CN102851018A - 可回收表面活性剂压裂液及再利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可回收表面活性剂压裂液，涉及石油开采中所使用的压裂液技术领域，包括如下重量份的组分混合而成：可回收表面活性剂压裂液稠化剂：5份-10份；清水或氯化钾溶液：100份；同时本发明还提供了该压裂液的再利用方法，采用该压裂液进行压裂施工后，破胶返排液不需要进行化学处理即可重新用于压裂液配液，为表面活性剂压裂液的充分利用开辟了一条新的道路。

Description

可回收表面活性剂压裂液及再利用方法

 

技术领域

    本发明涉及石油开采中所使用的压裂液技术领域，确切地说涉及一种表面活性剂压裂液再利用方法。

背景技术

随着低渗透油田勘探开发的深入，大批低渗超低渗储层进入规模开发阶段，水平井压裂和体积压裂等大规模压裂方式已逐渐成为油气田开发的主体技术，但伴随着压裂规模的扩大，压后返排液的数量也急剧增大，有限的井场空间和常规的废水处理工艺都无法满足压后返排废水的快速重复利用，如何有效处理压后返排废液已成为制约大规模压裂的瓶颈。因此提出了可回收压裂液技术，可回收压裂液的优势在于：返排液回收后可以循环使用，节约用水及化学添加剂，减少废液的排放和处理费用；对于水源不足的干旱地区，不仅能节约宝贵的水资源，还可有效缩短施工作业时间。尤其适用于丛式井密集的油田、油气井大规模压裂改造（如水平井体积压裂，气井分层压裂等）以及环保要求高的地区，其开发和应用具有重要意义。

2003年，哈利伯顿公司发明了一种称为哈里伯顿微束聚合物（HMP）体系的压裂液，在美国得克萨斯油田的压裂改造中取得成功。这种新型压裂液无需使用破胶剂，因而在泵送过程中避免了常规压裂液中破胶剂对压裂液的持续降黏，具有非常稳定的流变性能。在压裂之后，它依靠地层的固有酸碱环境，使压裂液体系降解至短分子链，可以清洁支撑裂缝并将伤害降至最低。该压裂液可以回收再利用。

但以上述聚合物压裂液为代表的现有技术，破胶返排液中含有大量的矿物成分和破胶剂，再次配液不但需要进行物理沉降过滤除去固体颗粒物，而且需要把返排残液进行化学处理，消除返排残液中矿物成分和破胶剂对聚合物压裂液稠化剂及交联剂的影响，回收工艺复杂，且成功率低。

长庆油田开展了低分子环保型压裂液体系研究与应用。如公开号为CN1699499，公开日为2005年11月23日的中国专利文献公开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及其回收液的应用。在现有技术中，在油气田压裂改造中所使用的压裂液主要是以高分子为稠化剂的压裂液，普遍存在污染严重等缺点。该发明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、因而无需使用破胶剂，因而在泵送过程中避免了压裂液的持续降粘，具有非常稳定的流变性能；对压裂液的返排液进行回收，可以重新作为压裂液使用，减少了废液排放的污染，可以节省大量的水和化学添加剂。

该压裂液体系可以回收利用，现场返排液回收后得到循环使用，节约了配液用水及化学添加剂，减少废液的排放和处理费用，取得了较好的应用效果。但上述现有技术中的压裂液属于低分子聚合物类，不属于表活剂压裂液。

目前，国内针对表活剂压裂液体系的可回收的研究和应用报道暂未出现，因此开发和应用表活剂压裂液直接混配残液再利用技术具有较好的应用前景。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种可回收表面活性剂压裂液，采用该压裂液进行压裂施工后，破胶返排液不需要进行化学处理即可重新用于压裂液配液，为表面活性剂压裂液的充分利用开辟了一条新的道路。

本发明还同时提供了该可回收表面活性剂压裂液的再利用方法，采用本方法，回收工艺简单，成功率高，不需对破胶返排液进行化学处理，具有较好的残液回收利用性。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种可回收表面活性剂压裂液，其特征在于：包括如下重量份的组分混合而成：

可回收表面活性剂压裂液稠化剂：5份-10份；

清水或氯化钾溶液：100份；

所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为55-65%C₂₁H₄₉O₃N₃、5-15%CH₃CH₂OH和25-35%H₂O组成的混合物，其中C₂₁H₄₉O₃N₃是一种多羟基季铵盐的膏状物，结构式为CH₃-(CH₂)₁₈-CH-C(NH₂OH)₃，所述氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%。

一种可回收表面活性剂压裂液再利用方法，其特征在于包括如下步骤：

a、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂5份-10份，清水或氯化钾溶液100份；所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为55-65%C₂₁H₄₉O₃N₃、5-15%CH₃CH₂OH和25-35%H₂O组成的混合物； 

 b、将步骤a中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的清水或氯化钾溶液一起通入混砂车直接混配形成可回收表面活性剂压裂液；

c、在温度0℃－50℃（地面温度）下将步骤b混合的可回收表面活性剂压裂液压进油水井地层压开的裂缝中；

d、压裂结束后关井0.5-3.0小时，控制放喷，取放喷的返排残液，经过沉降过滤，备用；

e、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂 2份-6份，取返排残液氯化钾溶液100份；

f、将步骤e中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的返排残液氯化钾溶液一起泵入混砂车，注入地层再次压裂作业。

所述步骤a和步骤e中，氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%。

所述b步骤中，是采用泵入的方式将可回收表面活性剂压裂液稠化剂和清水或氯化钾溶液泵入混砂车，混配后1-60秒时间内增粘到50mPa.s以上。

所述c步骤中，可回收表面活性剂压裂液施工泵注压力25 MPa -100MPa，压裂时间控制在2-5小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、本发明采用的可回收表面活性剂压裂液稠化剂：5份-10份，和清水或氯化钾溶液：100份混配形成的压裂液，是一种短碳链的表面活性剂复配物，返排残液中不含破胶剂等化学成分，且该压裂液耐矿化度较高，返排残液中的矿物成分对压裂液没有影响，破胶返排液不需要进行化学处理即可重新用于压裂液配液，因此可回收表面活性剂压裂液具有较好的残液回收利用性，技术前景较好，为表面活性剂压裂液的充分利用开辟了一条新的道路。

2、本发明中，可回收表面活性剂压裂液稠化剂采用的重量份为5份-10份，清水或氯化钾溶液采用的重量份为100份，配制的压裂液可在温度120℃，170s^-1连续剪切120min，黏度保持50mPa.s以上，满足120℃以内储层压裂改造要求。

3、本发明中，在温度0℃－50℃（地面温度）下将步骤b混合的可回收表面活性剂压裂液压进油水井地层压开的裂缝中，施工泵注压力25 MPa -100MPa，压裂时间控制在2-5小时，该泵注压裂和压裂时间均能满足常规油气井压裂的要求。

4、本发明中，所述e步骤中，氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%，当该返排残液的氯化钾溶液再次加入稠化剂后，该稠化剂可快速分散稠化返排残液的氯化钾溶液，形成压裂液。

5、公开号为CN1699499专利为一种低分子环保型压裂液体系，该压裂液体系可以回收利用，现场返排液回收后得到循环使用，节约了配液用水及化学添加剂，减少废液的排放和处理费用，取得了较好的应用效果。但该压裂液属于低分子聚合物类，不属于表活剂压裂液，而表活剂压裂液代表着压裂液发展的方向，应用前景广阔，因此本发明为原创技术发明。

具体实施方式

实施例1

作为本发明的一较佳实施方式，本可回收表面活性剂压裂液包括如下重量份的组分混合而成：

可回收表面活性剂压裂液稠化剂：8份；

清水：100份；

所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为65%C₂₁H₄₉O₃N₃、10%CH₃CH₂OH和25%H₂O组成的混合物，其中C₂₁H₄₉O₃N₃是一种多羟基季铵盐的膏状物，结构式为CH₃-(CH₂)₁₈-CH-C(NH₂OH)₃，本领域的技术人员在知晓结构式和名称的情况下，能够配制得出。

实施例2

作为本压裂液的最较佳实施方式，本可回收表面活性剂压裂液包括如下重量份的组分混合而成：

可回收表面活性剂压裂液稠化剂：5份-10份；

氯化钾溶液：100份；

所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为55-65%C₂₁H₄₉O₃N₃、5-15%CH₃CH₂OH和25-35%H₂O组成的混合物，其中C₂₁H₄₉O₃N₃是一种多羟基季铵盐的膏状物，结构式为CH₃-(CH₂)₁₈-CH-C(NH₂OH)₃，所述氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%。

实施例3

作为本发明的另一较佳实施方式，本可回收表面活性剂压裂液再利用方法，包括如下步骤：

a、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂5份-10份，清水100份；所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为55%C₂₁H₄₉O₃N₃、15%CH₃CH₂OH和30%H₂O组成的混合物； 

 b、将步骤a中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的清水或氯化钾溶液一起通入混砂车直接混配形成可回收表面活性剂压裂液；

c、在温度0℃－150℃下将步骤b混合的可回收表面活性剂压裂液压进油水井地层压开的裂缝中；

d、压裂结束后关井0.5-3.0小时，控制放喷，取放喷的返排残液，经过沉降过滤，备用；

e、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂 2份-6份，取返排残液100份，或取返排残液氯化钾溶液100份；

f、将步骤e中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的返排残液或返排残液氯化钾溶液一起泵入混砂车，注入地层再次压裂作业。

实施例4

作为本发明的方法的最佳实施方式，本可回收表面活性剂压裂液再利用方法，包括如下步骤：

a、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂8份，氯化钾溶液100份；所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为60%C₂₁H₄₉O₃N₃、10%CH₃CH₂OH和30%H₂O组成的混合物； 

 b、将步骤a中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的清水或氯化钾溶液一起通入混砂车直接混配形成可回收表面活性剂压裂液；

c、在温度0℃－150℃下将步骤b混合的可回收表面活性剂压裂液压进油水井地层压开的裂缝中；

d、压裂结束后关井0.5-3.0小时，控制放喷，取放喷的返排残液，经过沉降过滤，备用；

e、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂 2份-6份，取返排残液100份，或取返排残液氯化钾溶液100份；

f、将步骤e中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的返排残液或返排残液氯化钾溶液一起泵入混砂车，注入地层再次压裂作业。

所述步骤a和步骤e中，氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%。在f步骤之前（即返排残液再次利用前），需要配成氯化钾溶液的浓度是0.5%—4.0%，所述b步骤中，是采用泵入的方式将可回收表面活性剂压裂液稠化剂和清水或氯化钾溶液泵入混砂车，混配后1-60秒时间内增粘到50mPa.s以上。所述c步骤中，可回收表面活性剂压裂液施工泵注压力25 MPa -100MPa，压裂时间控制在2-5小时。

实施例5

以下是本发明的一具体应用实例：

在XX油田X322-233井组进行了可回收表面活性剂压裂液直接混配残液再利用技术应用。

1）取可回收表面活性剂压裂液稠化剂LHC-1 15吨，清水1%的KCl溶液300吨，一起通入混砂车，混合后即为可回收表面活性剂压裂液，该过程为直接混配工艺。

2）其中所述可回收表面活性剂压裂液施工泵注压力19MPa -20MPa，压裂时间在2小时。

3）压后关井0.5小时，放喷排出残液150吨，经过5个小时的沉降过滤后备用。

4）取可回收表面活性剂压裂液稠化剂LHC-1 8吨，取返排残液1%的氯化钾溶液150吨，一起泵入混砂车，混合后即为再次成为可回收表面活性剂压裂液。

5）其中所述可回收表面活性剂压裂液施工泵注压力19MPa -20MPa，压裂时间在1小时。

6）压后关井0.5小时，放喷，施工结束。

施工过程顺利，返排残液回收后再次用于配制压裂液性能稳定，施工成功。

Claims (6)

1.一种可回收表面活性剂压裂液，其特征在于：包括如下重量份的组分混合而成：

可回收表面活性剂压裂液稠化剂：5份-10份；

清水或氯化钾溶液：100份；

所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为55-65%C₂₁H₄₉O₃N₃、5-15%CH₃CH₂OH和25-35%H₂O组成的混合物，其中C₂₁H₄₉O₃N₃是一种多羟基季铵盐的膏状物，结构式为CH₃-(CH₂)₁₈-CH-C(NH₂OH)₃。

2.根据权利要求1所述的可回收表面活性剂压裂液，其特征在于：所述氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%。

3.一种可回收表面活性剂压裂液再利用方法，其特征在于包括如下步骤：

a、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂5份-10份，清水或氯化钾溶液100份；所述可回收表面活性剂压裂液稠化剂是由质量比为55-65%C₂₁H₄₉O₃N₃、5-15%CH₃CH₂OH和25-35%H₂O组成的混合物； 

b、将步骤a中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的清水或氯化钾溶液一起通入混砂车直接混配形成可回收表面活性剂压裂液；

c、在温度0℃－150℃下将步骤b混合的可回收表面活性剂压裂液压进油水井地层压开的裂缝中；

d、压裂结束后关井0.5-3.0小时，控制放喷，取放喷的返排残液，经过沉降过滤，备用；

e、取可回收表面活性剂压裂液稠化剂 2份-6份，取返排残液100份，或取返排残液氯化钾溶液100份；

f、将步骤e中上述重量份的可回收表面活性剂压裂液稠化剂和上述重量份的返排残液或返排残液氯化钾溶液一起泵入混砂车，注入地层再次压裂作业。

4.根据权利要求3所述的一种可回收表面活性剂压裂液再利用方法，其特征在于：所述步骤a和步骤e中，氯化钾溶液的质量浓度为0.5%—4.0%。

5.根据权利要求3所述的一种可回收表面活性剂压裂液再利用方法，其特征在于：所述b步骤中，是采用泵入的方式将可回收表面活性剂压裂液稠化剂和清水或氯化钾溶液泵入混砂车，混配后1-60秒时间内增粘到50mPa.s以上。

6.根据权利要求3所述的一种可回收表面活性剂压裂液再利用方法，其特征在于：所述c步骤中，可回收表面活性剂压裂液施工泵注压力25 MPa -100MPa，压裂时间控制在2-5小时。