CN102391850B - 一种应用于天然气井的回收压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于天然气井的回收压裂液，按重量百分比为：植物胶稠化剂0.25％～0.45％，氯化钾2.0％～3.0％，杀菌剂0.01％～0.02％，助排剂0.40％～1.20％，交联液0.3％～0.7％，pH值调节剂0.01％～0.025％，破胶剂0.08％～0.2％，余量为水；现场施工时，压裂液经压裂施工后从地层返排的液体沉降、过滤，除去粉砂和机械杂质后，储存于罐中，在压裂施工时，加入pH值调节剂，使其重新形成冻胶，进行使用，可减少废液的排放与处理，节省大量的水，并可以节省配液时间，缩短施工周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于天然气井的回收压裂液。
背景技术
目前国内油气田压裂施工基本上采用的是高分子压裂液体技术，即水基聚合物压裂液，所应用的是瓜尔胶及其衍生物。由于它低廉的费用和较好的流变控制特性，在压裂工艺中已应用了许多年。这种压裂液具有抗剪切性好、热稳定性好、水不溶物和破胶残渣含量较低、控制滤失能力强等诸多优点。然而，和其他众多的水基压裂液一样，具有一定的不足：①难以满足施工规模及快速破胶返排的要求。②压裂液在地层易残留高分子，对地层孔喉和微裂缝会造成持久的伤害；在压裂增产施工过程中会产生大量返排压裂残液，对环境造成很大影响。且这种压裂液破胶后的返排液是不可再利用的，一次性使用和后期处理导致浪费严重，排放会污染环境，处理费用大，许多企业难以承受。专利CN1699499A介绍了一种以低分子聚合物为稠化剂，可以回收再利用的低分子环保型压裂液，由低分子稠化剂、交联剂、水、pH调节剂、原油破乳剂、表面活性剂、粘土稳定剂、杀菌剂等构成。其低分子聚合物分子量位于1×105～4×105之间，主要用于油井中。
发明内容
本发明的目的就在于针对目前天然气田常用压裂液体系稠化剂分子量高，破胶后残留高分子，返排液体不可再用的缺点，通过对压裂液体系添加剂的研究和配方的优化，提供一种应用于天然气井的回收压裂液，该压裂液可以在产水、产油地层循环使用。
本发明所述的应用于天然气井的回收压裂液，组成按重量百分比为：
其中交联液组成按重量％计为：
上述的植物胶稠化剂为河北天时化工有限公司生产的低粘度羟丙基瓜胶，分子量位于0.5～6×105之间，是常规瓜胶增稠剂分子量的1/5～1/4，最佳浓度为0.36％～0.42％。
上述KCl为短效防膨剂，解决泥质含量高、水敏伤害严重的问题，最佳浓度为2.5％～3.0％。
上述杀菌剂为济南多吉利工贸有限公司生产的D580型，主要为阳离子长链聚合物、表面活性剂、稳定剂复合而成的液体广谱杀菌防腐剂，对杀灭腐生菌、硫酸盐还原菌、铁细菌有特效。
上述助排剂为一种由氟碳表面活性剂、低分子醇类溶剂、高分子醇类助剂、碳氢链表面活性剂混合而成的混合物。其组份与浓度分别为：FSJ、FSO-100、FSN-100等氟碳表面活性剂0.5％～2.0％，乙二醇、甲醇、乙醇等低分子醇类溶剂10％～15.0％，辛醇、己醇等高分子醇类助剂3.0％～5.0％，平平加0-15、0-20等工业级碳氢链表面活性剂10.0％～20.0％，余量为水。助排剂最佳浓度为0.5％～1.0％。
上述交联液为有机硼交联剂，由十水硼酸钠(硼砂)、山梨醇、氢氧化钠和水组成，其组份与浓度分别为：十水硼酸钠(硼砂)含量10.0％～40.0％，最佳浓度25.0％～30.0％；山梨醇含量5.0％～20.0％，最佳浓度为15.0％～20.0％；氢氧化钠含量1.0％～8.0％，最佳浓度4.0％～7.0％，余量为水。交联液使用浓度为0.2％～1.0％，最佳浓度为0.3％～0.5％。
上述破胶剂为酸性物质盐酸、冰醋酸或柠檬酸包裹物。
上述pH值调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等。
室内配制该压裂液体系时，采用混调器，将氯化钾、杀菌剂先加入到水中搅拌溶解，然后缓慢加入植物胶稠化剂，溶解均匀后再加入pH值调节剂，待液体增粘后加入助排剂，搅拌均匀，放置1小时即得基液，在基液中加入交联液即得到冻胶，采用盐酸、冰醋酸或柠檬酸破胶，再采用pH值调节剂调节其pH值在9～10范围内即为冻胶。
上述压裂液体系在加砂压裂现场施工中是这样实现回收利用的：压裂液经压裂施工后从地层返排的液体沉降、过滤，除去粉砂和机械杂质后，储存于罐中，在压裂施工时，加入pH值调节剂，使其重新形成冻胶，进行使用，可减少废液的排放与处理，节省大量的水，并可以节省配液时间，缩短施工周期。
发明的效果
本发明的效果是(1)采用分子量较低的植物胶稠化剂，是常规瓜胶增稠剂分子量的1/5～1/4，大大节约了化学剂的使用量，从源头上减少了污染物的产生，节约了生产成本和污染防治成本；(2)压裂液具有较好的耐温抗剪切能力。同一温度下压裂液可保持恒定的粘度而不下降；压裂液可避免在泵送过程中持续降粘，使该压裂液体系中的化学物配制比例保持稳定，为其能循环利用创造了有利的条件；(3)采用屏蔽交联技术和聚合物网络结构破坏与恢复技术，实现体系的破胶与交联可逆，施工中不需要氧化破胶剂就可以实现破胶返排，并能有效降低对裂缝导流能力的伤害。破胶后液体中稠化剂的化学结构不受破坏。因此，对压裂液的返排液进行回收处理后循环使用。其效果不受重复利用次数的影响；回收利用压裂返排液，降低了废液处理成本；(4)该回收压裂液可以在产水、产油地层循环使用，多次利用；(5)现场应用情况：在低渗透气藏应用共53井次，增加井口测试产量147.86×104m3/d以上，取得了良好的增产效果。
具体实施方式
实施例1
取490ml水置于1000ml容积的混调器中，依次加入0.01g杀菌剂D580、15g氯化钾、搅拌2min溶解，再缓慢加入2.1g低粘度羟丙基瓜胶，搅拌至液体增粘，再加入5.0g助排剂，搅拌均匀，放置1～2小时，制成基液备用。取基液100ml，加入0.5g交联液，记录交联液加入到形成冻胶的时间为压裂液交联时间。用pH值测定仪测得基液pH值为7.8，交联压裂液pH值为10.2，交联时间为67s。使用M5500旋转粘度计在170s-1剪切速率下，测得基液粘度为13.5mPa·s，交联冻胶粘度达到369mPa·s。在制得的冻胶中加入0.15g的柠檬酸破胶剂，搅拌均匀，冻胶粘度缓慢下降至基液粘度或更低(＜5.0mPa·s)，则认为冻胶已经破胶。此时，在搅拌状态下缓慢加入0.022gpH值调节剂氢氧化钠，使其pH值为9.5左右，则形成冻胶，该过程实现了压裂液的破胶与回收利用。
该压裂液配方适用于60℃～80℃的天然气井增产改造中。
实施例2
取490ml水置于1000ml容积的混调器中，依次加入0.01g杀菌剂D580、15g氯化钾、搅拌2min溶解，再缓慢加入2.1g低粘度羟丙基瓜胶，搅拌至液体增粘，再加入5.0g助排剂，搅拌均匀，放置1～2小时，制成基液备用。取基液100ml，加入0.45g交联液，记录交联液加入到形成冻胶的时间为压裂液交联时间。用pH值测定仪测得基液pH值为7.8，交联压裂液pH值为10.1，交联时间为67s。使用M5500旋转粘度计在170s-1剪切速率下，测得基液粘度为13.5mPa·s，交联冻胶粘度达到389mPa·s。在制得的冻胶中加入0.1g的盐酸破胶剂，搅拌均匀，冻胶粘度缓慢下降至基液粘度或更低(＜5.0mPa·s)，则认为冻胶已经破胶。此时，在搅拌状态下缓慢加入0.025g pH值调节剂碳酸氢钠，使其pH值为9.5左右，则形成冻胶，该过程实现了压裂液的破胶与回收利用。
该压裂液配方适用于60℃～80℃的天然气井增产改造中。
实施例3
取490ml水置于1000ml容积的混调器中，依次加入0.01g杀菌剂D580、12.5g氯化钾、搅拌2min溶解，再缓慢加入1.8g低粘度羟丙基瓜胶，搅拌至液体增粘，再加入5.0g助排剂，搅拌均匀，放置1～2小时，制成基液备用。取基液100ml，加入0.4g交联液，记录交联液加入到形成冻胶的时间为压裂液交联时间。用pH值测定仪测得基液pH值为7.6，交联压裂液pH值为9.7，交联时间为49s。使用M5500旋转粘度计在170s-1剪切速率下，测得基液粘度为10.5mPa·s，交联冻胶粘度达到246mPa·s。在制得的冻胶中加入0.12g的柠檬酸破胶剂，搅拌均匀，冻胶粘度缓慢下降至基液粘度或更低(＜5.0mPa·s)，则认为冻胶已经破胶。此时，在搅拌状态下缓慢加入0.02g pH值调节剂氢氧化钠，使其pH值为9.5左右，则形成冻胶，该过程实现了室内压裂液的破胶与回收利用。
该压裂液配方适用于40℃～60℃的天然气井增产改造中。
实施例4
取490ml水置于1000ml容积的混调器中，依次加入0.01g杀菌剂D580、12.5g氯化钾、搅拌2min溶解，再缓慢加入1.8g低粘度羟丙基胍胶，搅拌至液体增粘，再加入5.0g助排剂，搅拌均匀，放置1～2小时，制成基液备用。取基液100ml，加入0.35g交联液，记录交联液加入到形成冻胶的时间为压裂液交联时间。用pH值测定仪测得基液pH值为7.6，交联压裂液pH值为9.6，交联时间为49s。使用M5500旋转粘度计在170s-1剪切速率下，测得基液粘度为10.5mPa·s，交联冻胶粘度达到266mPa·s。在制得的冻胶中加入0.11g的柠檬酸破胶剂，搅拌均匀，冻胶粘度缓慢下降至基液粘度或更低(＜5.0mPa·s)，则认为冻胶已经破胶。此时，在搅拌状态下缓慢加入0.019g pH值调节剂碳酸氢钠，直到使其pH值为9.5左右，则形成冻胶，该过程实现了室内压裂液的破胶与回收利用。
该压裂液配方适用于40℃～60℃的天然气井增产改造中。
Claims (4)
1.一种应用于天然气井的回收压裂液，其特征在于：压裂液的组成按重量百分比为：
所述交联液组成按重量%计为：
所述的植物胶稠化剂为低粘度羟丙基瓜胶，分子量位于0.5～6×105之间，是常规羟丙基瓜胶分子量的1/5～1/4；
所述的破胶剂为酸性物质盐酸、冰醋酸或柠檬酸包裹物。
2.根据权利要求1所述的应用于天然气井可回收压裂液，其特征在于：所述的杀菌剂为阳离子长链聚合物、表面活性剂和稳定剂复合而成的液体广谱杀菌防腐剂D580。
3.根据权利要求1所述的应用于天然气井可回收压裂液，其特征在于：所述的助排剂为一种由氟碳表面活性剂、低分子醇类溶剂、高分子醇类助剂、碳氢链表面活性剂混合而成的混合物。
4.根据权利要求1所述的应用于天然气井可回收压裂液，其特征在于：所述的pH值调节剂为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
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