本發(fā)明涉及一種用于頁(yè)巖壓裂的壓裂液及其制備方法，屬于石油開采
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著常規(guī)油氣資源的日益枯竭，非常規(guī)油氣資源的開發(fā)越來(lái)越受到世界范圍的關(guān)注，面對(duì)全球巨大的能源需求，人們急需尋找合適的接替資源。其中，根據(jù)世界油氣雜志2009年的預(yù)測(cè)與統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量約為4.6×1014m3，資源量十分豐富。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層滲透率超低，厚度大，天然裂縫發(fā)育，需要實(shí)施水力壓裂才能達(dá)到工業(yè)開采價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的改造，主要采用滑溜水壓裂液體系，其中降阻劑的添加可以有效降低滑溜水壓裂液體系的摩阻，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、大排量泵送，形成網(wǎng)狀裂縫。然而滑溜水壓裂液本身是一種差的支撐劑載體，降阻劑的添加雖然大幅度提高了泵送效率，在一定程度上緩解了支撐劑沉降速率過(guò)快的問(wèn)題，但目前報(bào)道的滑溜水壓裂液施工最大砂比仍無(wú)法超過(guò)20％?，F(xiàn)場(chǎng)通常通過(guò)使用線性膠液或交聯(lián)凍膠的辦法，來(lái)解決頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂施工中支撐劑的沉降和鋪置問(wèn)題。但使用過(guò)高黏度的流體會(huì)顯著降低裂縫的復(fù)雜度，這與頁(yè)巖儲(chǔ)層追求縫網(wǎng)壓裂和體積改造的施工目標(biāo)是矛盾的。因此需要提供一種新的壓裂液體系。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于頁(yè)巖壓裂的壓裂液，其原料包括：稠化劑0.15-0.25重量份；交聯(lián)劑0.15-0.25重量份；pH值調(diào)節(jié)劑0.5-1.0重量份；破膠劑0.05-0.1重量份。根據(jù)本發(fā)明，所述壓裂液的原料由以下組分組成：在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述稠化劑選自羥丙基瓜膠、羧甲基羥丙基瓜膠、瓜膠、香豆膠和田菁膠中的至少一種。在本發(fā)明的實(shí)施例中，以所述交聯(lián)劑為100重量份計(jì)，硼酸為10-15重量份，有機(jī)配位體為20-40重量份，余量為水。其中所述的有機(jī)配位體為多羥基醇或有機(jī)酸鹽，所述多羥基醇選自丙三醇、乙二醇、乙二醛、三乙醇胺、甘露醇和戊糖醇中的至少一種，所述有機(jī)酸鹽包括但不限于葡萄糖酸鈉。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述pH值調(diào)節(jié)劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸氫鈉中的至少一種，考慮到溶解性且需與交聯(lián)劑預(yù)混，優(yōu)選氫氧化鈉，尤其優(yōu)選質(zhì)量濃度為20-30％的氫氧化鈉溶液。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述破膠劑選自過(guò)氧化物、次氯酸鹽、過(guò)硫酸鹽、膠囊破膠劑和生物酶破膠劑中的至少一種。所述過(guò)氧化物優(yōu)選雙氧水，所述次氯酸鹽優(yōu)選次氯酸鈉，所述過(guò)硫酸鹽優(yōu)選過(guò)硫酸鉀和/或過(guò)硫酸銨，所述膠囊破膠劑優(yōu)選采用囊衣包裹的過(guò)硫酸銨，所述生物酶破膠劑優(yōu)選β-甘露聚糖酶。本發(fā)明還提供了所述壓裂液的制備方法，包括以下步驟：按照《SY/T6074-1994植物膠及其改性產(chǎn)品性能測(cè)定方法》或施工混配設(shè)備制備壓裂液基液，常溫下溶脹4小時(shí)；將交聯(lián)劑和pH值調(diào)節(jié)劑充分混合后，按照比例加入壓裂液基液中；室內(nèi)混合或經(jīng)混砂車加砂后，按照比例加入破膠劑。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述方法包括：1)將稠化劑，優(yōu)選羥丙基瓜膠分散于水中，優(yōu)選經(jīng)過(guò)4小時(shí)進(jìn)行充分溶脹，然后根據(jù)作業(yè)需要添加所需的添加劑，如助排劑、粘土穩(wěn)定劑和破乳劑等，但不包含交聯(lián)劑、pH值調(diào)節(jié)劑和破膠劑，獲得的溶液即為壓裂液基液；2)將交聯(lián)劑和pH值調(diào)節(jié)劑預(yù)混并加入上述壓裂液基液中；3)最后加入破膠劑，得到本發(fā)明所述的壓裂液。步驟3)中也可以將步驟2)得到的加入交聯(lián)劑和pH值調(diào)節(jié)劑的壓裂液基液置于混砂設(shè)備中，然后依次加入支撐劑(如陶粒、石英砂等)和破膠劑，得到完整的儲(chǔ)層改造工作體系(壓裂液+支撐劑)。本發(fā)明提供了一種用于頁(yè)巖壓裂的壓裂液，其兼具滑溜水壓裂液和常規(guī)凍膠 壓裂液的優(yōu)點(diǎn)，具體如下：1)通過(guò)高效延遲交聯(lián)技術(shù)，能夠有效降低地面設(shè)備和直井段的泵送摩阻；2)可以在凝膠破壞前，最大限度地經(jīng)過(guò)地面設(shè)備和較長(zhǎng)水平側(cè)，向井段輸送較高比例的支撐劑；3)凍膠進(jìn)入地層后可發(fā)生可控的黏度降解，使凍膠液體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^低黏度的液體，從而有助于形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明兼顧凍膠壓裂液的攜砂性能、滑溜水壓裂液較低的摩阻和較強(qiáng)的縫網(wǎng)壓裂功能，在頁(yè)巖油氣開發(fā)中有重要的應(yīng)用前景。與常規(guī)凍膠壓裂液相比，本發(fā)明提供的壓裂液大幅降低了稠化劑的使用濃度，并在壓裂液制備過(guò)程中將pH調(diào)節(jié)劑與交聯(lián)劑預(yù)混，而非慣常的將pH值調(diào)節(jié)劑加入到壓裂液基液中，從而大大增加壓裂液的延遲交聯(lián)特性。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本實(shí)施例提供了在60℃下使用的壓裂液，其質(zhì)量組成如下：其制備方法為將稠化劑分散于水中，經(jīng)過(guò)4小時(shí)充分溶脹，得到壓裂液基液，將交聯(lián)劑和pH值調(diào)節(jié)劑預(yù)混并加入上述壓裂液基液中，最后加入破膠劑。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了在90℃下使用的壓裂液，其制備方法同實(shí)施例1，質(zhì)量組成如下：實(shí)施例3本實(shí)施例提供了在120℃下使用的壓裂液，其制備方法同實(shí)施例1，質(zhì)量組成如下：對(duì)比例1本對(duì)比例提供了在60℃下使用的常規(guī)凍膠壓裂液，其質(zhì)量組成如下：種類用量稠化劑羥丙基瓜膠0.30重量份交聯(lián)劑BCL-61有機(jī)硼交聯(lián)劑(北京市天合富華)0.25重量份pH值調(diào)節(jié)劑無(wú)水碳酸鈉0.5重量份破膠劑30％雙氧水0.05重量份水水100重量份其制備方法為將稠化劑和pH值調(diào)節(jié)劑分散于水中，經(jīng)過(guò)4小時(shí)充分溶脹，得到壓裂液基液，然后加入交聯(lián)劑得到凍膠，最后加入破膠劑。對(duì)比例2本對(duì)比例提供了在90℃下使用的常規(guī)凍膠壓裂液，其制備方法同對(duì)比例1，質(zhì)量組成如下：種類用量稠化劑瓜膠0.35重量份交聯(lián)劑BCL-61有機(jī)硼交聯(lián)劑(北京市天合富華)0.30重量份pH值調(diào)節(jié)劑無(wú)水碳酸鈉0.15重量份破膠劑過(guò)硫酸鉀0.08重量份水水100重量份對(duì)比例3本對(duì)比例提供了在120℃下使用的常規(guī)凍膠壓裂液，其制備方法同對(duì)比例1，質(zhì)量組成如下：種類用量稠化劑香豆膠0.40重量份交聯(lián)劑BCL-61有機(jī)硼交聯(lián)劑(北京市天合富華)0.35重量份pH值調(diào)節(jié)劑無(wú)水碳酸鈉0.20重量份破膠劑過(guò)硫酸銨0.10重量份水水100重量份對(duì)比例4本對(duì)比例提供了常規(guī)頁(yè)巖氣滑溜水壓裂液，其通過(guò)將各組分直接與水混合得到，質(zhì)量組成如下：種類用量減阻劑SRFR-1(東方寶麟)0.10重量份粘土穩(wěn)定劑SRCS-2(東方寶麟)0.30重量份助排劑SRSR-2(東方寶麟)0.10重量份水水100重量份參照《SY/T5107-2005水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》并結(jié)合頁(yè)巖氣壓裂現(xiàn)場(chǎng)情況，測(cè)定雷諾數(shù)為2.0×106情況下，實(shí)施例和對(duì)比例的壓裂液分別剪切3min和10min時(shí)的降阻率，判斷壓裂液的降阻效率和抗剪切能力，結(jié)果見(jiàn)表1。降阻率可通過(guò)下式計(jì)算：式中，DR為降阻率，P為未加降阻劑時(shí)流體的摩阻壓降，PDR為加入降阻劑后流體的摩阻壓降。P和PDR的測(cè)量為本行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)方法，通過(guò)降阻率測(cè)定儀測(cè)定水基流體通過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度規(guī)定管徑時(shí)的壓差，采用壓力傳感器并計(jì)算得出。表1從表1中可得知，實(shí)施例1-3的壓裂液泵送循環(huán)3min后降阻率在70％左右，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，泵送循環(huán)10min后降阻率降低幅度小，說(shuō)明本發(fā)明的壓裂液在井筒段粘度發(fā)展較慢，聚合物成膠后能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持線性流體，而非交聯(lián)后的網(wǎng)狀凍膠流體，從而有效較低泵送摩阻。而對(duì)比例1-3為常規(guī)凍膠壓裂液，在配置完成后即完成交聯(lián)，粘度發(fā)展快，摩阻高，泵送循環(huán)3min內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效泵送。對(duì)比例4為滑溜水壓裂液，其在泵送循環(huán)3min和10min內(nèi)的降阻率與本發(fā)明相近。按照上述實(shí)施例和對(duì)比例的原料制備壓裂液，方法為將稠化劑分散在水中制 備得到壓裂液基液，接著依次加入交聯(lián)劑、pH值調(diào)節(jié)劑和破膠劑，然后立即裝入樣品杯進(jìn)行測(cè)試。所述壓裂液在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)需在加入交聯(lián)劑、pH值調(diào)節(jié)劑和破膠劑后進(jìn)行混砂。然后參照《SY/T5107-2005水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》測(cè)定體系的表觀粘度變化，對(duì)樣品杯以3.0±0.2℃的速度進(jìn)行加熱，從30℃開始試驗(yàn)，同時(shí)轉(zhuǎn)子以剪切速率170s-1轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)測(cè)定加熱條件下表觀粘度的變化，結(jié)果見(jiàn)表2。表2實(shí)施例10min1min3min5min10min15min20min溫度，℃30333945606060表觀粘度，mPa.s14325331＜5＜5＜5對(duì)比例10min1min3min5min10min15min20min溫度，℃30333945606060表觀粘度，mPa.s365343315278266243218實(shí)施例20min2min5min10min15min20min30min溫度，℃30364560759090表觀粘度，mPa.s1835627433＜5＜5對(duì)比例20min2min5min10min15min20min30min溫度，℃30364560759090表觀粘度，mPa.s335311281256238225184實(shí)施例30min3min6min10min20min30min40min溫度，℃3039486090120120表觀粘度，mPa.s2644769516＜5＜5對(duì)比例30min3min6min10min20min30min40min溫度，℃3039486090120120表觀粘度，mPa.s426531398346267220165對(duì)比例40min10min20min30min40min溫度，℃306090120120表觀粘度，mPa.s8.466.784.423.013.14表2說(shuō)明，隨著溫度的升高，本發(fā)明提供的壓裂液粘度發(fā)展較緩慢，并且在達(dá)到儲(chǔ)層溫度(即預(yù)設(shè)溫度)后能夠迅速破膠，轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼沉黧w。對(duì)比例1-3為常規(guī)凍膠壓裂液，其初始粘度大，粘度發(fā)展快，主要通過(guò)粘度攜砂，但摩阻高，無(wú)法滿足頁(yè)巖油氣開發(fā)縫網(wǎng)壓裂的目的。對(duì)比例4為常規(guī)滑溜水壓裂液，其表觀粘度過(guò)小，雖然能夠很好的形成網(wǎng)狀裂縫，但由于其支撐劑攜帶能力的不足，所形成的的網(wǎng)狀裂縫往往發(fā)生再次閉合。因此，本發(fā)明提供的壓裂液兼具凍膠壓裂液和滑溜水壓裂液的優(yōu)點(diǎn)，在井筒段能夠高度延遲凍膠形成的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了很好的降摩阻特性。實(shí)際施工中可在水平井段末端和壓裂縫口處通過(guò)短暫的高粘度有效攜帶支撐劑，而進(jìn)入裂縫體后，壓裂液由于稠化劑濃度低而迅速破膠，形成低粘度流體，從而形成網(wǎng)狀裂縫，提高裂縫體的復(fù)雜性。應(yīng)當(dāng)注意的是，以上所述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。通過(guò)參照典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解為其中所用的詞語(yǔ)為描述性和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯。可以按規(guī)定在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明作出修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉及特定的方法、材料和實(shí)施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開的特定例，相反，本發(fā)明可擴(kuò)展至其他所有具有相同功能的方法和應(yīng)用。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3