[發(fā)明專利]一種適合陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水配制壓裂液的配方及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510081423.5
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104610954A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高志亮;高瑞民;南蓓蓓;呂雷;吳金橋;申峰;劉立;楊志剛;張軍濤;喬紅軍;郭慶;武騫;孫曉;段玉秀;梁小兵;李彥林;景豐
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 熊雁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適合陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水配制壓裂液的配方，屬于油田化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

頁巖氣儲層孔隙度、基質(zhì)滲透率極低，基本無自然產(chǎn)能，而且埋藏深、地層壓力高，必須通過壓裂改造才能實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)，因此壓裂是頁巖氣開發(fā)的主體技術(shù)。壓裂液是壓裂施工的工作液，起著傳遞壓力、破裂巖石、延伸裂縫和攜帶支撐劑等作用。壓裂結(jié)束后有10～30%的壓裂液從地層中返排出來，稱之為壓裂返排液。頁巖氣井壓裂由于儲層致密、改造體積大，因此壓裂排量較大、壓裂液用液總量較大，壓裂配液用水量大，常規(guī)壓裂用水在上百方，而陸相頁巖氣井壓裂用水則達(dá)到幾千上萬方，因此返排液量也就隨之增大。而陸相頁巖氣壓裂返排液中陽離子以鈣、鎂離子為主，陰離子以硫酸根為主，礦化度高，如果直接配制壓裂液，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在以下問題，首先，現(xiàn)已公開的及延長油田正在使用的胍膠壓裂液配方，由于其存在耐礦化度、耐高溫能力差，配液時存在配制的壓裂液無法交聯(lián)或者交聯(lián)后粘度低的問題，實(shí)驗(yàn)中剪切1h后粘度都在50mPa.s以下，無法滿足中高溫的陸相頁巖儲層壓裂施工需要；其次，直接配制壓裂液存在結(jié)垢現(xiàn)象，壓裂液破膠后殘渣含量大量增加，會造成儲層孔隙和填砂裂縫的堵塞，降低頁巖氣的導(dǎo)流能力。

目前常用做法是將數(shù)量巨大的壓裂返排液簡單處理后直接排掉，在嚴(yán)重缺水、生態(tài)環(huán)境脆弱的陜北地區(qū)不僅會造成水資源浪費(fèi)，而且會對水質(zhì)環(huán)境和土壤造成嚴(yán)重污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對以上存在的不足，提供一種能夠利用陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水配制壓裂液的配方及其制備方法。

本發(fā)明提供一種適合陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水配制壓裂液的配方，由基液和交聯(lián)劑組成，所述交聯(lián)劑為抗溫耐礦化度交聯(lián)劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4～0.6%，余量為基液；

所述基液由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的成分組成：羥丙基胍膠0.4～0.45%，氣井助排劑0.3～0.5%，黏土穩(wěn)定劑1～2%，殺菌劑0.1～0.15%，pH調(diào)節(jié)劑0.1～0.2%，阻垢劑0.03～0.05%，破膠劑0.6～0.8%，余量為陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水，所述陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水水質(zhì)為20℃下粘度≤1.5?mPa·s、懸浮物含量≤0.2?mg·L^-1、含油量≤3.0?mg·L^-1。

所述抗溫耐礦化度交聯(lián)劑為有機(jī)硼鋯類交聯(lián)劑。

所述氣井助排劑由溶劑和溶質(zhì)組成，所述溶質(zhì)為氟碳、烷基多苷、陰離子表面活性劑中的一種或多種，所述溶劑為異丙醇與水的混合物或乙醇與水的混合物，所述異丙醇或者乙醇的質(zhì)量濃度范圍為5～10%。

所述黏土穩(wěn)定劑為固體黏土穩(wěn)定劑。

所述固體黏土穩(wěn)定劑為氯化鉀或者氯化銨中的一種。

所述殺菌劑為戊二醛、甲醛或者四羥甲基硫酸磷中的一種或多種。

所述pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉中一種。

所述破膠劑為過氧化物，是過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化苯甲酰或者膠囊破膠劑中的一種。

所述阻垢劑是乙二胺四乙酸二鈉、水解聚馬來酸酐、氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸或者羥基乙叉二膦酸中的一種或多種。

本發(fā)明還提供一種上述適合陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水配制壓裂液配方的制備方法，包括以下兩步驟：

①邊攪拌邊向陸相頁巖氣井壓裂返排液處理水中依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.4～0.45%的羥丙基胍膠，?1～2%的黏土穩(wěn)定劑，?0.3～0.5%的氣井助排劑，?0.1～0.15%的殺菌劑，?0.1～0.2%的pH調(diào)節(jié)劑，?0.03～0.05%的阻垢劑，攪拌5min后得到原膠液，原膠液靜置4h；

②在壓裂施工向井內(nèi)注入壓裂液原膠液時，加入破膠劑，形成基液，再加入交聯(lián)劑，原膠液與交聯(lián)劑的質(zhì)量比為100:0.4～0.6。

本發(fā)明具有如下有益效果：

該壓裂液可利用陸相頁巖氣壓裂返排液處理水，解決了陸相頁巖氣井壓裂配液用水量大的問題，節(jié)約了配液用水，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用；制備的壓裂液可在30～45s交聯(lián)；交聯(lián)后在80℃、170S^-1、剪切1h后，粘度仍可保持在200mPa.s以上，具有良好的攜砂性能；壓裂液破膠徹底，破膠后破膠粘度為2.3mPa.s；具有良好的返排能力，破膠液表面張力為26.9mN/m，界面張力為0.9?mN/m；殘渣少，殘渣含量為160.9mg/L；濾失系數(shù)小，80℃濾失系數(shù)為8.7×10^-4?m/min^1/2。