CN111394086A - 一种环保节水型压裂液的制备方法 - Google Patents

一种环保节水型压裂液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环保节水型压裂液的制备方法，以压裂液总量计，包括：增稠剂0.1～0.5wt％，交联剂0.1～1.0wt％，增效剂0.05～0.1wt％，其他助剂0.1～10wt％，余量为回注水，所述回注水包括：高矿化度盐水、海水、油气田采出水、油气田压裂返排液。制备方法包括：配料，先将增稠剂和回注水混合均匀；加入交联剂混合均匀；加入增效剂混合均匀；加入其他助剂混合均匀，既得。本发明还提供上述压裂液在油气藏中的应用，用作地层油气井压裂。本发明采用回注水配制压裂液体系，所获得的压裂液具有冻胶稳定、耐温、携砂性能好等特点，并且可以节约大量的水资源以及节约因回注水处理所发生的费用。

Description

一种环保节水型压裂液的制备方法
技术领域
本发明涉及压裂技术领域，具体涉及一种环保节水型压裂液的制备方法。
背景技术
水力压裂，简称压裂，是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施。它是利用地面高压泵组，将高粘液体(压裂液)以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底造成高压，并超过井壁处的地层闭合应力及岩石的抗张强度，使地层破裂，形成裂缝，然后，继续将带有支撑剂的液体注入缝中，使此缝继续延伸，并在缝内填以支撑剂，停泵后地层中即形成有足够长度和一定宽度及高度的填砂裂缝。
压裂是油田必要的增产措施，目前油田采用的压裂液体系主要有：1、常规的瓜尔胶与交联剂形成的压裂液体系；2、清洁压裂表活剂与无机盐形成的压裂液体系；3、低成本聚合物与无机铁镁离子形成的压裂液体系。以上压裂液体系在配制过程中对水质要求比较严格，一般要采用当地的自来水或者干净的地下水，不达标的水(比如油田采出液回注水)严重影响以上体系的交联性能，形不成冻胶甚至不交联，达不到携砂的目的。随着油田进入三次采油阶段，油田采出液平均含水早已经超过90％，分离出的水进行了回注，但回注的水量有限，还有大量不能回注的水，目前采取的办法就是将这些不能回注的水拉回污水处理厂进行处理，浪费了大量的路途运输及污水处理的费用(尤其是边远油区到污水处理厂的路途有几百公里甚至上千公里的路程)。
发明内容
有鉴于此，有必要针对现有技术存在的问题，提供一种环保节水型压裂液的制备方法。本发明的技术方案为：
第一个方面，本发明提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计，包括：增稠剂0.1～0.5wt％，交联剂0.1～1.0wt％，增效剂0.05～0.1wt％，其他助剂0.1～10wt％，余量为回注水，所述回注水包括：高矿化度盐水、海水、油气田采出水、油气田压裂返排液。
进一步的，所述增稠剂为丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物。
进一步的，所述增稠剂的制备方法为：按照丙烯酰胺单体30～50wt％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5～12wt％、N－烷基马来酰亚胺5～10wt％、羟丙基-β-环糊精3～8wt％、过硫酸钾0.05～0.3wt％、余量为水配料；先将丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺、羟丙基-β-环糊精加入到水中混合均匀，升温至40～50℃保温2～3h，加入过硫酸钾，并且在氮气保护下反应2～3h，得到共聚物胶体；将共聚物胶体剪切造粒后烘干、粉碎，既得。
进一步的，所述交联剂按照重量百分比的组成为：烷醇酰胺10～15％，甜菜碱5～10％，烷基苯磺酸钠10～20％，多元醇15～30％，余量为水。
优选的，所述烷醇酰胺为椰子油二乙醇酰胺。
更优选的，所述烷醇酰胺为1:1.5型椰子油二乙醇酰胺。
优选的，所述甜菜碱为BS18甜菜碱。
优选的，所述烷基苯磺酸钠为C12～C18烷基苯磺酸钠。
进一步的，所述多元醇为丙三醇、甘露醇中的一种或两种混合。
进一步的，所述增效剂按照重量份的组成为：阳离子表面活性剂15～20份，非离子表面活性剂5～10份，亚氨基二琥珀酸钠盐5～15份，低分子量醇30～75份。
进一步的，所述其他助剂包括助排剂、黏土稳定剂、破胶剂、降阻剂、铁离子稳定剂、破乳剂、缓蚀剂中的一种或多种混合。
进一步的，所述破胶剂是过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步的，所述降阻剂选自阿拉伯胶、明胶、海藻胶、卡拉胶、魔芋胶和刺槐豆胶中的一种或几种混合。
进一步的，所述缓蚀剂由肉桂醛与六亚甲基四胺按照质量比1：3的比例混合而成。
第二个方面，本发明提供上述压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料，先将增稠剂和回注水混合均匀；
(2)加入交联剂混合均匀；
(3)加入增效剂混合均匀；
(4)加入其他助剂混合均匀，既得。
第三个方面，本发明提供上述压裂液在油气藏中的应用，用作地层的油气井压裂。
本发明的有益效果为：本发明可充分利用高矿化度盐水、海水、油气田(含煤层气田、页岩油气田)采出水、油气田(含煤层气田、页岩油气田)压裂返排液等回注水替代传统的清洁地表水配制压裂液体系，回注水不会对压裂液产生不利影响，所获得的压裂液具有冻胶稳定、耐温、携砂性能好等特点，并且可以节约大量的水资源以及节约因回注水处理所发生的费用；并且本发明的压裂液无需加入助排剂。此外，本发明的压裂液具有现场操作安全、方便、对设备无腐蚀等特点。
具体实施方式
本发明实施例采用的贝28返排液和贝301返排液采自大庆油田。
本发明实施例采用的牛圈湖返排液和马56返排液采自吐哈油田。
在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
本实施例提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计的重量百分比组成为：丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物0.1％，交联剂0.2％，增效剂0.1％，破胶剂过硫酸铵2.0％，余量为50000mg/L的矿化度模拟水。其中，所述交联剂按照重量百分比的组成为：烷醇酰胺10％，甜菜碱10％，烷基苯磺酸钠15％，丙三醇20％，余量为水，其中烷醇酰胺为1:1.5型椰子油二乙醇酰胺，甜菜碱为BS18甜菜碱，烷基苯磺酸钠为C12烷基苯磺酸钠。所述增效剂按照重量份的组成为：十六烷基三甲基溴化铵15份，脂肪酸甘油酯7份，亚氨基二琥珀酸钠盐5份，甲醇40份。所述增稠剂的制备方法为：按照丙烯酰胺单体35wt％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10wt％、N－烷基马来酰亚胺10wt％、羟丙基-β-环糊精5wt％、过硫酸钾0.1wt％、余量为水配料；先将丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺、羟丙基-β-环糊精加入到水中混合均匀，升温至45℃保温2h，加入过硫酸钾，并且在氮气保护下反应2h，得到共聚物胶体；将共聚物胶体剪切造粒后烘干、粉碎，既得。
该压裂液的制备方法如下：
(1)配料，先将增稠剂和50000mg/L的矿化度模拟水混合均匀；
(2)加入交联剂混合均匀；
(3)加入增效剂混合均匀；
(4)加入破胶剂混合均匀，既得。
将本实施例的压裂液在60℃、剪切速率为170s-1的条件下剪切2h，测定剪切粘度为118mPa·s，如表1所示。将本实施例的压裂液用于胜利油田临盘采油基地现场1#井的压裂施工，采用4.0～5.0m3/min的排量施工，压裂液用量为531m3，压后返排率达到85％以上，破胶后残渣含量为127mg/L，对基层岩心的基质伤害小于10％，降阻率为≥65％，并且该实施方式工艺简单，现场便于操作。
实施例2
本实施例提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计的重量百分比组成为：丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物0.15％，交联剂0.1％，增效剂0.05％，破胶剂过硫酸铵0.5％，余量为矿化度为100000mg/L的矿化度模拟水。其中，所述交联剂按照重量份的组成为：烷醇酰胺15％，甜菜碱5％，烷基苯磺酸钠10％，甘露醇25％，余量为水，其中烷醇酰胺为1:1.5型椰子油二乙醇酰胺，甜菜碱为BS18甜菜碱，烷基苯磺酸钠为C18烷基苯磺酸钠。所述增效剂按照重量份的组成为：苯扎氯铵17份，烷基酚聚氧乙烯醚5份，亚氨基二琥珀酸钠盐10份，甲醇60份。该多元聚合物增稠剂的制备方法同实施例1。压裂液的制备方法同实施例1。
将本实施例的压裂液在60℃、剪切速率为170s-1的条件下剪切2h，测定剪切粘度为82mPa·s，如表1所示。将本实施例的压裂液用于胜利油田临盘采油基地现场3#井的压裂施工，采用3.5～4.0m3/min的排量施工，压裂液用量为387m3，压后返排率达到85％以上，破胶后残渣含量为134mg/L，对基层岩心的基质伤害小于10％，降阻率为≥65％，并且该实施方式工艺简单，现场便于操作。
实施例3
本实施例提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计的重量百分比组成为：丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物0.3％，交联剂0.25％，增效剂0.06％，助排剂0.2％，铁离子稳定剂0.2％，海藻胶0.1％，余量为贝28返排液。其中，所述交联剂按照重量份的组成为：烷醇酰胺12％，甜菜碱8％，烷基苯磺酸钠12％，甘露醇30％，余量为水，其中烷醇酰胺为1:1.5型椰子油二乙醇酰胺，甜菜碱为BS18甜菜碱，烷基苯磺酸钠为C15烷基苯磺酸钠。所述增效剂按照重量份的组成为：十八烷基二甲基苄基氯化铵20份，烷基葡糖苷6份，亚氨基二琥珀酸钠盐8份，甲醇50份。该多元聚合物增稠剂的制备方法同实施例1。压裂液的制备方法同实施例1。
将本实施例的压裂液在90℃、剪切速率为170s-1的条件下剪切2h，测定剪切粘度为134mPa·s，如表1所示。将本实施例的压裂液用于胜利油田临盘采油基地现场4#井的压裂施工，采用5.5～6.0m3/min的排量施工，压裂液用量为458m3，压后返排率达到85％以上，破胶后残渣含量为138mg/L，对基层岩心的基质伤害小于10％，降阻率为≥80％，并且该实施方式工艺简单，现场便于操作。
实施例4
本实施例提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计的重量百分比组成为：丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物0.4％，交联剂0.5％，增效剂0.08％，破胶剂过硫酸钾3.0％，阿拉伯胶0.1％，卡拉胶0.1％，黏土稳定剂0.5％，余量为贝301返排液。其中，所述交联剂按照重量份的组成为：烷醇酰胺15％，甜菜碱6％，烷基苯磺酸钠17％，甘露醇30％，余量为水，其中烷醇酰胺为1:1.5型椰子油二乙醇酰胺，甜菜碱为BS18甜菜碱，烷基苯磺酸钠为C14烷基苯磺酸钠。所述增效剂按照重量份的组成为：十八烷基二甲基苄基氯化铵16份，烷基酚聚氧乙烯醚8份，亚氨基二琥珀酸钠盐5份，乙醇45份。该多元聚合物增稠剂的制备方法同实施例1。压裂液的制备方法同实施例1。
将本实施例的压裂液在90℃、剪切速率为170s-1的条件下剪切2h，测定剪切粘度为93mPa·s，如表1所示。将本实施例的压裂液用于胜利油田临盘采油基地现场7#井的压裂施工，采用5.5～6.0m3/min的排量施工，压裂液用量为541m3，压后返排率达到85％以上，破胶后残渣含量为116mg/L，对基层岩心的基质伤害小于10％，降阻率为≥80％，并且该实施方式工艺简单，现场便于操作。
实施例5
本实施例提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计的重量百分比组成为：丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物0.5％，交联剂1.0％，增效剂0.06％，破胶剂过硫酸钾0.1％，卡拉胶0.1％，魔芋胶0.1％，缓蚀剂0.3％，余量为牛圈湖返排液。其中，所述交联剂的组成同实施例1。所述增效剂按照重量份的组成为：十八烷基二甲基苄基氯化铵15份，烷基酚聚氧乙烯醚7份，亚氨基二琥珀酸钠盐15份，乙醇35份。所述缓蚀剂由肉桂醛与六亚甲基四胺按照质量比1：3的比例混合而成。该多元聚合物增稠剂的制备方法同实施例1。压裂液的制备方法同实施例1。
将本实施例的压裂液在90℃、剪切速率为170s-1的条件下剪切2h，测定剪切粘度为177mPa·s，如表1所示。将本实施例的压裂液用于胜利油田临盘采油基地现场11#井的压裂施工，采用5.0～5.5m3/min的排量施工，压裂液用量为432m3，压后返排率达到85％以上，破胶后残渣含量为121mg/L，对基层岩心的基质伤害小于10％，降阻率为≥80％，并且该实施方式工艺简单，现场便于操作。
实施例6
本实施例提供一种环保节水型压裂液，以该压裂液总量计的重量百分比组成为：丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物0.25％，交联剂0.3％，增效剂0.05％，破胶剂过硫酸钾0.1％，破乳剂0.1％，铁离子稳定剂0.05％，缓蚀剂0.2％，余量为马56返排液。其中，所述交联剂的组成同实施例1。所述增效剂按照重量份的组成为：十八烷基二甲基苄基氯化铵15份，烷基酚聚氧乙烯醚7份，亚氨基二琥珀酸钠盐15份，乙醇35份。所述缓蚀剂由肉桂醛与六亚甲基四胺按照质量比1：3的比例混合而成。该多元聚合物增稠剂的制备方法同实施例1。压裂液的制备方法同实施例1。
将本实施例的压裂液在90℃、剪切速率为170s-1的条件下剪切2h，测定剪切粘度为123mPa·s，如表1所示。将本实施例的压裂液用于胜利油田临盘采油基地现场12#井的压裂施工，采用5.0～5.5m3/min的排量施工，压裂液用量为468m3，压后返排率达到85％以上，破胶后残渣含量为107mg/L，对基层岩心的基质伤害小于10％，降阻率为≥80％，并且该实施方式工艺简单，现场便于操作。
表1实施例1～6获得的环保节水型压裂液的剪切粘度
Figure BDA0002469395550000091
通过表1可以看出，本发明的压裂液具有非常高的耐高温剪切性能，均高于行业标准要求的剪切粘度50mPa.s的数值，尤其适用于高温深井碳酸盐岩储层酸压改造。
综上，本发明可充分利用高矿化度盐水、海水、油气田(含煤层气田、页岩油气田)采出水、油气田(含煤层气田、页岩油气田)压裂返排液等回注水替代传统的清洁地表水配制压裂液体系，回注水不会对压裂液产生不利影响，所获得的压裂液具有冻胶稳定、耐温、携砂性能好等特点，并且可以节约大量的水资源以及节约因回注水处理所发生的费用；并且本发明的压裂液无需加入助排剂。此外，本发明的压裂液具有现场操作安全、方便、对设备无腐蚀等特点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种环保节水型压裂液，其特征在于：以该压裂液总量计，包括：增稠剂0.1～0.5wt％，交联剂0.1～1.0wt％，增效剂0.05～0.1wt％，其他助剂0.1～10wt％，余量为回注水，所述回注水包括：高矿化度盐水、海水、油气田采出水、油气田压裂返排液。
2.根据权利要求1所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述增稠剂为丙烯酰胺、羟丙基-β-环糊精、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺形成的多元共聚物。
3.根据权利要求2所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述增稠剂的制备方法为：按照丙烯酰胺单体30～50wt％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5～12wt％、N－烷基马来酰亚胺5～10wt％、羟丙基-β-环糊精3～8wt％、过硫酸钾0.05～0.3wt％、余量为水配料；先将丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N－烷基马来酰亚胺、羟丙基-β-环糊精加入到水中混合均匀，升温至40～50℃保温2～3h，加入过硫酸钾，并且在氮气保护下反应2～3h，得到共聚物胶体；将共聚物胶体剪切造粒后烘干、粉碎，既得。
4.根据权利要求1所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述交联剂按照重量百分比的组成为：烷醇酰胺10～15％，甜菜碱5～10％，烷基苯磺酸钠10～20％，多元醇15～30％，余量为水。
5.根据权利要求4所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述烷醇酰胺为椰子油二乙醇酰胺。
6.根据权利要求4所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述多元醇为丙三醇、甘露醇中的一种或两种混合。
7.根据权利要求1所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述增效剂按照重量份的组成为：阳离子表面活性剂15～20份，非离子表面活性剂5～10份，亚氨基二琥珀酸钠盐5～15份，低分子量醇30～75份。
8.根据权利要求1所述的一种环保节水型压裂液，其特征在于：所述其他助剂包括助排剂、黏土稳定剂、破胶剂、降阻剂、铁离子稳定剂、破乳剂、缓蚀剂中的一种或多种混合。
9.权利要求1～8任意一项所述的环保节水型压裂液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)配料，先将增稠剂和回注水混合均匀；
(2)加入交联剂混合均匀；
(3)加入增效剂混合均匀；
(4)加入其他助剂混合均匀，既得。
10.权利要求1～8任意一项所述的压裂液在油气藏中的应用，其特征在于；用作地层油气井压裂。
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