[發明專利]一種適合非常規儲層壓裂用無水壓裂液及其制備方法

有效

• 申請號: 201410272506.8
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104004506A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 王滿學
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: C09K8/64
• 分類號: C09K8/64
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于石油化工技術領域，具體涉及一種適合非常規儲層壓裂用無水壓裂液及其制備方法。

背景技術

進入20世紀90年代，國外頁巖氣開發迅猛發展，技術逐步成熟。據統計全球頁巖氣資源量為456.24×10¹²m³，其中美國的頁巖氣資源量達到14×10¹²～20×10¹²m³，頁巖氣的勘探開發使美國天然氣儲量增加了40％。2010年頁巖氣產量超過了天然氣總產量的15％，非常規頁巖氣已經成為美國的主力氣源之一。

頁巖氣開采的核心技術是水力壓裂，在美國超過一半的天然氣都是通過壓裂獲得，開發使用的壓裂液體系包括滑溜水壓裂液和復合壓裂液體系。由于非常規頁巖氣儲集層物性較差，滲透率和孔隙度較低，常規壓裂液容易造成水相圈閉傷害；另外，這種“萬方液千方砂”式的大型壓裂產生大量的返排液，處置不當會造成地表水的污染等問題，因此頁巖氣的開采在多個國家受到質疑。這也是目前頁巖氣儲層水力壓裂和開發面臨的諸多亟待解決的問題之一。LPG壓裂液的出現極大地緩解了壓裂液對環境和水資源的壓力。LPG壓裂液是利用揮發性液化石油氣取代水的一種新型壓裂液體系，該壓裂液的流變性、摩阻性、抗濾失性以及在支撐劑運移方面與傳統的壓裂液體系相似，很大程度上避免了傳統壓裂液的弊端，大大的提高了開采效率。

我國陸域頁巖氣地質資源為134.42萬億立方米，開發經濟價值巨大。頁巖氣資源開發在我國剛剛起步，經驗不足，技術匱乏，這些因素制約著中國頁巖氣的發展。我國頁巖層屬于陸相沉積，這種巖層主要以粘土礦物伊蒙石為主，壓裂時極易產生粘土膨脹，嚴重影響頁巖氣開發效果。

候向前等報道了非常規儲集層低碳烴無水壓裂液，主要介紹了一種無水壓裂液交聯劑。這種交聯劑可以使煤油、正己烷和正辛烷形成LPG壓裂液，該技術采用兩步法成膠，速度慢，施工工藝復雜，壓裂液耐高溫性能差。在90℃時壓裂液粘度為41.38mPa·s。

申請號為201310359226.6公開了一種丁烷基壓裂液及其制備方法，它以丁烷為基液，主要采用低碳醇合成的二烷基磷酸酯增稠劑，采用偏鋁酸鈉做交聯劑。這種方法制備的壓裂液在70℃時粘度只有50mPa·s左右，采用兩步成膠法制備壓裂液，制備工藝復雜，成膠速度慢，耐溫能力差，滿足不了頁巖氣井壓裂施工對壓裂液的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種適合非常規儲層壓裂用無水壓裂液。該無水壓裂液采用一步法成膠且成膠速度可控，可滿足130℃以下頁巖層的壓裂改造，該壓裂液無需破膠劑，在地層溫度和壓力下，壓裂液氣化通過井管排出地面后可再回收利用，無廢液外排和污染，具有環保等優點。壓裂液在170s^-1，130℃下壓裂液粘度≥90mPa·s；在110℃，170s^-1下連續剪切60min后壓裂液粘度＞300mPa·s，同時壓裂液具有剪切變稀的特性，壓裂液對巖心傷害平均為4.94％。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種適合非常規儲層壓裂用無水壓裂液，其特征在于，由以下質量百分比的原料制成：膠凝劑1.0％～2.0％，膠束促進劑2.0％～4.0％，溫度穩定劑0.1％～0.5％，余量為烷基烴類；所述溫度穩定劑為氨基磺酸或十二烷基苯磺酸，烷基烴類為丙烷、丁烷和戊烷中的一種或幾種；所述膠凝劑為二烷基磷酸酯鐵，二烷基磷酸酯鐵中的混合醇包括低碳鏈烷基醇、中長碳鏈烷基醇和長碳鏈烷基醇，混合醇中低碳鏈烷基醇的質量百分含量為25％～40％，中長碳鏈烷基醇的質量百分含量為40％～70％，長碳鏈烷基醇的質量百分含量為5％～20％，所述低碳鏈烷基醇為C₁-C₄烷基醇中的一種或幾種，中長碳鏈烷基醇為C₆-C₁₀烷基醇中的一種或幾種，長碳鏈烷基醇為C₁₂-C₁₆烷基醇中的一種或幾種；所述膠束促進劑為含三價金屬離子的有機絡合物，其中三價金屬離子為三價鋁離子或三價鐵離子，含三價金屬離子的有機絡合物為三價金屬離子的無機鹽與油酸三乙醇胺反應的反應產物和乙二醇單丁醚的混合物，膠束促進劑中乙二醇單丁醚的質量百分含量為8％～15％。

上述的一種適合非常規儲層壓裂用無水壓裂液，由以下質量百分比的原料制成：膠凝劑1.0％～1.5％，膠束促進劑2.5％～3.5％，溫度穩定劑0.1％～0.3％，余量為烷基烴類。