[發明專利]一種表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410090524.4
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103865513A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王彥玲;白寶君;金家鋒;魏明真
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;E21B43/26
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

技術領域

本發明涉及頁巖油氣開采增產技術領域，尤其涉及一種表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液及其制備方法，以及用表面活性劑自吸提高頁巖油氣采收率、改善頁巖水力壓裂壓后效果的方法。

背景技術

頁巖油氣資源指儲集在富含有機質的細粒碎屑巖中的油與天然氣，一部分以游離態存在于孔隙和裂縫中，一部分吸附于有機質和粘土礦物內表面,可以是生物成因、熱解成因或混合成因，在一定地質條件下聚集成藏并達到經濟開采價值。中國頁巖油氣資源豐富，主要盆地和地區的頁巖氣資源量約為26×10¹²m³。但是頁巖巖石非常致密，其巖石滲透率為毫達西甚至納米達西的級別，為了獲得商業化開采，通過壓裂改造才能達到工業開采價值。

水力壓裂增產措施在頁巖油氣開始生產時就得到應用，頁巖的水力壓裂目前的做法是利用壓裂液注入地層誘導產生具有足夠幾何尺寸和導流能力的裂縫以實現在低滲的、大面積的凈產層里獲得油氣工業產出，使用水力壓裂來增產已成為成功開發頁巖油氣的關鍵。用于油頁巖增產的壓裂液主要由水組成，也包括了各種添加劑。目前，胍膠類、線形聚合物類和滑溜水通常被用作頁巖壓裂液。滑溜水作為非常規頁巖油氣儲層壓裂施工的主要壓裂液，具有無固相水不溶物和常規膠體殘渣的特點，而且摩阻低，可在保持措施效果的前提下節約30%的液體成本，因此受到國內外石油公司廣泛關注。1997年，Mitchell能源公司（現為Devon能源的一部分）開發了一種稱為“滑溜水壓裂”的水力壓裂技術，滑溜水壓裂已被廣泛采用于頁巖油氣層，滑溜水壓裂流體中包含水，支撐劑和含量不足1％的化學添加劑。滑溜水的化學添加劑通常包括降阻劑，表面活性劑，粘土穩定劑，破膠劑等。聚丙烯酰胺聚合物（陰離子型，陽離子型或非離子型）經常被用作降阻劑，以減少井筒中水力壓裂作業的液體摩擦。但是，水力壓裂技術僅可通過在地層中形成導流通道，據報道，現有技術下頁巖油的采收率通常低于10％，原因在于，雖然通過壓裂形成了油氣導流通道，但是由于頁巖的低孔低滲的特點，遠離壓裂裂縫系統的油氣難以流動到裂縫系統中，因此，研發一種新的可同時提高采收率和頁巖油氣產量的壓裂方法尤為重要。

發明內容

針對現有技術的不足，特別是針對現有水力壓裂技術在頁巖地層的采收率低的問題，本發明提供一種表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液及其制備方法。

本發明還提供用表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液提高頁巖油氣的采收率的方法，利用表面活性劑自吸來提高水力壓裂頁巖油氣的采收率、改善頁巖水力壓裂效果，從而克服單一水力壓裂方式的局限性，有利于油氣流入裂縫系統，實現同時提高產油量和采收率。

本發明的技術方案如下：

一種表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液，其中，原料重量百分比組成如下：

表面活性劑0.05-0.3%，堿0-0.2%，醇5-15%，其余為頁巖壓裂用水力壓裂液；

所述的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、辛基酚聚氧乙烯醚(TritonX-100)、脂肪醇聚氧乙烯醚（平平加O-15）、十二烷基二甲基甜菜堿（BS12）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)。

所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、硼砂、偏硼酸鈉或者碳酸氫鈉-碳酸鈉緩沖體系；其中優選的，所述碳酸氫鈉-碳酸鈉緩沖體系中碳酸氫鈉:碳酸鈉=2:1重量比。進一步優選所述的堿為碳酸氫鈉、偏硼酸鈉或碳酸氫鈉-碳酸鈉緩沖體系。

所述的醇為甲醇、乙醇、異丙醇或者乙二醇。

根據本發明優選的，一種表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液，其中，原料重量百分比組成為：表面活性劑0.1-0.3%，堿005-0.1%，醇7-10%，其余為頁巖壓裂用水力壓裂液。

本發明的表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液的制備方法，步驟如下：

在攪拌下，按配比將表面活性劑、堿和醇加入頁巖壓裂用水力壓裂液中，攪拌至完全溶解。

本發明的表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液的應用，用于頁巖地層水力壓裂增產，提高頁巖地層的產量和油氣采收率。

一種用表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液提高頁巖油氣的采收率的方法，在頁巖油氣井壓裂改造時，將本發明所述的表面活性劑自吸復合頁巖水力壓裂液在高于頁巖層破裂應力條件下注入頁巖地層中。其余操作條件按頁巖水力壓裂現有技術即可。能提高采收率20-60%。