CN103275691B

CN103275691B - 一种页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液

Info

Publication number: CN103275691B
Application number: CN201310216419.6A
Authority: CN
Inventors: 丁建锁; 伍嘉; 林景禹; 李学义; 李江涛
Original assignee: PETRO-KING OILFIELD TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: PETRO-KING OILFIELD TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: CN103275691A

Abstract

本发明公开了一种页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液，按重量百分比计包括：降阻剂0.02～0.08%，助排剂0.7～1.5%，辅助助排剂8～12%，降界面张力增效剂5～10%，粘土稳定剂0.05～0.1%，杀菌剂0.007～0.01%，阻垢剂0.04～0.06%，余量为水。其有益效果：（1）降阻剂能够快速分散溶解，形成均一体系，解决了页岩压裂过程中大规模即时配液难的问题；（2）可重复利用，降低了返排液处理成本；（3）滑溜水的降阻率大于75%，可满足大排量施工，且降低对泵注设备的要求，能够有效降低大排量压裂施工过程中滑溜水在管路中的摩阻；（4）适用范围广，对温度、盐度适应性强，对水质要求低。

Description

一种页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液

技术领域

本发明涉及一种用于页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液，更具体地说，涉及一种速溶、降阻率高且可回收利用的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液。

背景技术

页岩油气藏开发是目前石油工业中最热门的技术领域，我国页岩油气藏储量丰富，在政府政策引导下四川、河南、江汉、贵州等地已经进入开发阶段，部分地区已经获得工业气流。

常规储层压裂增产措施使用的压裂液为胍胶或聚合物等为增稠剂，但这种液体存在残渣高、伤害大而不适合页岩油气藏，且摩阻高难以实现大排量施工工艺的要求。对于致密页岩储层更需要进行储层改造来获得工业油气流，实践验证压裂增产是最为有效的手段，通常采用大规模缝网体积压裂技术，该技术的施工规模远高于常规压裂，单层所用压裂液一般超过2000m³，施工排量通常大于10m³/min，因此常规压裂液成本过高、伤害大、同时降阻率等不能满足页岩压裂施工。由此衍生出一种用于页岩油气藏开发的滑溜水压裂液，其粘度通常小于10mPa·s，降阻率大于70%。

但目前适合于页岩油气藏开发的滑溜水存在以下缺陷：（1）溶解分散时间过长，不适合页岩大规模压裂现场即时配液的要求；（2）降阻率大约在60%左右，难以满足10m³以上排量施工过程中对压裂液降阻率的要求；（3）返排液处理困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种速溶、降阻率高且可回收利用的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液，按重量百分比计包括：

降阻剂0.02～0.08%，

助排剂0.7～1.5%，

辅助助排剂8～12%，

降界面张力增效剂5～10%，

粘土稳定剂0.05～0.1%，

杀菌剂0.007～0.01%，

阻垢剂0.04～0.06%，

余量为水。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述降阻剂包括数均分子量位于100万～300万之间的聚丙烯酰胺、数均分子量位于100万～300万之间的改性聚丙烯酰胺或者数均分子量位于100万～300万之间的线性胶。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述线性胶包括黄原胶。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述助排剂包括氟碳表面活性剂或有机硅表面活性剂。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述辅助助排剂包括常规碳氢链表面活性剂。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述降界面张力增效剂为醇类物质，所述醇类物质包括正辛醇、癸醇或正癸醇。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述粘土稳定剂包括阳离子聚季铵盐。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述杀菌剂包括2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺、戊二醛、四羟甲基硫酸磷或四氢化-3，5-二甲基-2H-1，3，5-噻二嗪-2-硫酮。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，按重量百分比计，所述阻垢剂的组份为0.04～0.06%。

在本发明所述的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液中，所述阻垢剂包括聚磷酸盐或氨基三亚甲基膦酸。

实施本发明的页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液，具有以下有益效果：（1）降阻剂能够快速分散溶解，形成均一体系，满足页岩压裂增产施工现场快速即时配液的要求，2分钟内即可配成该页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液，解决了页岩压裂过程中大规模在线连续配液难的问题；（2）滑溜水粘度低小于10mPa·s，不用破胶，压裂后即可返排，并可重复利用，对地层伤害非常小，同时大大降低了返排液处理成本；（3）滑溜水的降阻率大于75%，不仅可以用于施工排量大于10m³/min的施工场合，而且能够有效降低滑溜水在大排量条件下的摩阻；（4）适用范围广，对温度、盐度适应性强，对水质要求低。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。

滑溜水的作用机理：页岩开发过程中，由于页岩储层岩石非常致密，渗透率为10-100nD左右，远远低于常规储层，因此在压裂过程中需要保护储层，降低二次伤害；另外页岩储层改造工艺需要用大排量泵注压裂液至地层（一般大于10m³/min,而常规储层压裂泵注压裂液排量在2-4m³/min），以压开地层形成裂缝。而排量过大势必会增加液体在管路中、射孔孔眼等处的摩擦阻力（如排量为1的盐水摩阻为0.458MPa，排量为2的盐水摩阻为1.83MPa，排量为2.5的盐水摩阻2.86MPa，排量为3的盐水摩阻为4.12MPa，排量为3.5的盐水摩阻为5.61MPa，排量为4的盐水摩阻为7.32MPa。（盐水密度近似取1000）），从而大幅度增加施工压力，这对于压裂施工来说是很不愿意看到的，因此我们需要一种能够起到降低摩阻的液体来作为压裂液。

另外采用该种压裂液用于页岩压裂还有其他原因：1、成本问题。页岩压裂为缝网大型体积压裂，一口直井用液量大于2000方，而常规压裂只需300方左右，水平井页岩压裂需要10000-20000方，这样大的用量采用常规压裂液成本太高（400-700元/方），而本实施例的滑溜水成本仅为其1/3左右。2、粘度。常规压裂液需要交联为冻胶，粘度为几百mPa·s(常温)，这样大的粘度在大于10m³/min的输送排量下压力会非常高，压力会超过压裂车组及各种管汇、接头的承压能力，因此常规压裂液不适合页岩开发。而本实施例的滑溜水压裂液粘度在10mPa·s左右，远低于常规压裂液。3、该种滑溜水配制之后不经过化学反应（常规压裂液需要交联，破胶），返排液经过简单处理能够重复利用，因为其只是在地层中受到污染，并没有发生复杂化学反应。综上所述，本实施例的滑溜水的最主要的作用机理就是降低液体在管汇、孔眼、及各个地方的摩擦阻力，同时又能满足压裂施工对于压裂液的其他性能要求。

本实施例的页岩油气藏滑溜水，按重量百分比计（下同）包括：

降阻剂0.02～0.08%，

助排剂0.7～1.5%，

辅助助排剂8～12%，

降界面张力增效剂5～10%，

粘土稳定剂0.05～0.1%，

杀菌剂0.007～0.01%，

阻垢剂0.04～0.06%，

余量为水。

降阻剂的作用：降阻剂为该体系的主剂；降阻剂为聚丙烯酰胺或改性聚丙烯酰胺（简称：PAM；化学式：(C₃H₅NO)_n；厂家：山东同力化工有限公司），数均分子量位于100万～300万之间，其主要作用是增加滑溜水粘度，从而降低滑溜水的摩擦阻力，提高了滑溜水的降阻率。另外，由于滑溜水具有一定粘度，携带支撑剂的能力要强于清水，在地层中不易滤失，更易压开地层。在一些实施例中，降阻剂也可以是数均分子量位于100万～300万之间的线性胶，线性胶包括黄原胶（又称黄胶、汉生胶，黄单胞多糖，是一种由假黄单胞菌属发酵产生的单孢多糖，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术，切断1，6-糖苷键，打开支链后，在按1，4-键合成直链组成的一种酸性胞外杂多糖）。

助排剂的作用：助排剂的主要成分为氟碳表面活性剂或有机硅表面活性剂，氟碳表面活性剂对于降低界面张力有很好的效果，能够降低液体与油、管汇表面等的界面张力，降低液体的摩阻，提高了滑溜水的降阻率。氟碳表面活性剂是指碳氢表面活性剂的碳氢链中的氢原子全部或部分被氟原子取代，即氟碳链代替了碳氢链；氟碳表面活性剂可以采用杭州仁衫科技有限公司的型号为FCO-163或FCN-18或F370的氟碳表面活性剂；氟碳表面活性剂的化学式例如可以是CF₃CF₂(CF₂CF₂)_n或者(CF₃)₂CF(CF₂CF₂)_n。有机硅表面活性剂的厂家可以来自广州市氟缘硅科技公司。

辅助助排剂的作用：辅助助排剂主要成分为常规碳氢链表面活性剂（厂家：临沂市兰山区绿森化工有限公司；例如是十二烷基苯磺酸钠），用于降低液体表面张力，也是为了降低滑溜水的摩阻，提高了滑溜水的降阻率。

降界面张力增效剂的作用：降界面张力增效剂为醇类物质，优选为正辛醇，醇类使活性剂分子在界面排列更加紧密，并调节油水两相所含的活性剂分子数，对于降低界面张力有一定增效作用。在一些实施例中，醇类物质也可以是癸醇或正癸醇等高碳数、液态醇类，醇类物质能够对表面活性剂起到增效作用。

粘土稳定剂作用：地层中粘土在遇水时会发生膨胀，从而堵塞孔喉，对于原油在孔喉中流动很不利，粘土稳定剂能够使粘土保持稳定，不发生或很小程度上膨胀。粘土稳定剂包括阳离子聚季铵盐，阳离子聚季铵盐例如是二甲基二烯丙基氯化铵、双葵基二甲基氯化铵或二甲基苄基氯化铵等，厂家可以是广州博峰化工科技有限公司。

杀菌剂的作用：水中存在各种细菌，泵注地层后细菌繁殖会造成细菌堵塞而影响改造效果；杀菌剂包括2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺、戊二醛、四羟甲基硫酸磷或四氢化-3，5-二甲基-2H-1，3，5-噻二嗪-2-硫酮（俗称：棉隆）。杀菌剂厂家：济南斯贝特化工有限公司。

阻垢剂的作用：水在一定情况下会产生水垢，而水垢进入地层后会堵塞孔喉，污染地层，因此需要用阻垢剂防止产生水垢。阻垢剂包括聚磷酸盐（例如是聚六亚甲基胍磷酸盐，(C₇H₁₅N₃)n.x(H₃PO₄)）或氨基三亚甲基膦酸(简称ATMP；分子式：N(CH₂PO₃H₂)₃C；厂家：山东旭东化工科技股份有限公司)。优选地，按重量百分比计，页岩油气藏滑溜水中阻垢剂的组份为0.5%，此时防止产生水垢的效果最好。

采用助排剂和辅助助排剂的原因：1、两种助排剂一种是降表面张力，一种是降界面张力，协同增效，降低毛管阻力，提高返排率，降低液体滞留造成的伤害。2、本实施例的滑溜水的主要难点就是使得滑溜水的降阻率大于或者等于75%，采用上述两种助排剂实现了滑溜水的降阻率大于或者等于75%的目的。

实施例1

取85.843克水置于无茵混调器中，依次加入降阻剂（数均分子量为120万的聚丙烯酰胺）0.05克，粘土稳定剂（二甲基二烯丙基氯化铵）0.05克，阻垢剂（聚六亚甲基胍磷酸盐）0.05克，杀菌剂（2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺）0.007克，搅拌40s后，再加入助排剂（氟碳表面活性剂）1克，辅助助排剂（碳氢链表面活性剂）8克，降界面张力增效剂（正辛醇）5克,搅拌30s后制成滑溜水，滑溜水粘度为44mPa·s，降阻率75%。施工后的返排液的粘度为4mPa·s，降阻率66%。返排液经过滤、沉淀处理后，向返排液中添加相应的组份，使得滑溜水降阻率达到要求，从而重复利用。

实施例2

取81.113克水置于无茵混调器中，依次加入降阻剂（数均分子量为100万的聚丙烯酰胺）0.08克，粘土稳定剂（双葵基二甲基氯化铵）0.05克，阻垢剂（聚六亚甲基胍磷酸盐）0.05克，杀菌剂（戊二醛）0.007克，搅拌40s后，再加入助排剂（有机硅表面活性剂）0.7克，辅助助排剂（碳氢链表面活性剂）10克，降界面张力增效剂（癸醇）8克，搅拌30s后制成滑溜水，滑溜水粘度为5mPa·s，降阻率76%。施工后的返排液的粘度为5mPa·s，降阻率63%。返排液经过滤、沉淀处理后，向返排液中添加相应的组份，使得滑溜水降阻率达到要求，从而重复利用。

实施例3

取86.133克水置于无茵混调器中，依次加入降阻剂（数均分子量为300万的聚丙烯酰胺）0.02克，粘土稳定剂（双葵基二甲基氯化铵）0.1克，阻垢剂（聚六亚甲基胍磷酸盐）0.04克，杀菌剂（四羟甲基硫酸磷或四氢化-3，5-二甲基-2H-1，3，5-噻二嗪-2-硫酮）0.007克，搅拌37s后，再加入助排剂（有机硅表面活性剂）0.7克，辅助助排剂（碳氢链表面活性剂）8克，降界面张力增效剂（正癸醇）5克，搅拌35s后制成滑溜水，滑溜水粘度为4mPa·s，降阻率77%。施工后的返排液的粘度为4.5mPa·s，降阻率68%。

实施例4

取76.28克水置于无茵混调器中，依次加入降阻剂（数均分子量为200万的聚丙烯酰胺）0.08克，粘土稳定剂（双葵基二甲基氯化铵）0.07克，阻垢剂（聚六亚甲基胍磷酸盐）0.06克，杀菌剂（四羟甲基硫酸磷或四氢化-3，5-二甲基-2H-1，3，5-噻二嗪-2-硫酮）0.01克，搅拌39s后，再加入助排剂（有机硅表面活性剂）1.5克，辅助助排剂（氟碳表面活性剂）12克，降界面张力增效剂（正癸醇）10克，搅拌35s后制成滑溜水，滑溜水粘度为5mPa·s，降阻率82%。施工后的返排液的粘度为5mPa·s，降阻率70%。

本实施例的页岩油气藏滑溜水是一种适用于页岩开发的新型压裂液体系，降阻剂溶解分散速度快，有效降低摩阻，解决页岩压裂过程中大排量施工的摩阻问题，无需破胶，返排后可以重复利用，不影响降阻效果。

上面对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种页岩油气藏可重复利用的滑溜水压裂液，其特征在于，按重量百分比计包括：

降阻剂0.02～0.08％，

助排剂0.7～1.5％，

辅助助排剂8～12％，

降界面张力增效剂5～10％，

粘土稳定剂0.05～0.1％，

杀菌剂0.007～0.01％，

阻垢剂0.04～0.06％，

余量为水；

所述降阻剂包括黄原胶；所述助排剂包括氟碳表面活性剂或有机硅表面活性剂；所述辅助助排剂包括十二烷基苯磺酸钠；所述降界面张力增效剂为癸醇；所述粘土稳定剂包括二甲基二烯丙基氯化铵、双葵基二甲基氯化铵或二甲基苄基氯化铵；所述杀菌剂包括2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺、戊二醛、四羟甲基硫酸磷或四氢化-3，5-二甲基-2H-1，3，5-噻二嗪-2-硫酮；所述阻垢剂包括聚磷酸盐或氨基三亚甲基膦酸。