CN109054801A - 一种煤层气井用压裂液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤层气水井力压裂技术，具体涉及一种煤层气井用压裂液及其制备方法。压裂液的原料包含PH值调节剂、粘土稳定（防膨）剂、表面活性剂、杀菌剂和地表水原液，PH值调节剂的质量占比为0.015%‑0.075%，粘土稳定剂的质量占比为1%‑4%，表面活性剂的质量占比为0.05%‑0.1%，杀菌剂的质量占比为0.05%‑0.1%，其余为地表水原液。PH值调节剂的最终目的是去除压裂液原液与地层水反应升沉沉淀的离子，调节压裂的PH值与地层水相近，使其配伍性更好，并可以根据压裂液原液中离子的浓度情况选择PH值调节剂的比例。

Description

一种煤层气井用压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤层气水井力压裂技术，具体涉及一种煤层气井用压裂液及其制备方法。

背景技术

国内对油气井压裂液配伍性要求是压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗滤的物理、化学反应，即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。常规油气田开发压裂用水一般采用地下水，压裂液与规油气储层流体的离子配伍性较好，压裂液离子配伍性较好。对于煤层气井，由于配方体系较为成熟，离子配伍性的研究未见相关报道，特别是压裂液和地层水中离子配伍性研究相关工作未见报道，而实际压裂施工中，煤层气压裂液采用地面水，由于所处的环境差异，与地下水混合配伍性较差，与地层水混合易发生沉淀，一旦发生沉淀会影响压裂效果。需要对混合后配伍性不好的压裂液进行配液方法及成套配液装置进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在解决煤层气井压裂液与储层流体不配伍性发产生化学发应、产生沉淀而进行的创新配液方法，提出一种煤层气井用压裂液及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种煤层气井用压裂液，压裂液的原料包含PH值调节剂、粘土稳定（防膨）剂、表面活性剂、杀菌剂和地表水原液，PH值调节剂的质量占比为0.015%-0.075%，粘土稳定剂的质量占比为1%-4%，表面活性剂的质量占比为0.05%-0.1%，杀菌剂的质量占比为0. 05%-0.1%，其余为地表水原液。

所述PH值调节剂为碱类或碱性盐，PH值为7.5-8.5。

所述PH值调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或几种混合物。

所述粘土稳定剂为无机盐类粘土稳定剂。

所述粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵或氯化钠。

所述表面活性剂为烷基硫酸盐类表面活性剂。

所述表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十六烷基硫酸盐或十八烷基硫酸盐。

所述杀菌剂采用醛类杀菌剂，为甲醛或戊二醛。

压裂液的具体制备方法为：

1）利用地表水为压裂液原液；

2）将原液转运至固定的配液装置中，加入PH值调节剂，使原液呈PH值为7.5-8.5的弱碱性，同时与原液中的钙镁离子充分反应；

3）利用沉降罐对反应后的液压进行沉淀；

4）利用过滤器对沉淀后的原液进行精细过滤，然后将过滤掉钙镁离子化合物的原液转运至标准罐中；

5）在精细过滤后的原液中加入粘土稳定剂、表面活性剂和杀菌剂并进行充分搅拌和混合，制得压裂液。

本发明是在将原液转运至专用的固定装置中后，通过加入PH值调节剂的步骤，能够调节使所述原液PH值在7.5-8.5之间，溶解于水中的离子能与原液中需要除去的离子充分反应生成沉淀；PH值调节剂最终目的是去除压裂液原液与地层水反应升沉沉淀的离子，并可以根据压裂液原液中需要除去离子的浓度情况选择PH值调节剂的比例，具体需根据化学反应换算得出。

附图说明

图1为压裂液配液流程；

图中：1水池、 2水泵 、3沉降罐 、4过滤器、 5标准罐、6混砂车。

具体实施方式

本发明的说明性实施方式仅仅用于对本发明进行说明，并非意在对本发明进行限制。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化。可以理解，可以对本文中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合、设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。应该注意，在本文中出现的比例关系如果没有特别说明，或者上下文没有给出相反的指示，是指质量比。

本发明所述压裂液的原料包含PH值调节剂、表面活性剂、杀菌剂和粘土防膨剂。所述PH值调节剂为碱类或碱性盐类，其质量占比为0.015%到0.075%，PH值调节剂的主要成分为碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠等其中的一种或几种混合物，主要目的是调节压裂液PH值，并除去压裂液中易与地层水反应生成沉淀的离子。

在所述压裂液中，粘土稳定剂能够稳定地层中的粘土矿物，能防止粘土矿物膨胀，粘土稳定剂为无机盐类粘土稳定剂，具体可选用氯化钾、氯化铵及氯化钠等，粘土稳定剂的质量占比为1%到4%，具体根据实际应用中选取粘土稳定剂的质量百分比。

在所述压裂液中，所述表面活性剂为烷基硫酸盐类表面活性剂，可以为十二烷基硫酸盐或十六烷基硫酸盐，还可以为十八烷基硫酸盐，表面活性剂在所述压裂液中的质量占比为0.05%到0.1%。

在所述压裂液中，所述杀菌剂为醛类杀菌剂，可以为甲醛，还可以为戊二醛，杀菌剂在所述压裂液中的质量占比为0.05%到0.1%。

具体制备过程如下：

1）如图1所示，采用地面水作为原液。获取地面水可以采用本领域技术人员现在已经知道的和将来知道的任何方式进行。

2）将原液转运至固定装置中，加入PH值调节剂，使所述返排水碱性。PH值调节剂是酸碱调节剂，可以最大程度的实现压裂液与地层水的配伍性。所述PH值调节剂的质量占比为0.015到0.075，保证将原液PH调整到7.5-8.5之间，可根据水质本身的PH值进行适当的调节，即根据需要除去离子的种类及浓度结合化学反应方程式换算得出PH值调节剂的理论质量占比，实际制备时再略高于理论质量占比即可，保证离子能充分反应再经沉淀排出。

3）将PH值调节剂充分与原液搅拌溶解产生的离子能与原液中的钙镁离子反应生成沉淀，在此期间，静止达12小时以上。

4）将静止沉淀后的原液进行精细过滤转运至标准罐中加入粘土稳定剂、表面活性剂和杀菌剂。

5）加入的粘土稳定剂占压裂液的质量比例在1%到4%之间，粘土稳定剂的作用是防止地层中的粘土矿物膨胀，因此其质量比不能低于1%，质量占比越高，稳定性越好，但质量占比达到一定程度后，稳定效果也趋于饱和稳定，因此，质量占比最高为4%左右；所述表面活性剂的质量占比为0.05%-0.1%，表面活性剂；杀菌剂在所述压裂液中的质量占比为0.05%-0.1%。表面活性剂和杀菌剂的质量占比选择和粘土稳定剂类似，质量占比越高，效果越好，但达到一定比例后则趋于饱和，质量占比再增加的效果不明显，因此，表面活性剂和杀菌剂的质量占比均设有上下限。

6）所加入的助剂，可以在专用的设备中配置。在混砂车中向已经配置好的压裂液中混合加入支撑剂后，配置成砂浆，然后由混砂车供给高压泵，由高压泵泵入地下。

7）本发明的发明人在对本发明进行研究的过程中发现，使用PH值调节剂最终目的是去除压裂液原液与地层水反应升沉沉淀的离子，使压裂液与地层水的配伍性更好，能最大限度的降低由于配伍性不好产生的沉淀对储层的伤害。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，应该注意到，图中所示的方法可能省略某些步骤，并且在图中所示的步骤中，可以将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

Claims (9)

1.一种煤层气井用压裂液，其特征在于：压裂液的原料包含PH值调节剂、粘土稳定剂、表面活性剂、杀菌剂和地表水原液，PH值调节剂的质量占比为0.015%-0.075%，粘土稳定剂的质量占比为1%-4%，表面活性剂的质量占比为0.05%-0.1%，杀菌剂的质量占比为0. 05%-0.1%，其余为地表水原液。

2.根据权利要求1所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述PH值调节剂为碱类或碱性盐，PH值为7.5-8.5。

3.根据权利要求2所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述PH值调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或几种混合物。

4.根据权利要求3所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述粘土稳定剂为无机盐类粘土稳定剂。

5.根据权利要求4所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵或氯化钠。

6.根据权利要求5所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述表面活性剂为烷基硫酸盐类表面活性剂。

7.根据权利要求6所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十六烷基硫酸盐或十八烷基硫酸盐。

8.根据权利要求7所述的煤层气井用压裂液，其特征在于：所述杀菌剂采用醛类杀菌剂，为甲醛或戊二醛。

9.根据权利要求8所述的煤层气井用压裂液，其特征在于，压裂液的具体制备方法为：

1）利用地表水为压裂液原液；

2）将原液转运至固定的配液装置中，加入PH值调节剂，使原液呈PH值为7.5-8.5的弱碱性，同时与原液中的钙镁离子充分反应；

3）利用沉降罐对反应后的液压进行沉淀；

4）利用过滤器对沉淀后的原液进行精细过滤，然后将过滤掉钙镁离子化合物的原液转运至标准罐中；

5）在精细过滤后的原液中加入粘土稳定剂、表面活性剂和杀菌剂并进行充分搅拌和混合，制得压裂液。