CN108822825B - 一种适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系及其制备方法和应用 - Google Patents

一种适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系，各组分及其含量为：高分子聚合物类减阻剂0.04～0.1％，润湿调节剂0.05～0.2％，高效页岩抑制剂0.1～0.3％，环保型杀菌剂0.01～0.03％，渗吸调理剂0.05～0.1％，余量为水。本发明以低分子量高分子聚合物为减阻剂，并引入润湿调节剂、渗吸调理剂、高效页岩抑制剂和环保型杀菌剂，制备高效渗吸减阻水体系，可有效提高岩心自吸量，促进压裂液向深部基质渗吸，并可保持自吸通道顺畅，促进吸附气解吸，达到吸附气水溶置换、增能驱排的作用，满足常压页岩气压裂施工要求，降低了常压页岩气减阻水压裂液返排液的排放，实现常压页岩气田经济效益开发。

Description

一种适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于油气田勘探开发技术领域，具体涉及一种适用于常压页岩气藏的高效渗吸减阻水体系及其制备方法和应用。
背景技术
目前，长宁-威远、涪陵区块等高压海相页岩气藏水平井分段压裂主要采用常规减阻水压裂液体系。如：专利CN103589416A公开了一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液及其制备方法，加入破乳助排剂、粘土稳定剂、降解剂后，配制形成反向微乳液滑溜水体系，解决胍胶滑溜水减阻率低、返排液难以重新利用的难题；但所得压裂液体系只能满足排量7m3/min以下的施工，无法满足常压页岩气大排量(14-18m3/min)下施工；专利CN104403656A公开了一种新型两性离子滑溜水压裂液及其制备方法，提出了一种新型两性离子滑溜水压裂液及其制备方法，其中减阻剂是一种两性离子聚丙烯酰胺“油包水”乳液，具有配伍性好，耐盐性好等特点，可形成乳液滑溜水压裂液体系，解决阴离子聚丙烯酰胺“油包水”乳液分散、溶解困难、耐盐性差等难题，但无法解决常压页岩气藏吸附气解吸、压后增加地层能量等问题；“油包水”乳液型中的油相会对储层造成伤害；且常规减阻水体系无法提高岩心自吸量，无法促进常压页岩气吸附气解吸的问题。
由于常压页岩气藏存在有机质含量较高、地层压力系数较低，吸附气含量高等特点，且吸附气解吸是影响常压页岩气井长期稳产的技术难点，也是常压页岩气田能否获得效益开发的关键因素，常规减阻水体系存在如下问题：
1)常压储层页岩岩心整体表现出混合润湿、亲油性更强的特征，常规减阻水体系无法浸入岩石基质深部，降低了液体对储层的改造效率；
2)有机质对烃类的吸附影响较大，常规减阻水体系无法促进吸附气解吸；
3)常规减阻水压裂液体系在常压页岩气藏压裂后，返排率较高，增大环保压力，增加施工周期。
因此，进一步探索适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系具有重要的实际应用意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系，它具有速溶、减阻率高、高效渗吸、成本低等特点，可满足常压页岩气压裂施工要求，并降低常压页岩气减阻水返排液的排放，可实现常压页岩气田经济效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于常压页岩气藏高效渗吸减阻水体系，各组分及其含量为：高分子聚合物类减阻剂0.04～0.1％，润湿调节剂0.05～0.2％，高效页岩抑制剂0.1～0.3％，环保型杀菌剂0.01～0.03％，渗吸调理剂0.05～0.1％，余量为水。
上述方案中，所述高分子聚合物类减阻剂为分子量为100-300万的阴离子聚丙烯酰胺；优选分子量较低的阴离子聚丙烯酰胺，可快速水化分散，2min即可充分水化增粘达到设计粘度，实现即配即用，有利于“井工厂”压裂施工，缩短施工周期；减阻率可达75％以上，大幅度降低施工摩阻，有利于提高施工排量，提高缝内净压力，从而提高裂缝复杂度，满足常压页岩气大排量压裂施工需求。
上述方案中，所述润湿调节剂以聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠为主要活性原料复配而成；各组分及其所占质量百分比为：聚氧乙烯脂肪醇醚1～4％，十二烷基硫酸钠2～5％，十二烷基苯磺酸钠1～3％，醇类溶剂5-10％，余量为水；可有效调整岩石表面润湿性，降低接触角，促使岩石亲油区向亲水性转变，从而使压裂液向深部基质渗吸，增加地层能量，提高液体改造效率，并可在高分子聚合物溶液中与渗吸调理剂发生协同作用；提升常压页岩气藏改造效果。
上述方案中，所述醇类溶剂可选用甲醇或乙醇等。
上述方案中，所述高效页岩抑制剂以氯化钾、环氧丙基三甲基氯化铵和环氧氯丙烷-多乙烯多胺缩聚物为主要原料复配而成，各组分及其所占质量百分比为：氯化钾5～10％，环氧丙基三甲基氯化铵25～45％，环氧氯丙烷-多乙烯多胺缩聚物2～5％，余量为水；可高效抑制粘土矿物膨胀运移，保持自吸通道长期顺畅，并结合润湿性的调整，促进甲烷等气体从干酪根和粘土矿物的表面向孔隙网络以及从干酪根和粘土的内部向其表面的扩散速率，提高解吸速率，从而提高压裂液体系的自吸能力，促进常压页岩气藏的吸附气解吸，提高气田开发效益。
上述方案中，所述环保型杀菌剂为布罗波尔或DBNPA；可有效抑制不同环境条件下压裂液中细菌的滋生，保证压裂液性能。
上述方案中，所述渗吸调理剂为水杨酸钠；将渗吸调理剂与润湿调节剂配合使用，水杨酸钠协同润湿调节剂中的十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠，增加聚氧乙烯脂肪醇醚与岩石的润湿效果，降低接触角，进一步改善润湿性，可形成增效协同作用，在调整岩石表面润湿性后，提高岩心自吸量，提高储层岩石自吸能力，进一步促使压裂液向深部基质渗吸，从而减小压裂液返排量，降低环保压力，缩短施工周期，降低成本。
上述一种适用于常压页岩气藏的高效渗吸减阻水体系的制备方法，包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：减阻剂0.04～0.1％，润湿调节剂0.05～0.2％，高效页岩抑制剂0.1～0.3％，环保型杀菌剂0.01～0.03％，渗吸调理剂0.05～0.1％，余量为水；
2)在水中加入减阻剂，搅拌溶解后，再依次加入量取的润湿调节剂、高效页岩抑制剂、环保型杀菌剂和渗吸调理剂，搅拌均匀，制得所述高效渗吸减阻水体系。
上述方案中，所述搅拌溶解采用的搅拌速率为400-600r/min。
上述方案所得高效渗吸减阻水体系的性能指标如下：减阻率≥75％；表面张力≤26mN/m；界面张力≤1mN/m，抑制率≥85％；自吸率≥150％；接触角≤10°，将其应用于常压页岩气藏压裂改造；可表现出速溶、减阻率高、高效渗吸、成本低等特点，能有效提高岩心自吸量，促进压裂液向深部基质渗吸，并可保持自吸通道顺畅，促进吸附气解吸，达到吸附气水溶置换、增能驱排的效果，在相同作业规模下，比常规减阻水体系成本降低20-40％，满足常压页岩气压裂施工要求。
本发明的原理为：
本发明以低分子量高分子聚合物为减阻剂，并引入润湿调节剂、渗吸调理剂、高效页岩抑制剂和环保型杀菌剂，制备高效渗吸减阻水体系，可有效提高岩心自吸量，促进压裂液向深部基质渗吸，并可保持自吸通道顺畅，促进吸附气解吸，达到吸附气水溶置换、增能驱排的作用，满足常压页岩气压裂施工要求，降低了常压页岩气减阻水压裂液返排液的排放，实现常压页岩气田经济效益开发。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)速溶；采用的减阻剂为低分子量聚合物，能够快速水化分散，2min即可充分水化增粘达到设计粘度，可实现即配即用，有利于“井工厂”压裂施工，缩短施工周期。
2)减阻率高；通过优选低分子量的线性高分子聚合物，减阻率可达75％以上，大幅度降低施工摩阻，有利于提高施工排量，提高缝内净压力，有利于提高裂缝复杂度。
3)高效渗吸；压裂液体系采用“润湿调节剂+渗吸调理剂”设计，能有效调整岩石表面润湿性，提高岩心自吸量，并可促进压裂液向深部基质渗吸，提高液体改造效率，提升气藏改造效果。
4)促进吸附气解吸；采用的高效页岩抑制剂，可长期、高效地抑制粘土矿物膨胀运移，并与润湿调节剂产生配合作用，保持自吸通道顺畅，提高自吸能力，促进常压页岩气藏的吸附气解吸，提高气田开发效益。
5)降低环保压力；页岩气水平井压裂液量大，本发明所述高效渗吸减阻水体系有利于促进压裂液向深部基质渗吸，减小压裂液返排量，降低环保压力，缩短施工周期，降低成本。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面实施例对本发明作进一步的描述。但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，所述高分子聚合物类减阻剂为分子量为220万的阴离子聚丙烯酰胺；
润湿调节剂以聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠为主要活性原料复配而成；各组分及其所占质量百分比为：聚氧乙烯脂肪醇醚2.6％，十二烷基硫酸钠3.8％，十二烷基苯磺酸钠2.5％，乙醇10％，余量为水；
高效页岩抑制剂以氯化钾、环氧丙基三甲基氯化铵和环氧氯丙烷-多乙烯多胺缩聚物为主要原料复配而成，各组分及其所占质量百分比为：氯化钾8.5％，环氧丙基三甲基氯化铵35.8％，环氧氯丙烷-多乙烯多胺缩聚物4.3％，余量为水；
环保型杀菌剂为布罗波尔；渗吸调理剂为水杨酸钠。
实施例1
一种适用于常压页岩气藏的高效渗吸减阻水体系，其制备方法包括如下步骤：
1)原料称取和量取，各原料及其所占质量百分比包括：高分子聚合物类减阻剂0.04％，润湿调节剂0.05％，高效页岩抑制剂0.1％，环保型杀菌剂0.01％，渗吸调理剂0.05％，其余为水；
2)将500ml水加入搅拌器中，调节搅拌器在转速为400r/min，加入高分子聚合物类减阻剂搅拌溶解2min，再依次加入量取的润湿调节剂、高效页岩抑制剂、环保型杀菌剂和渗吸调理剂，搅拌均匀，制得所述高效渗吸减阻水体系。
按《页岩气压裂用降阻水技术条件》标准对本实施例所得高效渗吸减阻水体系进行部分性能测试，结果见表1。
表1实施例1所得高效渗吸减阻水体系的性能测试结果
评价内容 减阻率/％ 粘度/mPa·s 表面张力/mN/m 界面张力/mN/m
评价结果 75.3 3.7 25.8 0.92
实施例2
一种适用于常压页岩气藏的高效渗吸减阻水体系，其制备方法包括如下步骤：
1)原料称取和量取，各原料及其所占质量百分比包括：高分子聚合物类减阻剂0.1％，润湿调节剂0.2％，高效页岩抑制剂0.3％，环保型杀菌剂0.03％，渗吸调理剂0.1％，其余为水；
2)将500ml水加入搅拌器中，调节搅拌器在转速为600r/min，加入高分子聚合物类减阻剂搅拌溶解2min，再依次加入量取的润湿调节剂、高效页岩抑制剂、环保型杀菌剂和渗吸调理剂，搅拌均匀，制得所述高效渗吸减阻水体系。
按《页岩气压裂用降阻水技术条件》标准对本实施例所得高效渗吸减阻水体系进行部分性能测试，并与川东南现场减阻水体系的性能指标进行对比，结果见表2。
表2实施例2所得高效渗吸减阻水体系的性能测试结果
减阻水体系 减阻率/％ 表面张力/mN/m 抑制率/％ 接触角/°
实施例2 78.2 23.1 88.6 8.5
川东南现场减阻水 72.6 27.4 78.1 34
实施例3
一种适用于常压页岩气藏的高效渗吸减阻水体系，其制备方法包括如下步骤：
1)原料称取和量取，各原料及其所占质量百分比包括：高分子聚合物类减阻剂0.06％，润湿调节剂0.1％，高效页岩抑制剂0.2％，环保型杀菌剂0.02％，渗吸调理剂0.08％，其余为水；
2)将500ml水加入搅拌器中，调节搅拌器在转速为400r/min，加入高分子聚合物类减阻剂搅拌溶解2min，再依次加入量取的润湿调节剂、高效页岩抑制剂、环保型杀菌剂和渗吸调理剂，搅拌均匀，制得所述高效渗吸减阻水体系。
按《页岩气压裂用降阻水技术条件》标准对本实施例所得高效渗吸减阻水体系进行部分性能测试，并与川东南现场减阻水体系的性能指标进行对比，结果见表2。
表3实施例3所得高效渗吸减阻水体系的性能测试结果
减阻水体系 粘度/mPa·s 界面张力/mN/m 抑制率/％ 自吸率/％ 接触角/°
实施例3 4.9 0.8 84.7 153 9.7
川东南现场减阻水 5.7 2.6 74.2 102 33.6
对比例1
一种高效渗吸减阻水体系，其制备方法与实施例3大致相同，不同之处在于：润湿调节剂以十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠为主要活性原料复配而成(十二烷基硫酸钠3.8％，十二烷基苯磺酸钠2.5％，其余为水)；高效页岩抑制剂以氯化钾和环氧丙基三甲基氯化铵为主要活性原料复配而成(氯化钾8.5％，环氧丙基三甲基氯化铵35.8％，其余为水)。
本对比例所得减阻水体系的接触角为31.7°，岩心自吸率仅103.6％，抑制率为76.3％。
对比例2
一种高效渗吸减阻水体系，其制备方法与实施例2大致相同，不同之处在于：不添加渗吸调理剂水杨酸钠)；所得减阻水体系的接触角为16.4°，表面张力为27.1mN/m。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于常压页岩气藏渗吸减阻水，各组分及其含量为：高分子聚合物类减阻剂0.04~0.1%，润湿调节剂0.05~0.2%，页岩抑制剂0.1~0.3%，环保型杀菌剂0.01~0.03%，渗吸调理剂 0.05~0.1%，余量为水；
所述高分子聚合物类减阻剂为分子量为100-300万的阴离子聚丙烯酰胺；
所述润湿调节剂中各组分及其所占质量百分比为：聚氧乙烯脂肪醇醚1~4%，十二烷基硫酸钠2~5%，十二烷基苯磺酸钠1~3%，醇溶剂5-10%，余量为水；
所述页岩抑制剂中各组分及其所占质量百分比为：氯化钾5~10%，环氧丙基三甲基氯化铵25~45%，环氧氯丙烷-多乙烯多胺缩聚物2~5%，余量为水；
所述渗吸调理剂为水杨酸钠。
2.根据权利要求1所述的适用于常压页岩气藏渗吸减阻水，其特征在于，所述环保型杀菌剂为布罗波尔。
3.权利要求1或2所述适用于常压页岩气藏的渗吸减阻水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：高分子聚合物类减阻剂 0.04~0.1%，润湿调节剂0.05~0.2%，页岩抑制剂0.1~0.3%，环保型杀菌剂0.01~0.03%，渗吸调理剂0.05~0.1%，余量为水；
2）在水中加入减阻剂，搅拌溶解后，再依次加入量取的润湿调节剂、页岩抑制剂、环保型杀菌剂和渗吸调理剂，搅拌均匀，制得所述渗吸减阻水。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌溶解采用的搅拌速率为400-600r/min。
5.权利要求1所述适用于常压页岩气藏渗吸减阻水的应用。
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