CN107603586A

CN107603586A - 低温低伤害页岩气滑溜水压裂液及其制备方法

Info

Publication number: CN107603586A
Application number: CN201711004027.8A
Authority: CN
Inventors: 闫秀; 王冰; 龚起雨; 胡光; 袁凯; 张骏超; 邰云龙
Original assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Jianghan Petroleum Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Jianghan Petroleum Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明涉及一种低温低伤害页岩气滑溜水压裂液及其制备方法，低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，包括以下组分，以质量百分比计为：减阻剂0.01‑0.08％；助排剂0.1‑0.2％；粘土稳定剂0.2‑0.5％；聚合物破坏剂0.005‑0.02％；余量为水。本发明滑溜水压裂液耐盐性好且返排液澄清透明、无残渣，无需絮凝、沉淀的处理，可直接或用清水稀释后重复利用，减轻环保负担。

Description

低温低伤害页岩气滑溜水压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及页岩油气藏压裂改造技术领域，更具体地说，涉及一种低温低伤害页岩气滑溜水压裂液及其制备方法。

背景技术

近年来，随着页岩气勘探开发的不断深入，以焦石坝、长宁-威远为代表的超压(地层压力系数>1.2)页岩气区块形成了相对成熟的压裂配套技术，大部分获得了工业气流。但以彭水、宜昌等地区为代表的常压(压力系数0.8-1.2)页岩气资源储量巨大，将成为页岩气勘探开发的重点。这些页岩气藏温度普遍较低，属于低温储层。对于这些常压低温井储层压裂改造而言，主要难点是滑溜水压裂液高分子聚合物易滞留，对储层造成伤害；在常压条件下压裂液不易返排。针对上述问题，必须最大程度的减少滑溜水对储层伤害，减少聚合物分子量，降低其表面张力，提高润湿性，从而易于液体返排，提高裂缝导流能力。因此，低温常压页岩气储层对压裂液提出了新的性能要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种低温低伤害页岩气滑溜水压裂液及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，以质量百分比计，包括以下组分：

所述减阻剂选自分子量为1000万以上的阴离子型聚丙烯酰胺类聚合物。该聚合物由丙烯酰胺、AMPS、对丙烯酰胺基磺酸钠等单体通过水溶液自由基聚合制得。该聚合物引入了抗盐基团，长侧链，具有高分子量、刚性长碳链等特点，决定了聚合物具有较好的减阻性及抗盐性。

所述助排剂选自氟碳表面活性剂、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚、聚醚表面活性剂中的一种或多种。该助排剂具有使用浓度低、表面张力低、润湿性能好等优点。

所述粘土稳定剂选自氯化钾、氯化钠、小阳离子类聚合物与非离子型有机粘土稳定剂的一种或多种。该粘土稳定剂不仅具有较好的防膨效果，而且能够长效防止颗粒运移。

所述聚合物破坏剂组合,包括破坏剂和破坏助剂。所述破坏剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种。所述破坏助剂选自碘化钾、三乙醇胺、葡萄糖酸钠、亚硫酸钠中的一种或多种。

所述破坏剂组合破坏聚合物机理是通过降低自由基生成活化能实现的。破坏剂采用低活化能氧化物质，破坏助剂采用还原性物质，二者起到协同作用进一步降低氧化物活化能起到低温破坏高分子聚合物化学键的作用，从而使滑溜水粘度降低，将大分子聚合物断裂成小分子。

本发明还提供了一种低温低伤害页岩气滑溜水压裂液的制备方法，包括向一定排量水中加入所述用量减阻剂、助排剂和粘土稳定剂，采用混配车进行搅拌即得到滑溜水压裂液；

本发明还提供了低温低伤害页岩气滑溜水压裂液的现场应用，包括将混配车制备好的滑溜水注入缓存罐中，在压裂液泵注过程中，采用压裂车将滑溜水吸入混砂车中，采用恒流泵向混砂车中加入所述量的聚合物破坏剂，同时加入一定量的支撑剂，经压裂车加压将滑溜水注入地层，实现加砂压裂。

实施本发明的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液及其制备方法，具有以下有益效果：

1、本发明减阻剂为高分子量阴离子型改性聚丙烯酰胺类聚合物，与常规减阻剂相比具有加量少(在相同粘度下加量同比减少30％以上)，溶解速度快，减阻性能优异，增粘效果好，粘度可调范围大等特点，不仅能够实现变粘压裂，同时能够有效控制滑溜水成本。

2、本发明在滑溜水压裂液中创新加入聚合物破坏剂，使减阻剂高分子在大于20℃条件下断裂成小分子(分子量＜10000)，不仅减少高分子聚合物在储层的滞留，而且能够有效地降低滑溜水体系表面张力(表面张力＜25mN/m)，提高润湿性，易于压裂液返排，从而提高裂缝导流能力。

3、本发明滑溜水压裂液耐盐性好且返排液澄清透明、无残渣，无需絮凝、沉淀的处理，可直接或用清水稀释后重复利用，减轻环保负担。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明滑溜水减阻率与剪切速率关系图；

图2为本发明减阻剂储能模量与耗能模量关系图。

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。

实施例1：

称取400g自来水于搅拌容器中，依次加入以质量百分比计，0.10％助排剂FLYZ，0.20％粘土稳定剂FLYF。调节搅拌器转速至1000-1500rad/min，在搅拌条件下依次加入0.04％减阻剂(在30s内加完)，0.005％破坏剂BRE-1和0.005％破坏助剂BRE-2(30s内加完)，搅拌1min，即制得低温低伤害滑溜水体系。

对实施例1中得到的滑溜水进行减阻率测试，得到其减阻率与剪切速率的关系曲线图，如图1所示，其中A为实施例1中得到的滑溜水。从图中可以看出随着剪切速率增加，滑溜水减阻率逐渐增加，表明滑溜水具有较好的减阻性能。

对实施例1中得到的滑溜水采用HAKKE MARS 60高温高压流变仪对其进行频率扫描，结果见图2。从实验结果可以看出，其储能模量明显大于耗能模量，表现出较好粘弹性，因此滑溜水具有较好的耐剪切、减阻性能。

对实施例1中得到的滑溜水粘度、表面张力、防膨率以及室温静置24h粘度和分子量进行测试，结果见表1-表4。

实施例2：

称取400g自来水于搅拌容器中，依次加入以质量百分比计，0.20％助排剂FLYZ，0.30％粘土稳定剂FLYF。调节搅拌器转速至1000-1500rad/min，在搅拌条件下依次加入0.08％减阻剂(在30s内加完)，0.01％破坏剂BRE-1和0.01％破坏助剂BRE-2(30s内加完)，搅拌1min，即制得低温低伤害滑溜水体系。

对实施例2中得到的滑溜水进行减阻率测试，得到其减阻率与剪切速率的关系曲线图，如图1所示，其中B为实施例2中得到的滑溜水。

对实施例2中得到的滑溜水粘度、表面张力、防膨率以及室温静置24h粘度和分子量进行测试，结果见表1-表4。

实施例3

称取400g自来水于搅拌容器中，依次加入以质量百分比计，0.15％助排剂FLYZ，0.35％粘土稳定剂FLYF。调节搅拌器转速至1000-1500rad/min，在搅拌条件下依次加入0.06％减阻剂(在30s内加完)，0.005％破坏剂BRE-1和0.01％破坏助剂BRE-2(30s内加完)，搅拌1min，即制得低温低伤害滑溜水体系。

对实施例3中得到的滑溜水进行减阻率测试，得到其减阻率与剪切速率的关系曲线图，如图1所示，其中C为实施例3中得到的滑溜水。

对实施例3中得到的滑溜水粘度、表面张力、防膨率以及室温静置24h粘度和分子量进行测试，结果见表1-表4。

实施例4

称取400g压裂液返排液(矿化度42000mg/L)于搅拌容器中，依次加入以质量百分比计，0.20％助排剂FLYZ，0.30％粘土稳定剂FLYF。调节搅拌器转速至1000-1500rad/min，在搅拌条件下依次加入0.08％减阻剂(在30s内加完)，0.015％破坏剂BRE-1和0.01％破坏助剂BRE-2(30s内加完)，搅拌1min，即制得低温低伤害滑溜水体系。

对实施例4中得到的滑溜水进行减阻率测试，得到其减阻率与剪切速率的关系曲线图，如图1所示，其中D为实施例4中得到的滑溜水。

对实施例4中得到的滑溜水粘度、表面张力、防膨率以及室温静置24h粘度和分子量进行测试，结果见表1-表4。

实施例4实验结果显示，滑溜水配伍性良好，无絮凝、沉淀等化学反应，滑溜水减阻率、粘度、表面张力等性能能够满足现场施工需求，说明该滑溜水可用返排水直接配制。

表1不同滑溜水体系粘度测试结果

实施例	1	2	3	4
					减阻剂加量％	0.04	0.08	0.06	0.08
粘度mPa·s	3.0	10.5	6.0	6.5

表2不同滑溜水体系表面张力测试结果

实施例	1	2	3	4
					助排剂加量％	0.10	0.20	0.15	0.20
表面张力mN/m	24.8	22.5	24.2	21.8

表3不同滑溜水体系防膨率

实施例	1	2	3	4
					粘土稳定剂加量％	0.20	0.30	0.35	0.30
防膨率％	66.0	70.5	75.2	72

表4不同滑溜水室温静置24h粘度与分子量

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

1.一种低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，包括以下组分，以质量百分比计为：

2.根据权利要求1所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，所述减阻剂为分子量1000万以上的阴离子型聚丙烯酰胺类聚合物。

3.根据权利要求1所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，所述助排剂为氟碳表面活性剂、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚、聚醚表面活性剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，所述粘土稳定剂为氯化钾、氯化钠、小阳离子聚合物与非离子型有机粘土稳定剂的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，所述聚合物破坏剂包括破坏剂和破坏助剂。

6.根据权利要求5所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，所述破坏剂为过氧化氢、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液，其特征在于，所述破坏助剂为碘化钾、三乙醇胺、葡萄糖酸钠、亚硫酸钠中的一种或多种。

8.一种权利要求1所述的低温低伤害页岩气滑溜水压裂液的制备方法，其特征在于，向水中加入所述减阻剂、助排剂和粘土稳定剂，采用混配车进行混配；在压裂泵注过程中，在混砂车上采用恒流泵加入聚合物破坏剂。