CN102604625A - 一种陆相页岩气压裂用水基压裂液及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陆相页岩气压裂用水基压裂液及其配制方法。该压裂液包括高分子聚合物、粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂和水；其中，各组分的质量百分比为：高分子聚合物为0.02-0.1%，粘土稳定剂为2-3%，助排剂为0.3-0.5%，杀菌剂为0.1-0.3%，余量为水。该压裂液的制备方法是：1）按上述压裂液的配方比例量取水；2）加入0.02-0.1%质量百分比的高分子聚合物，搅拌40分钟；3）加入2-3%质量百分比的粘土稳定剂，搅拌10-15分钟；依次在搅拌状态下加入0.1-0.3%质量百分比的杀菌剂、0.3-0.5%质量百分比的助排剂，搅拌15分钟充分溶解即可。本发明的压裂液能够大大降低压裂施工泵压，并且具有表界面张力低，助排性能好，粘土稳定能力强，杀菌能力强，无沉淀或絮凝物产生等特点。

Description

一种陆相页岩气压裂用水基压裂液及其配制方法

技术领域

本发明涉及一种陆相页岩气压裂用水基压裂液及其配制方法。

背景技术

页岩气是一种赋存在暗色泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，储集层岩性致密，渗透率极低，含气饱和度低，无自然产能，需要采用大规模缝网压裂才能获得工业气流，页岩气开发在我国处于探索阶段。

根据美国开发海相页岩气的经验，最初使用水基冻胶压裂液、泡沫压裂液进行大型压裂改造，获得了较好的改造效果，但由于成本高使得最终的经济效益不佳，到1997年已停止实施这类压裂液体系的大型压裂作业；1998年后采用滑溜水（也称减阻水）压裂液进行大型压裂施工取得成功，相比大型冻胶压裂液作业，滑溜水压裂成本下降了30%以上，使得页岩气的开采变得有利可图，到目前为止，滑溜水压裂液已成为美国页岩气开发最常用的压裂液体系。

鄂尔多斯盆地含有丰富的页岩气资源，其中中生界延长组（张家滩页岩、李家畔页岩）是勘探的重点。与美国海相沉积的页岩气储层相比中生界延长组页岩气层属陆相沉积，粘土矿物含量高，主要由伊蒙混层矿物组成，属于强水敏性储层，其次碳酸盐含量相对较少，绿泥石含量高，存在一定酸敏性，不宜采用酸液对储层进行处理；另外孔隙度低、孔隙吼道细小，易造成水锁伤害。因此，在进行压裂增产改造时，不能一味照搬美国页岩气压裂液配方，必须研发出适合鄂尔多斯盆地页岩气储层特征的水基压裂液配方。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种陆相页岩气压裂用水基压裂液及其配制方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

本发明的技术方案为：一种陆相页岩气压裂用水基压裂液，其特征在于：它包括高分子聚合物、粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂和水；其中，各组分的质量百分比为：

高分子聚合物               0.02-0.1%

粘土稳定剂                   2-3%

助排剂                      0.3-0.5%

杀菌剂                      0.1-0.3%

余量为水。

所述高分子聚合物为羟丙基胍胶、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种；所述粘土稳定剂为小分子的K⁺、Na⁺或NH4⁺的氯化物；所述助排剂为阴离子型表面活性剂、或非离子型表面活性剂、或阴离子型表面活性剂的调配物、或非离子型表面活性剂的调配物，其中，阴离子型表面活性剂为α-烯基磺酸钠、或阴离子氟碳型表面活性剂，非离子型表面活性剂为烷基多苷或非离子氟碳型表面活性剂；所述杀菌剂为新洁尔灭，或过氧化氢，或戊二醛。

所述粘土稳定剂优选氯化钾，其中工业级氯化钾要求K₂O≥62.0%，水不溶物含量≤2.0%；所述高分子聚合物优选阴离子型聚丙烯酰胺或非离子型聚丙烯酰胺；所述助排剂为非离子型表面活性剂的调配物，该非离子型表面活性剂的调配物为可生物降解的烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液；所述杀菌剂为戊二醛。

所述烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液由烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水组成；其中，各组分的质量百分比为：烷基多苷为5%，SR18Y为4%、乙醇为10%，水为81%。SR18Y氟碳表面活性剂由陕西森瑞石油技术开发有限公司生产。

陆相页岩气压裂用水基压裂液的制备方法，其特征在于：

1）按权利要求1的配方比例量取水；

2）加入0.02-0.1%质量百分比的高分子聚合物，搅拌40分钟；

3）加入2-3%质量百分比的粘土稳定剂，搅拌10-15分钟；依次在搅拌状态下加入0.1-0.3%质量百分比的杀菌剂、0.3-0.5%质量百分比的助排剂，搅拌15分钟充分溶解即可。

本发明所涉及的化学原料市场上均有销售。

本发明的技术效果为：

1、该压裂液摩阻低，是清水摩阻的40%，能够大大降低压裂施工泵压；

2、表界面张力低，助排性能好；

3、粘土稳定能力强，防膨率大于85%；

4、杀菌能力强，夏天放置3天不会产生细菌而导致压裂液变质；

5、与页岩气储层地层水配伍性好，无沉淀或絮凝物产生。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

在实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术和行业标准或公知手段。

本发明涉及一种陆相页岩气压裂用水基压裂液，具体组成如下：

包括高分子聚合物、粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂和水；其中，各组分的质量百分比为：

高分子聚合物             0.02-0.1%

粘土稳定剂                  2-3%

助排剂                     0.3-0.5%

杀菌剂                     0.1-0.3%

余量为水。

上述的高分子聚合物、粘土稳定剂、助排剂和杀菌剂均为现有的工业级产品。

所述高分子聚合物为羟丙基胍胶、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种；所述粘土稳定剂为小分子的K⁺、Na⁺或NH4⁺的氯化物；所述助排剂为阴离子型表面活性剂、或非离子型表面活性剂、或阴离子型表面活性剂的调配物、或非离子型表面活性剂的调配物，其中，阴离子型表面活性剂为α—烯基磺酸钠、或阴离子氟碳型表面活性剂，非离子型表面活性剂为烷基多苷或非离子氟碳型表面活性剂；所述杀菌剂为新洁尔灭，或过氧化氢，或戊二醛。

所述粘土稳定剂优选氯化钾，其中工业级氯化钾要求K₂O≥62.0%，水不溶物含量≤2.0%；所述高分子聚合物优选阴离子型聚丙烯酰胺或非离子型聚丙烯酰胺；所述助排剂为非离子型表面活性剂的调配物，该非离子型表面活性剂的调配物为可生物降解的烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液；所述杀菌剂为戊二醛。

所述烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液由烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水组成；其中，各组分的质量百分比为：烷基多苷为5%，SR18Y为4%、乙醇为10%，水为81%。SR18Y氟碳表面活性剂由陕西森瑞石油技术开发有限公司生产。

本发明还涉及一种陆相页岩气压裂用水基压裂液的制备方法，具体包含如下步骤：

1）按上述本发明陆相页岩气压裂用水基压裂液配方比例量取水；

2）加入0.02-0.1%质量百分比的高分子聚合物，搅拌40分钟；

3）加入2-3%质量百分比的粘土稳定剂，搅拌10-15分钟；依次在搅拌状态下加入0.1-0.3%质量百分比的杀菌剂、0.3-0.5%质量百分比的助排剂，搅拌15分钟充分溶解即可。

实施例1

配制50m³压裂液，配制方法为：取48.79 m³水，加入10公斤分子量为1000的阴离子聚丙烯酰胺，搅拌40分钟，然后边搅拌边加入1吨氯化钾，其中工业级氯化钾要求K₂O≥62.0%，水不溶物含量≤2.0%，搅拌15分钟使氯化钾彻底溶解，再依次加入50公斤戊二醛、150公斤助排剂，搅拌15分钟充分溶解即配好页岩气压裂用水基压裂液。所述助排剂为烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液；该混合液包括烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水；其中，各组分的质量百分比为：烷基多苷为5%，SR18Y为4%、乙醇为10%，水为81%，制备方法直接混合即可。

实施例2

配制50m³压裂液，配制方法为：取48.77m³水，加入20公斤分子量为1000的阴离子聚丙烯酰胺，搅拌40分钟，然后边搅拌边加入1吨氯化钾，搅拌15分钟使氯化钾彻底溶解，再依次加入50公斤戊二醛、150公斤助排剂，搅拌15分钟充分溶解即配好页岩气压裂用水基压裂液。所述助排剂为烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液；该混合液包括烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水；其中，各组分的质量百分比为：烷基多苷为5%，SR18Y为4%、乙醇为10%，水为81%，制备方法直接混合即可。

实施例3

配制50m³压裂液，配制方法为：取48.28 m³水，加入20公斤羟乙基纤维素，搅拌40分钟，然后边搅拌边加入1.5吨氯化钾，搅拌15分钟使氯化钾彻底溶解，再依次加入50公斤戊二醛、150公斤助排剂，搅拌15分钟充分溶解即配好页岩气井压裂用水基压裂液。所述助排剂为烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液；该混合液包括烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水；其中，各组分的质量百分比为：烷基多苷为5%，SR18Y为4%、乙醇为10%，水为81%，制备方法直接混合即可。

实施例4

配制50m³ 压裂液，配制方法为：取48.73m³水，加入20公斤分子量为1000的阴离子聚丙烯酰胺，搅拌40分钟，然后边搅拌边加入1.0吨氯化钾，搅拌15分钟使氯化钾彻底溶解，再依次加入100公斤新洁尔灭、150公斤助排剂，搅拌15分钟充分溶解即配好页岩气压裂用水基压裂液。所述的助排剂为α-烯基磺酸钠。

实施例5

配制50m³ 压裂液，配制方法为：取48.62m³水，加入30公斤羟乙基纤维素，搅拌40分钟，然后边搅拌边加入1.0吨氯化钾，搅拌15分钟使氯化钾彻底溶解，再依次加入150公斤新洁尔灭、200公斤助排剂，搅拌15分钟充分溶解即配好页岩气压裂用水基压裂液。所述的助排剂为α-烯基磺酸钠。

实施例6

配制50m³ 压裂液，配制方法为：取48.6m³水，加入50公斤羟丙基胍胶，搅拌10分钟，然后边搅拌边加入1.0吨氯化钾，搅拌15分钟使氯化钾彻底溶解，再依次加入150公斤新洁尔灭、200公斤助排剂，搅拌15分钟充分溶解即配好页岩气压裂用水基压裂液。所述的助排剂为α-烯基磺酸钠。

实施例7

延长某页岩气井位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，井深1400米，为求得该井产能，对该井1071-1090米井段进行压裂施工，压裂液使用该发明的水基压裂液配方，配方为（按各组分的质量百分比）：清水+0.05%聚丙烯酰胺+2.0%KCl+0.4%助排剂+0.1%戊二醛），施工参数为：施工排量10.0m³/min，压裂液用量1580m³，支撑剂加量50m³。采用该压裂液施工压力平稳，施工压力为30MPa，顺利完成了加砂压裂施工，施工后增产效果明显。

 参考SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价》标准，对上述实施例的产品进行了页岩气水基压裂液性能评价，评价结果为该配方综合性能较好，能够满足页岩气压裂施工的需要，而且成本大大低于胍胶压裂液成本，实验结果如下表1。

表1  页岩气水基压裂液综合性能实验结果

项目	项目指标测试结果
		表界面张力	25mN/m，界面张力0.845mN/m
配伍性	与地层水混合不形成沉淀、无絮凝物产生
		杀菌能力	3天粘度保持率92%
粘土防膨率（%）	90.2
		摩阻	清水摩阻的40%

Claims (5)

1.一种陆相页岩气压裂用水基压裂液，其特征在于：它包括高分子聚合物、粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂和水；其中，各组分的质量百分比为：

高分子聚合物为 0.02-0.1%，粘土稳定剂为2-3%，助排剂为0.3-0.5%，杀菌剂为0.1-0.3%，余量为水。

2.根据权利要求1所述陆相页岩气压裂用水基压裂液，其特征在于：所述高分子聚合物为羟丙基胍胶、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种；所述粘土稳定剂为小分子的K⁺、Na⁺或NH4⁺的氯化物；所述助排剂为阴离子型表面活性剂、或非离子型表面活性剂、或阴离子型表面活性剂的调配物、或非离子型表面活性剂的调配物，其中，阴离子型表面活性剂为α—烯基磺酸钠、或阴离子氟碳型表面活性剂，非离子型表面活性剂为烷基多苷或非离子氟碳型表面活性剂；所述杀菌剂为新洁尔灭，或过氧化氢，或戊二醛。

3.根据权利要求2所述陆相页岩气压裂用水基压裂液，其特征在于：所述粘土稳定剂为氯化钾，其中工业级氯化钾要求K₂O≥62.0%，水不溶物含量≤2.0%；所述高分子聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺或非离子型聚丙烯酰胺；所述助排剂为非离子型表面活性剂的调配物，该非离子型表面活性剂的调配物为可生物降解的烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液；所述杀菌剂为戊二醛。

4.根据权利要求2或3所述陆相页岩气压裂用水基压裂液，其特征在于：所述烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性剂混合液由烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水组成；其中，各组分的质量百分比为：烷基多苷为5%，SR18Y为4%、乙醇为10%，水为81%；所述的SR18Y氟碳表面活性剂由陕西森瑞石油技术开发有限公司生产。

5.一种根据权利要求1所述陆相页岩气压裂用水基压裂液的制备方法，其特征在于：

1）按权利要求1的配方比例量取水；

2）加入0.02-0.1%质量百分比的高分子聚合物，搅拌40分钟；

3）加入2-3%质量百分比的粘土稳定剂，搅拌10-15分钟；依次在搅拌状态下加入0.1-0.3%质量百分比的杀菌剂、0.3-0.5%质量百分比的助排剂，搅拌15分钟充分溶解即可。