排剂(通常是表面活性剂的复配物，油田常用助排剂有D-60和HP-8等)按一定比例配制而成。该活性水压裂液在压裂施工时表现出摩阻高及对压裂施工过程中产生的煤粉无分散作用的缺陷。本发明是在常用的活性水压裂液中添加降阻剂(阴离子或非离子聚丙烯酰胺)和煤粉分散剂(木质素磺酸盐，如木质素磺酸钠)配制而成。按质量百分比，氯化钾占1％～2％，降阻剂占0.02％～0.06％，分散剂占0.01％～0.03％。本发明具有配方简单，降低施工管柱摩阻，均匀分散煤粉的作用，对煤层的伤害小、易返排的特点。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气井压裂增产技术领域，是一种压裂液，具体涉及是一种煤层气井压裂施工用的具有防膨、降阻和分散煤粉的新型活性水压裂液。
背景技术
煤层气储层具有低孔、低渗的特征，自然产能低，常常需要采取压裂施工才能获得工业产量，实现经济开采。压裂液是压裂施工过程中的工作液，起到造缝和携带支撑剂进入地层的作用。煤层气井压裂施工常用的压裂液有：活性水压裂液、线性胶压裂液、交联冻胶压裂液(包括粘弹性表面活性剂压裂液)和泡沫压裂液等。由于活性水压裂液具有伤害小、价格低、配制方便等特点，在煤层气井压裂施工中得到广泛使用。常用的活性水压裂液一般由清水、防膨剂(常用氯化钾)和助排剂(通常是表面活性剂的复配物，油田常用助排剂有D-60和HP-8等)按一定比例配制而成，该活性水压裂液在压裂施工时表现出以下缺陷：(1)摩阻高，限制了施工排量，进而限制了施工规模，影响压裂效果；(2)对压裂施工过程中产生的煤粉无分散作用，使得煤粉容易形成团块，堵塞压裂裂缝通道，使得施工泵压波动幅度大，增加施工难度，产生的煤粉在压后排采生产过程中，容易卡泵，增加检泵次数，增加煤层气井的开采成本。
中国专利公开号200910208521.5的专利申请，该发明提供了煤层气井压裂用煤粉分散剂及活性水压裂液。该煤粉分散剂的特征在于：该煤粉分散剂包含以下组分：(1)非离子表面活性剂，(2)有机铵盐，(3)醇，其中，所述非离子表面活性剂为辛基苯酚聚氧乙烯醚，所述有机铵盐为12-烷基-3-甲基氯化铵，所述醇为乙醇、丙醇、丁醇或戊醇，非离子表面活性剂、有机铵盐、醇的质量比为2∶1∶7。由该煤粉分散剂和防膨剂(如氯化钾)配制而成的活性水压裂液可以分散煤粉，但它没有降阻作用。
本发明的目的在于提供一种新型活性水压裂液体系，即在常用的活性水压裂液的基础上，通过添加降阻剂和煤粉分散剂，提高活性水压裂液的性能，使它具有防膨、降阻和分散煤粉的综合作用，更有利于煤层的压裂改造施工。
发明内容
本发明涉及一种煤层气井压裂用活性水压裂液，它由防膨剂、降阻剂、煤粉分散剂及水配制而成。
本发明活性水压裂液的防膨剂选自但不局限于酸(如盐酸、氨基磺酸、甲酸、乙酸)、盐(氯化钾、氯化铵、三氯化铝、氯化锆)、季铵盐、甲酰胺阳离子表面活性剂、阳离子聚合物等。优选氯化钾。
本发明活性水压裂液的降阻剂选自但不局限于丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、腺醛树脂、石膏、水玻璃、炭素粉等。优选聚丙烯酰胺。
本发明活性水压裂液的煤粉分散剂选自但不局限于聚烯烃类(如聚环烯磺酸盐、聚二烯磺酸盐、聚苯丙烯磺酸盐)、聚丙烯酸酯类(如丙烯酸和苯乙烯酸聚合物钠盐、聚丙烯磺酸盐)、木质素磺酸盐等。优选木质素磺酸盐。
具体而言，本发明是由以下技术方案实现的：
本发明的防膨剂选用无机盐氯化钾，降阻剂选用阴离子或非离子聚丙烯酰胺固体粉末或含阴离子或非离子聚丙烯酰胺质量浓度为1％～2％的水溶液，煤粉分散剂选用阴离子表面活性剂——木质素磺酸盐(如木质素磺酸钠)固体粉末或质量浓度为5％～10％木质素磺酸钠水溶液。
因此，本发明涉及一种煤层气井压裂用新型活性水压裂液，由以下各成份按质量百分比配制而成：
防膨剂(氯化钾)：1％～2％；
降阻剂(阴离子或非离子聚丙烯酰胺)：0.02～0.06％(固体粉末)，1％～6％(1％～2％水溶液)；
煤粉分散剂(木质素磺酸盐)：0.01～0.03％(固体粉末)，0.1％～0.6％(5％～10％水溶液)；
水：91.4％～98.97％。
进一步本发明新型活性水压裂液的配制方法采用如下步骤：
(1)防膨剂选用氯化钾，使用比例为1％～2％(为质量百分比，以下的比例均指质量百分比)；降阻剂当选用阴离子或非离子聚丙烯酰胺固体粉末时，其使用比例为0.02％～0.06％，当选用含阴离子或非离子聚丙烯酰胺质量比为1％～2％水溶液时，其使用比例为1％～6％；煤粉分散剂当选用木质素磺酸钠固体粉末时，其使用比例为0.01％～0.03％，当选用质量浓度为5％～10％的木质素磺酸钠水溶液时，其使用比例为0.1％～0.6％；
(2)将防膨剂、煤粉分散剂和降阻剂按比例加入清水中，搅拌15～20min，使其完全溶解，配制成新型活性水压裂液。
本发明的优点：
(1)具有防膨作用，其防膨效果与常用的活性水压裂液相同；
(2)具有降阻作用，其降阻率是常用活性水压裂液的50％～80％；
(3)具有分散煤粉作用，能够形成均匀的悬浊液体系，放置12小时，无分层现象；
(4)配置工艺简单易行，对煤层伤害小，易返排的特点。
具体实施方式
以下实施例用于更具体的说明本发明，但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1：
在1000ml清水中加入20g氯化钾、0.1g木质素磺酸钠固体粉末和0.4g阴离子聚丙烯酰胺固体粉末，搅拌，使之充分溶解，形成煤层气井用新型活性水压裂液。形成的新型活性水压裂液中，氯化钾占清水质量的2％，木质素磺酸钠占清水质量的0.01％，阴离子聚丙烯酰胺固体粉末占清水质量的0.04％。所配的新型活性水压裂液可用于煤层较硬产生煤粉较少的煤层压裂改造中。压裂改造时，可按照前置液、携砂液、顶替液的顺序全程使用。
实施例2：
在1000ml清水中加入20g氯化钾、1g质量浓度为10％的木质素磺酸钠水溶液和40g质量浓度为1％阴离子聚丙烯酰胺水溶液，搅拌，使之充分溶解，形成煤层气井用新型活性水压裂液。形成的新型活性水压裂液中，氯化钾占清水质量的2％，10％的木质素磺酸钠水溶液占清水质量的0.1％，1％的阴离子聚丙烯酰胺水溶液占清水质量的4％。所配的新型活性水压裂液可用于煤层较硬产生煤粉较少的煤层压裂改造中。压裂改造时，可按照前置液、携砂液、顶替液的顺序全程使用。
实施例3：
在1000ml含有较多钙、镁离子的水中加入20g氯化钾、0.1g木质素磺酸钠固体粉末和0.6g非离子聚丙烯酰胺固体粉末，搅拌，使之充分溶解，形成煤层气井用新型活性水压裂液。形成的新型活性水压裂液中，氯化钾占清水质量的2％，木质素磺酸钠占清水质量的0.01％，降阻剂占清水质量的0.06％。所配的新型活性水压裂液可用于现场配液用水硬度较高、煤层较硬产生煤粉较少的煤层压裂改造中。压裂改造时，可按照前置液、携砂液、顶替液的顺序全程使用。
实施例4：
在1000ml含有较多钙、镁离子的水中加入15g氯化钾、1g质量浓度为10％的木质素磺酸钠水溶液和30g质量浓度为2％非离子聚丙烯酰胺水溶液，搅拌，使之充分溶解，形成煤层气井用新型活性水压裂液。形成的新型活性水压裂液中，氯化钾占清水质量的1.5％，10％的木质素磺酸钠水溶液占清水质量的0.1％，2％的非离子聚丙烯酰胺水溶液占清水质量的3％。所配的新型活性水压裂液可用于现场配液用水硬度较高、煤层较硬产生煤粉较少的煤层压裂改造中。压裂改造时，可按照前置液、携砂液、顶替液的顺序全程使用。
实施例5：
在1000ml清水中加入10g～20g氯化钾、0.2g木质素磺酸钠固体粉末和0.2g阴离子聚丙烯酰胺固体粉末，搅拌，使之充分溶解，形成煤层气井用新型活性水压裂液。形成的新型活性水压裂液中，氯化钾占清水质量的1％～2％，木质素磺酸钠占清水质量的0.02％，阴离子聚丙烯酰胺固体粉末占清水质量的0.02％。所配的新型活性水压裂液可用于煤层软、产生煤粉较多的煤层压裂改造中。压裂改造时，可按照前置液、携砂液、顶替液的顺序全程使用。
实施例6：
在1000ml清水中加入15g氯化钾、2g质量浓度为10％的木质素磺酸钠水溶液和40g质量浓度为1％阴离子聚丙烯酰胺水溶液，搅拌，使之充分溶解，形成煤层气井用新型活性水压裂液。形成的新型活性水压裂液中，氯化钾占清水质量的1.5％，10％的木质素磺酸钠水溶液占清水质量的0.2％，1％的阴离子聚丙烯酰胺水溶液占清水质量的4％。所配的新型活性水压裂液可用于煤层软、产生煤粉较多的煤层压裂改造中。压裂改造时，可按照前置液、携砂液、顶替液的顺序全程使用。
Claims (10)
1.一种煤层气井压裂用活性水压裂液，其特征在于它由防膨剂、降阻剂、煤粉分散剂及水配制而成。
2.根据权利要求1所述的活性水压裂液，其特征在于防膨剂为氯化钾。
3.根据权利要求1所述的活性水压裂液，其特征在于降阻剂为阴离子或非离子聚丙烯胺。
4.根据权利要求1所述的活性水压裂液，其特征在于煤粉分散剂为木质素磺酸钠。
5.根据权利要求1所述的活性水压裂液，其特征在于氯化钾质量百分比含量为1％～2％。
6.根据权利要求3所述的活性水压裂液，其特征在于阴离子或非离子聚丙烯胺为固体粉末，其质量百分比含量为0.02％～0.06％。
7.根据权利要求3所述的活性水压裂液，其特征在于阴离子或非离子聚丙烯胺为水溶液，当使用1％～2％的水溶液时，其质量百分比含量为1％～6％。
8.根据权利要求4所述的活性水压裂液，其特征在于木质素磺酸钠为固体粉末时，其质量百分比含量为0.01％～0.03％。
9.根据权利要求4所述的活性水压裂液，其特征在于木质素磺酸钠为水溶液，当使用5％～10％的水溶液时，其质量百分比含量为0.1％～0.6％。
10.根据权利要求1所述的活性水压裂液，其特征在于水质量百分比含量为91.4％～98.97％。
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