环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系的制作方法

本发明涉及一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系，属于试油工程技术领域。

背景技术

体积改造是目前页岩气资源开发的重要手段，多采用以低粘度的乳液降阻滑溜水为主体、线性胶、弱凝胶与冻胶为辅的混合压裂液模式。与传统压裂模式相比，该混合压裂液在应用过程中表现出了良好的改造效果，但是，也显现出一系列生产问题，最突出的就是核心添加剂不同导致的工艺流程复杂。

多体系复合压裂时，由于核心添加剂不同，现场施工时通常需要进行流程切换才能实现体系间的转换，造成工艺流程复杂、人力资源与添加剂材料的不必要浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系。本发明可实现一种稠化剂通过仅改变浓度用作页岩气藏体积改造所需的所有压裂液体系，提升携砂能力的同时大幅简化了施工流程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：

稠化剂0.02%~0.5%；

杀菌剂0.05%~0.2%；

助排剂0.5%~1%；

黏土稳定剂0.2%~0.5%；

余量为配液介质。

所述压裂液体系为清水配制的滑溜水，包括如下质量百分比的组分：0.02%~0.05%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂和0.2%~0.5%黏土稳定剂，余量为清水。

所述压裂液体系为返排液配制的滑溜水，包括如下质量百分比的组分：0.05%~0.08%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂和0.08%~0.8%水质适应剂，余量为返排液。

所述压裂液体系为增黏滑溜水，包括如下质量百分比的组分：0.08%~0.1%环稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂和0.2%~0.5%黏土稳定剂，余量为清水。

所述压裂液体系为线性胶，包括如下质量百分比的组分：0.15%~0.2%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂和0.01%~0.05%破胶剂，余量为清水。

所述压裂液体系为弱凝胶，包括如下质量百分比的组分：0.3%~0.5%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂和0.01%~0.1%破胶剂，余量为清水。

所述压裂液体系为冻胶，包括如下质量百分比的组分：：0.3%~0.5%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂、0.01%~0.1%破胶剂和0.02%~0.2%增效剂，余量为清水。

所述稠化剂由如下质量分数的组份构成：

亲水单体85.5%～86.5%；

阳离子单体7.5%～8.5%；

阴离子单体5.5%～6.5%；

超分子作用单体0.5%～1%。

所述亲水单体为丙烯酰胺，阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，阴离子单体为丙烯酸纳，超分子作用单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵和十八烷基二甲基烯丙基氯化铵按照质量比2.5:1混合的混合物。

所述破胶剂为过硫酸铵，水质适应剂为十二烷基苯磺酸钠，增效剂为烷基多糖苷类表面活性剂的一种或按任意比例混合的几种。

采用本发明的优点在于：

1、本发明提供一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系，可实现一种稠化剂通过仅改变浓度用作页岩气藏体积改造所需的所有5种压裂液体系，即：滑溜水、增黏滑溜水、线性胶、弱凝胶、冻胶，提升携砂能力的同时大幅简化了施工流程。

2、本发明采用的稠化剂，相对于常规乳液降阻剂，不含白油；并且利用微量的超分子作用单体，使得仅需较小的分子量就可以实现高效减阻；分子量降低也会有利于转化率的提高，大幅降低未完全转化的有害单体含量，产品整体更加环保、易于降解、达到无毒标准（ec50>20000mg/l、ld50>5000mg/kg）。

3、本发明适用于页岩气藏体积改造，可以降低用量的同时，大幅简化了施工流程，体系本身无毒环保，展现出广阔的应用前景。

附图说明

图1为0.02%稠化剂+0.05%sd2-3+0.7%sd2-9+0.3sd1-12滑溜水体系减阻性能曲线。

图2为0.08%稠化剂+0.06%sd2-3+0.6%sd2-9+0.4sd1-12增黏滑溜水体系减阻性能曲线。

图3为0.15%稠化剂+0.06%sd2-3+0.7%sd2-9+0.4sd1-12线性胶体系减阻性能曲线。

图4为0.5%稠化剂+0.1%sd2-3+0.8%sd2-9+0.5sd1-12+0.05%aps+0.05%apg冻胶的110℃耐温耐剪切性能。

具体实施方式

实施例1

环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系用作清水配制滑溜水：0.02%环保多用途稠化剂+0.05%sd2-3+0.7%sd2-9+0.3sd1-12，体系1min内充分溶解（达到最终黏度的70%以上），表观粘度2mpa.s。通过摩阻测试仪测试，其相对于清水的减阻率75%，性能良好。

实施例2

环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系用作返排液配制滑溜水：返排液矿化度16750ppm，0.05%环保多用途稠化剂+0.05%sd2-3+0.8%sd2-9+0.3sd1-12+0.08sdbs，体系2min内充分溶解（达到最终黏度的70%以上），表观粘度3.5mpa.s。通过摩阻测试仪测试，其相对于清水的减阻率72%，性能良好。

实施例3

环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系用作增黏滑溜水：0.08%环保多用途稠化剂+0.06%sd2-3+0.6%sd2-9+0.4sd1-12，体系2min内充分溶解（达到最终黏度的70%以上），表观粘度10mpa.s。通过摩阻测试仪测试，其相对于清水的减阻率70%，性能良好。

实施例4

环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系用作线性胶：0.15%环保多用途稠化剂+0.06%sd2-3+0.7%sd2-9+0.4sd1-12，体系5min内充分溶解（达到最终黏度的70%以上），表观粘度23mpa.s。通过摩阻测试仪测试，其相对于清水的减阻率60%，性能良好。

实施例5

环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系用作弱凝胶：0.4%环保多用途稠化剂+0.1%sd2-3+0.8%sd2-9+0.5sd1-12+0.01%aps，体系10min内充分溶解（达到最终黏度的70%以上），表观粘度70mpa.s，悬砂性能良好，200kg/m³石英砂，静置2h无明显沉降。

实施例6

环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系用作冻胶：0.5%环保多用途稠化剂+0.1%sd2-3+0.8%sd2-9+0.5sd1-12+0.05%aps+0.05%apg，体系10min内充分溶解（达到最终黏度的70%以上），表观粘度107mpa.s，耐温110℃以上，170s^-1连续剪切60min，黏度≥60mpa.s，破胶液残渣≤50mg/l。

实施例7

一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系，仅使用一种核心添加剂，通过改变核心添加剂的浓度及添加不同的辅助添加剂就可以实现页岩气藏体积改造所需的清水配滑溜水、返排液配滑溜水、增黏滑溜水、线性胶、弱凝胶、冻胶的全部功能。

制备环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系所用原料的组分及含量如下表所示：

所述制备环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系所用原料的组分及含量，其特征为：所述破胶剂aps为过硫酸铵；所述水质适应剂sdbs为十二烷基苯磺酸钠；所述增效剂为烷基多糖苷类表面活性剂的一种或几种。

一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系，如下所示：

1、清水配制滑溜水：0.02%~0.05%环保多用途稠化剂+0.05%~0.2%sd2-3+0.5%~1%sd2-9+0.2%~0.5%sd1-12；

2、返排液配制滑溜水：0.05%~0.08%环保多用途稠化剂+0.05%~0.2%sd2-3+0.5%~1%sd2-9+0.2%~0.5%sd1-12+0.08%~0.8%sdbs；

3、增黏滑溜水：0.08%~0.1%环保多用途稠化剂+0.05%~0.2%sd2-3+0.5%~1%sd2-9+0.2%~0.5%sd1-12；

4、线性胶：0.15%~0.2%环保多用途稠化剂+0.05%~0.2%sd2-3+0.5%~1%sd2-9+0.2%~0.5%sd1-12+0.01%~0.05%aps；

5、弱凝胶：0.3%~0.5%环保多用途稠化剂+0.05%~0.2%sd2-3+0.5%~1%sd2-9+0.2%~0.5%sd1-12+0.01%~0.1%aps；

6、冻胶：0.3%~0.5%环保多用途稠化剂+0.05%~0.2%sd2-3+0.5%~1%sd2-9+0.2%~0.5%sd1-12+0.01%~0.1%aps+0.02%~0.2%apg。

实施例8

一种环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系，包括如下质量百分比的组分：

稠化剂0.02%~0.5%；

杀菌剂0.05%~0.2%；

助排剂0.5%~1%；

黏土稳定剂0.2%~0.5%；

余量为配液介质。

所述压裂液体系为清水配制的滑溜水，包括如下质量百分比的组分：0.02%~0.05%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂和0.2%~0.5%黏土稳定剂，余量为清水。

所述压裂液体系为返排液配制的滑溜水，包括如下质量百分比的组分：0.05%~0.08%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂和0.08%~0.8%水质适应剂，余量为返排液。

所述压裂液体系为增黏滑溜水，包括如下质量百分比的组分：0.08%~0.1%环稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂和0.2%~0.5%黏土稳定剂，余量为清水。

所述压裂液体系为线性胶，包括如下质量百分比的组分：0.15%~0.2%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂和0.01%~0.05%破胶剂，余量为清水。

所述压裂液体系为弱凝胶，包括如下质量百分比的组分：0.3%~0.5%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂和0.01%~0.1%破胶剂，余量为清水。

所述压裂液体系为冻胶，包括如下质量百分比的组分：：0.3%~0.5%稠化剂、0.05%~0.2%杀菌剂、0.5%~1%助排剂、0.2%~0.5%黏土稳定剂、0.01%~0.1%破胶剂和0.02%~0.2%增效剂，余量为清水。

所述稠化剂由如下质量分数的组份构成：

亲水单体85.5%～86.5%；

阳离子单体7.5%～8.5%；

阴离子单体5.5%～6.5%；

超分子作用单体0.5%～1%。

所述亲水单体为丙烯酰胺，阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，阴离子单体为丙烯酸纳，超分子作用单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵和十八烷基二甲基烯丙基氯化铵按照质量比2.5:1混合的混合物。

所述破胶剂为过硫酸铵，水质适应剂为十二烷基苯磺酸钠，增效剂为烷基多糖苷类表面活性剂的一种或按任意比例混合的几种。

实施例9

本实施例对本发明中的稠化剂进行说明，按200kg生产稠化剂如下：

反应釜内加入500kg清水，加入171kg丙烯酰胺、16kg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、12kg丙烯酸钠、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵和十八烷基二甲基烯丙基氯化铵按照质量比2.5:1混合的混合物1kg，调节ph值7.0，加入链转移剂甲酸钠0.3kg。加热反应釜至35℃，通入氮气40min除氧。加入氧化还原反应引发剂：10g甲醛合次硫酸氢钠和30g过硫酸铵。待反应釜温度升至40℃，加入偶氮引发剂偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐30g。反应6h后，造粒，采用氢氧化钠和碳酸钠按质量比1:3的混合物为水解剂，水解温度60℃，水解时间4h，水解度35%。干燥造粒后粉碎过100目筛后可得产品。

产品配制滑溜水体系，浓度0.02%，降阻率75.5%；配制增黏滑溜水体系，浓度0.08%，表观粘度9.5mpa.s,降阻率71%；配制线性胶体系，浓度0.15%，表观粘度22mpa.s，降阻率62%；配制弱凝胶体系，浓度0.4%，悬砂性能良好，200kg/m³石英砂，静置2h无明显沉降。配制冻胶体系，浓度0.5%，耐温110℃以上，170s^-1连续剪切60min，黏度63mpa.s，破胶液残渣≤100mg/l。

实施例10

本实施例对本发明中的稠化剂进行说明，按200kg生产稠化剂如下：

反应釜内加入500kg清水，加入173kg丙烯酰胺、15kg二甲基二烯丙基氯化铵、11kg丙烯酸钠、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵和十八烷基二甲基烯丙基氯化铵按照质量比2.5:1混合的混合物1kg，调节ph值7.1，加入链转移剂甲酸钠0.2kg。加热反应釜至30℃，通入氮气50min除氧。加入氧化还原反应引发剂：12g甲醛合次硫酸氢钠和35g过硫酸铵。待反应釜温度升至45℃，加入偶氮引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐25g。反应6h后，造粒，采用氢氧化钠和碳酸钠按质量比1:3的混合物为水解剂，水解温度80℃，水解时间4h，水解度40%。干燥造粒后粉碎过100目筛后可得产品。

产品配制滑溜水体系，浓度0.02%，降阻率74%；配制增黏滑溜水体系，浓度0.08%，表观粘度9mpa.s,降阻率70.5%；配制线性胶体系，浓度0.15%，表观粘度24mpa.s，降阻率61%；配制弱凝胶体系，浓度0.4%，悬砂性能良好，200kg/m³石英砂，静置2h无明显沉降。配制冻胶体系，浓度0.5%，耐温110℃以上，170s^-1连续剪切60min，黏度67mpa.s，破胶液残渣≤100mg/l。

实施例11

本实施例结合附图对本发明环保多用途页岩气藏体积改造用压裂液体系进行说明。

滑溜水体系降阻率≥70%（图1），相对常规乳液降阻剂，用量减少70%以上，配制每方滑溜水压裂液的成本降低50%以上。增黏滑溜水体系表观粘度≥10mpa.s,降阻率≥70%（图2）。线性胶体系表观粘度≥20mpa.s、降阻率≥60%（图3）；弱凝胶体系，悬砂性能良好，200kg/m³石英砂，静置2h无明显沉降；冻胶体系：耐温110℃以上，170s^-1连续剪切60min，黏度≥50mpa.s（图4），破胶液残渣≤100mg/l。