專利名稱：一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液及其配制方法。
背景技術(shù)：
頁(yè)巖氣是一種賦存在暗色泥巖、高碳泥巖、頁(yè)巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，儲(chǔ)集層巖性致密，滲透率極低，含氣飽和度低，無(wú)自然產(chǎn)能，需要采用大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂才能獲得工業(yè)氣流，頁(yè)巖氣開發(fā)在我國(guó)處于探索階段。根據(jù)美國(guó)開發(fā)海相頁(yè)巖氣的經(jīng)驗(yàn)，最初使用水基凍膠壓裂液、泡沫壓裂液進(jìn)行大型壓裂改造，獲得了較好的改造效果，但由于成本高使得最終的經(jīng)濟(jì)效益不佳，到1997年已停止實(shí)施這類壓裂液體系的大型壓裂作業(yè)；1998年后采用滑溜水(也稱減阻水)壓裂液進(jìn)行大型壓裂施工取得成功，相比大型凍膠壓裂液作業(yè)，滑溜水壓裂成本下降了 30%以上，使得頁(yè)巖氣的開采變得有利可圖，到目前為止，滑溜水壓裂液已成為美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)最常用的壓裂液體系。鄂爾多斯盆地含有豐富的頁(yè)巖氣資源，其中中生界延長(zhǎng)組(張家灘頁(yè)巖、李家畔頁(yè)巖)是勘探的重點(diǎn)。與美國(guó)海相沉積的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層相比中生界延長(zhǎng)組頁(yè)巖氣層屬陸相沉積，粘土礦物含量高，主要由伊蒙混層礦物組成，屬于強(qiáng)水敏性儲(chǔ)層，其次碳酸鹽含量相對(duì)較少，綠泥石含量高，存在一定酸敏性，不宜采用酸液對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行處理；另外孔隙度低、孔隙吼道細(xì)小，易造成水鎖傷害。因此，在進(jìn)行壓裂增產(chǎn)改造時(shí)，不能一味照搬美國(guó)頁(yè)巖氣壓裂液配方，必須研發(fā)出適合鄂爾多斯盆地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征的水基壓裂液配方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液及其配制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液，其特征在于它包括高分子聚合物、粘土穩(wěn)定劑、助排劑、殺菌劑和水；其中，各組分的質(zhì)量百分比為
高分子聚合物O. 02-0. 1%
粘土穩(wěn)定劑2-3%
助排劑O. 3-0. 5%
殺菌劑O. 1-0. 3%
余量為水。所述高分子聚合物為羥丙基胍膠、聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素或羧甲基纖維素中的任意一種；所述粘土穩(wěn)定劑為小分子的K+、Na+或NH4+的氯化物；所述助排劑為陰離子型表面活性劑、或非離子型表面活性劑、或陰離子型表面活性劑的調(diào)配物、或非離子型表面活性劑的調(diào)配物，其中，陰離子型表面活性劑為α -烯基磺酸鈉、或陰離子氟碳型表面活性劑，非離子型表面活性劑為烷基多苷或非離子氟碳型表面活性劑；所述殺菌劑為新潔爾滅， 或過氧化氫，或戊二醛。
所述粘土穩(wěn)定劑優(yōu)選氯化鉀，其中工業(yè)級(jí)氯化鉀要求K2O ^ 62. 0%，水不溶物含量 (2. 0% ;所述高分子聚合物優(yōu)選陰離子型聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺；所述助排劑為非離子型表面活性劑的調(diào)配物，該非離子型表面活性劑的調(diào)配物為可生物降解的烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液；所述殺菌劑為戊二醛。所述烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液由烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水組成；其中，各組分的質(zhì)量百分比為烷基多苷為5%，SR18Y為4%、乙醇為10%，水為81%^Κ18Υ 氟碳表面活性劑由陜西森瑞石油技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)。陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液的制備方法，其特征在于
1)按權(quán)利要求I的配方比例量取水；
2)加入O.02-0. 1%質(zhì)量百分比的高分子聚合物，攪拌40分鐘；
3)加入2-3%質(zhì)量百分比的粘土穩(wěn)定劑，攪拌10-15分鐘；依次在攪拌狀態(tài)下加入
O.1-0. 3%質(zhì)量百分比的殺菌劑、O. 3-0. 5%質(zhì)量百分比的助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即可。本發(fā)明所涉及的化學(xué)原料市場(chǎng)上均有銷售。本發(fā)明的技術(shù)效果為
1、該壓裂液摩阻低，是清水摩阻的40%，能夠大大降低壓裂施工泵壓；
2、表界面張力低，助排性能好；
3、粘土穩(wěn)定能力強(qiáng)，防膨率大于85%；
4、殺菌能力強(qiáng)，夏天放置3天不會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌而導(dǎo)致壓裂液變質(zhì)；
5、與頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地層水配伍性好，無(wú)沉淀或絮凝物產(chǎn)生。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。在實(shí)施例中沒有詳細(xì)敘述的部分是采用現(xiàn)有技術(shù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或公知手段。本發(fā)明涉及一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液，具體組成如下
包括高分子聚合物、粘土穩(wěn)定劑、助排劑、殺菌劑和水；其中，各組分的質(zhì)量百分比為 高分子聚合物O. 02-0. 1%
粘土穩(wěn)定劑2-3%
助排劑O. 3-0. 5%
殺菌劑O. 1-0. 3%
余量為水。上述的高分子聚合物、粘土穩(wěn)定劑、助排劑和殺菌劑均為現(xiàn)有的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。所述高分子聚合物為羥丙基胍膠、聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素或羧甲基纖維素中的任意一種；所述粘土穩(wěn)定劑為小分子的K+、Na+或ΝΗ4+的氯化物；所述助排劑為陰離子型表面活性劑、或非離子型表面活性劑、或陰離子型表面活性劑的調(diào)配物、或非離子型表面活性劑的調(diào)配物，其中，陰離子型表面活性劑為α—烯基磺酸鈉、或陰離子氟碳型表面活性劑，非離子型表面活性劑為烷基多苷或非離子氟碳型表面活性劑；所述殺菌劑為新潔爾滅， 或過氧化氫，或戊二醛。所述粘土穩(wěn)定劑優(yōu)選氯化鉀，其中工業(yè)級(jí)氯化鉀要求K2O ^ 62. 0%，水不溶物含量(2. 0% ;所述高分子聚合物優(yōu)選陰離子型聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺；所述助排劑為非離子型表面活性劑的調(diào)配物，該非離子型表面活性劑的調(diào)配物為可生物降解的烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液；所述殺菌劑為戊二醛。所述烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液由烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水組成；其中，各組分的質(zhì)量百分比為烷基多苷為5%，SR18Y為4%、乙醇為10%，水為81%^Κ18Υ 氟碳表面活性劑由陜西森瑞石油技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)。本發(fā)明還涉及一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液的制備方法，具體包含如下步驟
1)按上述本發(fā)明陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液配方比例量取水；
2)加入O.02-0. 1%質(zhì)量百分比的高分子聚合物，攪拌40分鐘；
3)加入2-3%質(zhì)量百分比的粘土穩(wěn)定劑，攪拌10-15分鐘；依次在攪拌狀態(tài)下加入
O.1-0. 3%質(zhì)量百分比的殺菌劑、O. 3-0. 5%質(zhì)量百分比的助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即可。實(shí)施例I
配制50m3壓裂液，配制方法為取48. 79 m3水，加入10公斤分子量為1000的陰離子聚丙烯酰胺，攪拌40分鐘，然后邊攪拌邊加入I噸氯化鉀，其中工業(yè)級(jí)氯化鉀要求 K2O ^ 62. 0%，水不溶物含量< 2. 0%，攪拌15分鐘使氯化鉀徹底溶解，再依次加入50公斤戊二醛、150公斤助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即配好頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液。所述助排劑為烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液；該混合液包括烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水； 其中，各組分的質(zhì)量百分比為烷基多苷為5%，SR18Y為4%、乙醇為10%，水為81%，制備方法直接混合即可。實(shí)施例2
配制50m3壓裂液，配制方法為取48. 77m3水，加入20公斤分子量為1000的陰離子聚丙烯酰胺，攪拌40分鐘，然后邊攪拌邊加入I噸氯化鉀，攪拌15分鐘使氯化鉀徹底溶解， 再依次加入50公斤戊二醛、150公斤助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即配好頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液。所述助排劑為烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液；該混合液包括烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水；其中，各組分的質(zhì)量百分比為烷基多苷為5%，SR18Y為4%、乙醇為 10%,水為81%，制備方法直接混合即可。實(shí)施例3
配制50m3壓裂液，配制方法為取48. 28 m3水，加入20公斤羥乙基纖維素，攪拌40分鐘，然后邊攪拌邊加入I. 5噸氯化鉀，攪拌15分鐘使氯化鉀徹底溶解，再依次加入50公斤戊二醛、150公斤助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即配好頁(yè)巖氣井壓裂用水基壓裂液。所述助排劑為烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液；該混合液包括烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水；其中，各組分的質(zhì)量百分比為烷基多苷為5%，SR18Y為4%、乙醇為10%，水為81%，制備方法直接混合即可。實(shí)施例4
配制50m3壓裂液，配制方法為取48. 73m3水，加入20公斤分子量為1000的陰離子聚丙烯酰胺，攪拌40分鐘，然后邊攪拌邊加入I. O噸氯化鉀，攪拌15分鐘使氯化鉀徹底溶解， 再依次加入100公斤新潔爾滅、150公斤助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即配好頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液。所述的助排劑為α-烯基磺酸鈉。實(shí)施例5
配制50m3壓裂液,配制方法為取48. 62m3水,加入30公斤輕乙基纖維素,攪拌40分鐘，然后邊攪拌邊加入I. O噸氯化鉀，攪拌15分鐘使氯化鉀徹底溶解，再依次加入150公斤新潔爾滅、200公斤助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即配好頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液。所述的助排劑為α-烯基磺酸鈉。實(shí)施例6
配制50m3壓裂液，配制方法為取48. 6m3水，加入50公斤羥丙基胍膠，攪拌10分鐘，然后邊攪拌邊加入I. O噸氯化鉀，攪拌15分鐘使氯化鉀徹底溶解，再依次加入150公斤新潔爾滅、200公斤助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即配好頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液。所述的助排劑為α-烯基磺酸鈉。實(shí)施例7
延長(zhǎng)某頁(yè)巖氣井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，井深1400米，為求得該井產(chǎn)能，對(duì)該井 1071-1090米井段進(jìn)行壓裂施工，壓裂液使用該發(fā)明的水基壓裂液配方，配方為(按各組分的質(zhì)量百分比)清水+0. 05%聚丙烯酰胺+2. 0%KCl+0. 4%助排劑+0. 1%戊二醛)，施工參數(shù)為施工排量10. 0m3/min，壓裂液用量1580m3，支撐劑加量50m3。采用該壓裂液施工壓力平穩(wěn)，施工壓力為30MPa，順利完成了加砂壓裂施工，施工后增產(chǎn)效果明顯。參考SY/T 5107-2005《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述實(shí)施例的產(chǎn)品進(jìn)行了頁(yè)巖氣水基壓裂液性能評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果為該配方綜合性能較好，能夠滿足頁(yè)巖氣壓裂施工的需要，而且成本大大低于胍膠壓裂液成本，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表I。表I頁(yè)巖氣水基壓裂液綜合性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果
項(xiàng)目項(xiàng)目指標(biāo)測(cè)試結(jié)果表界面張力25mN/m,界面張力 O. 845mN/m配伍性與地層水混合不形成沉淀、無(wú)絮凝物產(chǎn)生殺菌能力3天粘度保持率92%粘土防膨率(％)90. 2摩阻清水摩阻的40%
權(quán)利要求
1.一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液，其特征在于它包括高分子聚合物、粘土穩(wěn)定劑、助排劑、殺菌劑和水；其中，各組分的質(zhì)量百分比為高分子聚合物為O. 02-0. 1%，粘土穩(wěn)定劑為2-3%，助排劑為O. 3-0. 5%，殺菌劑為 O. 1-0. 3%，余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液，其特征在于所述高分子聚合物為羥丙基胍膠、聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素或羧甲基纖維素中的任意一種；所述粘土穩(wěn)定劑為小分子的K+、Na+或NH4+的氯化物；所述助排劑為陰離子型表面活性劑、或非離子型表面活性劑、或陰離子型表面活性劑的調(diào)配物、或非離子型表面活性劑的調(diào)配物，其中，陰離子型表面活性劑為α—烯基磺酸鈉、或陰離子氟碳型表面活性劑，非離子型表面活性劑為烷基多苷或非離子氟碳型表面活性劑；所述殺菌劑為新潔爾滅，或過氧化氫，或戊二醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液，其特征在于所述粘土穩(wěn)定劑為氯化鉀，其中工業(yè)級(jí)氯化鉀要求K2O ^ 62. 0%，水不溶物含量< 2. 0% ;所述高分子聚合物為陰離子型聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺；所述助排劑為非離子型表面活性劑的調(diào)配物，該非離子型表面活性劑的調(diào)配物為可生物降解的烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液；所述殺菌劑為戊二醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液，其特征在于所述烷基多苷及SR18Y氟碳表面活性劑混合液由烷基多苷、SR18Y、乙醇以及水組成；其中，各組分的質(zhì)量百分比為烷基多苷為5%，SR18Y為4%、乙醇為10%，水為81% ;所述的SR18Y氟碳表面活性劑由陜西森瑞石油技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液的制備方法，其特征在于1)按權(quán)利要求I的配方比例量取水；2)加入O.02-0. 1%質(zhì)量百分比的高分子聚合物，攪拌40分鐘；3)加入2-3%質(zhì)量百分比的粘土穩(wěn)定劑，攪拌10-15分鐘；依次在攪拌狀態(tài)下加入O.1-0. 3%質(zhì)量百分比的殺菌劑、O. 3-0. 5%質(zhì)量百分比的助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陸相頁(yè)巖氣壓裂用水基壓裂液及其配制方法。該壓裂液包括高分子聚合物、粘土穩(wěn)定劑、助排劑、殺菌劑和水；其中，各組分的質(zhì)量百分比為高分子聚合物為0.02-0.1%，粘土穩(wěn)定劑為2-3%，助排劑為0.3-0.5%，殺菌劑為0.1-0.3%，余量為水。該壓裂液的制備方法是1)按上述壓裂液的配方比例量取水；2)加入0.02-0.1%質(zhì)量百分比的高分子聚合物，攪拌40分鐘；3)加入2-3%質(zhì)量百分比的粘土穩(wěn)定劑，攪拌10-15分鐘；依次在攪拌狀態(tài)下加入0.1-0.3%質(zhì)量百分比的殺菌劑、0.3-0.5%質(zhì)量百分比的助排劑，攪拌15分鐘充分溶解即可。本發(fā)明的壓裂液能夠大大降低壓裂施工泵壓，并且具有表界面張力低，助排性能好，粘土穩(wěn)定能力強(qiáng)，殺菌能力強(qiáng)，無(wú)沉淀或絮凝物產(chǎn)生等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K8/68GK102604625SQ20121005315
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者吳金橋, 張軍濤, 朱容婷, 段玉秀, 王香增, 申峰, 郭慶, 雷曉嵐, 高志亮 申請(qǐng)人:陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院