[發明專利]一種用于煤層注水的清潔壓裂液體系及其應用

在審

• 申請號: 201910499002.2
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110257040A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 王剛;陳建強;倪冠華;劉昆輪;黃騰瑤;鄭三龍;蔣小龍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張紅鳳

本發明公開了一種用于煤層注水的清潔壓裂液體系及其應用，屬于煤層氣壓裂技術領域。其包括壓裂液基液、穩定劑及破膠劑，其中：壓裂液基液是由十六烷基三甲基溴化銨與水楊酸鈉混合形成的蠕蟲狀膠束，十六烷基三甲基溴化銨與水楊酸鈉的質量百分配比為2：1；穩定劑為氯化鉀；破膠劑為水和潤滑油的混合物，潤滑油的主要成分為烴類的混合物。本發明從粘度、清潔性、潤濕性等方面，充分考慮了壓裂液在煤層注水時的壓裂性、清潔破膠性、潤濕性，形成了適用于煤層注水領域的壓裂液體系，通過選擇合適的組分及其配比，使得壓裂液壓裂煤層后可直接潤濕煤層，實現對煤層的增潤作用，使其真正適用于煤層注水領域。

技術領域

本發明屬于煤層氣壓裂技術領域，具體涉及一種用于煤層注水的清潔壓裂液體系及其應用。

背景技術

煤層注水是用于防止煤與瓦斯突出、沖擊地壓、粉塵產生爆炸等煤礦災害的有效手段，中國較多礦區的煤層為高地壓低孔隙率煤層，煤體節理裂隙不發育，滲透率低，因此煤層注水困難，不能達到預期的災害防治效果。實踐證明，壓裂是解決這一問題的一項快速而有效的措施。壓裂是通過在高壓條件下向煤層中注入壓裂液，利用壓力對弱面的壓裂、沖刷、楔入作用以及壓裂液與煤體的物理、化學作用，促進新裂隙的產生和原生裂隙的擴展，從而增大煤層孔隙率，提高注水效率。目前，國內煤層注水的壓裂技術中大多以清水壓裂，但因水的粘度極低，以及大多煤質表面的疏水特性，壓裂和潤濕效果均不佳。而國內外對壓裂效果明顯的高粘度壓裂液的研究大多集中在天然氣開采領域，對將高粘度壓裂液應用于煤層注水技術中的研究較少。

煤層氣開采領域中傳統水力壓裂的壓裂液大致可分為稠化水壓裂液和水基凍膠壓裂液兩類。其中稠化水壓裂液由于粘度低、攜砂性能較差等原因壓裂效果不佳。如申請號201410142368.1公開了一種水基凍膠壓裂液，該壓裂液含有增稠劑和交聯劑，增稠劑為羥烷基化的微生物膠。然而，水基凍膠壓裂液成分為高分子聚合物，盡管粘度較大，壓裂效果明顯，但由于聚合物分子量大，在水中分散溶解性差，壓裂結束后，有相當一部分水不溶物和未徹底破膠的聚合物交聯結構駐留在煤層裂縫中，使煤層滲透率下降，地層污染嚴重。這一缺點使得水基凍膠壓裂液應用于煤層注水技術時，在壓裂破膠后直接潤濕煤層這一環節受到限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于煤層注水的清潔壓裂液體系及其應用，通過選擇合適的組分及其配比，使得壓裂液壓裂煤層后可直接潤濕煤層，實現對煤層的增潤作用，使其真正適用于煤層注水領域。

本發明的任務之一在于提供一種用于煤層注水的清潔壓裂液體系，其采用了如下技術方案：

一種清潔壓裂液體系，其包括壓裂液基液、穩定劑及破膠劑，其中：

所述的壓裂液基液是由十六烷基三甲基溴化銨與水楊酸鈉混合形成的蠕蟲狀膠束，所述的十六烷基三甲基溴化銨與所述的水楊酸鈉的質量百分配比為2：1；

所述的穩定劑為氯化鉀，所述的十六烷基三甲基溴化銨與所述的氯化鉀的質量百分配比為2：1；

上述的破膠劑為水和潤滑油的混合物，上述的潤滑油的主要成分為烴類的混合物。

作為本發明的一個優選方案，上述的烴類為烷烴、環烷烴或芳烴。

作為本發明的另一個優選方案，上述的水與潤滑油的體積比為25：1。

進一步的，上述的壓裂液基液的制備步驟為：

在容器中加入一定量的水，攪拌條件下加入上述的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌充分使其溶解；向攪拌溶解所得十六烷基三甲基溴化銨溶液中加入水楊酸鈉，繼續攪拌10-20min，得壓裂液基液。

本發明的另一任務在于提供上述的清潔壓裂液體系在煤層注水中的應用，依次包括以下步驟：

a、向壓裂液基液中加入氯化鉀充分攪拌混合形成壓裂液，并使得壓裂液的粘度均勻一致；