專利名稱：一種陸相頁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)明涉及一種陸相頁巖氣壓裂用水基壓裂液及其配制方法。
背景技術(shù)：
頁巖氣是一種賦存在暗色泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，儲集層巖性致密，滲透率極低，含氣飽和度低，無自然產(chǎn)能，需要采用大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂才能獲得工業(yè)氣流，頁巖氣開發(fā)在我國處于探索階段。根據(jù)美國開發(fā)海相頁巖氣的經(jīng)驗，最初使用水基凍膠壓裂液、泡沫壓裂液進行大型壓裂改造，獲得了較好的改造效果，但由于成本高使得最終的經(jīng)濟效益不佳，到1997年已停止實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頁巖氣開發(fā)最常用的壓裂液體系。鄂爾多斯盆地含有豐富的頁巖氣資源，其中中生界延長組(張家灘頁巖、李家畔頁巖)是勘探的重點。與美國海相沉積的頁巖氣儲層相比中生界延長組頁巖氣層屬陸相沉積，粘土礦物含量高，主要由伊蒙混層礦物組成，屬于強水敏性儲層，其次碳酸鹽含量相對較少，綠泥石含量高，存在一定酸敏性，不宜采用酸液對儲層進行處理；另外孔隙度低、孔隙吼道細(xì)小，易造成水鎖傷害。因此，在進行壓裂增產(chǎn)改造時，不能一味照搬美國頁巖氣壓裂液配方，必須研發(fā)出適合鄂爾多斯盆地頁巖氣儲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，防膨率大于85%；
4、殺菌能力強，夏天放置3天不會產(chǎn)生細(xì)菌而導(dǎo)致壓裂液變質(zhì)；
5、與頁巖氣儲層地層水配伍性好，無沉淀或絮凝物產(chǎn)生。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。在實施例中沒有詳細(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巖氣壓裂用水基壓裂液。所述的助排劑為α-烯基磺酸鈉。實施例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巖氣壓裂用水基壓裂液。所述的助排劑為α-烯基磺酸鈉。實施例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巖氣壓裂用水基壓裂液。所述的助排劑為α-烯基磺酸鈉。實施例7
延長某頁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，對該井 1071-1090米井段進行壓裂施工，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《水基壓裂液性能評價》標(biāo)準(zhǔn)，對上述實施例的產(chǎn)品進行了頁巖氣水基壓裂液性能評價，評價結(jié)果為該配方綜合性能較好，能夠滿足頁巖氣壓裂施工的需要，而且成本大大低于胍膠壓裂液成本，實驗結(jié)果如下表I。表I頁巖氣水基壓裂液綜合性能實驗結(jié)果
項目項目指標(biāo)測試結(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，殺菌能力強，無沉淀或絮凝物產(chǎn)生等特點。
文檔編號C09K8/68GK102604625SQ20121005315
公開日2012年7月25日 申請日期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 申請人:陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院