CN108659809B - 一种基于连续压裂的浓缩液配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于连续压裂的浓缩液配制方法，涉及高矿化度地层滑溜水压裂技术领域。包括以下步骤进行配制：1）油项的最优选择；2)选定浓缩液加料顺序，其加料顺序依次为分散介质，稳定剂，提切剂，降阻剂，然后再是乳化剂；3）最优选取3#白油在浓缩液的含量为30%；4）最优选取稳定剂在浓缩液的含量为1.5%；5）最优选取提切剂在浓缩液的含量为2%；6）最优选取降阻剂在浓缩液的含量为40%；7）最优选取乳化剂在浓缩液的含量为3%；8）按上述步骤的配比含量进行制取浓缩液。该方法配制精确，配比合理，且配制的浓缩液稳定性好，水化速度快，粘度低。

Description

一种基于连续压裂的浓缩液配制方法

技术领域

本发明涉及高矿化度地层滑溜水压裂技术领域。

背景技术

我国页岩气的开发还处于初期阶段，页岩气的开采方式主要是水力压裂技术。这种所谓的水力压裂技术是指通过将压裂液压入到油井中，再将地层压开裂开，产生高导流能力的裂缝通道，再注入支撑剂撑住裂缝，进而提高油气田的采收率。

水力压裂技术具有操作简单，价格便宜的特点。

然而，一般的压裂液，都是提前将压裂液配好后用罐车运到现场，再用大型压裂车将其压入到地下去。在常规的水基压裂液技术中，往往使用羟丙基胍胶干粉作为稠化剂，在羟丙基胍胶加入到水以后，为了让它水化完全并且达到一定的粘度，往往会将其充分搅拌，而这一过程十分耗时，这也表明了这种技术分两个步骤，第一步是将胍胶和压裂液添加剂加入水中，然后第二步是让其充分搅拌水化后加入交联剂和支撑剂从而形成压裂液。这种常规的压裂液技术一般称为间歇式压裂液技术，这种技术主要是现在基地配好液后，再运输到井口，通过压裂压入到底层下去，但是因为每个地方的井况不同，对于那些复杂井下条件的井或者基地距离油田很远的就会造成一些不必要的浪费，包括了对配制压裂液材料的浪费，还有对运费过程产生的浪费。还有先配后注入这种间歇式压裂液方式在恶劣的气候下也不宜使用，因为胍胶干粉的用量一般很大，粉尘量大，劳动强度也很大，如若温度不当或者搅拌不均匀，就很容易造成鱼眼，形成压裂液的局部冻胶。并且这种投料方式一般罐底都会有过剩的压裂液，不能够进行回收利用，这就会造成较大的浪费。

因为间歇式压裂技术存在着种种问题，国内外就开始对其进行了研究，然后开发出了连续压裂技术。连续压裂技术又叫做快速混配技术，这种技术是常规的先配液再施工的压裂技术改成一种边配液边进行泵注的连续式压裂技术，在施工的过程里都已经加入了各种添加剂，这样不仅可以在现场调试用于施工的原料和配方，还可以根据实际施工具体情况来配制液体，这样就不会发生液体的浪费和施工的限制等现象，并且能够提高压裂施工的效率。

连续水基压裂技术的关键在于浓缩液的配制，所配制的浓缩液的性能有三个标准，一是其稳定性，这是浓缩液配置好的首要条件，如果稳定性不好，就会造成胍胶稠化剂在水中下沉，使浓缩液出现分层的现象，使得形成的压裂液浓度不均匀，这样就会完全影响其压裂效果，使压裂不成功。第二是粘度，浓缩液的粘度影响其可泵性，若粘度低，则可泵性好。反之，则就会严重影响其可泵性。第三个性能标准是水化速度。水化速度指的是将浓缩液加入到水中后，胍胶稠化剂在水中的增粘速度，想要达到连续水基压裂技术，水化速度十分关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于连续压裂的浓缩液配制方法，该方法配制精确，配比合理，且配制的浓缩液稳定性好，水化速度快，粘度低。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于连续压裂的浓缩液配制方法，按照以下步骤进行配制：

1）油项的最优选择，选择密度最小的3#白油作为配制浓缩压裂液的分散介质；

2)选定浓缩液加料顺序，其加料顺序依次为分散介质，稳定剂，提切剂，降阻剂，然后再是乳化剂；

3）最优选取3#白油在浓缩液的含量为30%；

4）最优选取稳定剂在浓缩液的含量为1.5%；

5）最优选取提切剂在浓缩液的含量为2%；

6）最优选取降阻剂在浓缩液的含量为40%；

7）最优选取乳化剂在浓缩液的含量为3%；

8）按上述步骤的配比含量进行制取浓缩液。

进一步优化的技术方案为所述步骤4）中的稳定剂为有机土聚合物稳定剂。

进一步优化的技术方案为所述步骤5）中的提切剂为三乙二醇单丁醚。

进一步优化的技术方案为所述步骤7）中的乳化剂为成份为失水山梨糖醇脂肪酸酯的斯潘80。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明结合现有技术进行研发各种试剂的所占配比，经过反复试验数据对比，最终选定其固定的加料顺序及所占比例，先加入油相（3#白油）30%，再加入聚合物稳定剂（有机土）1.5%，提切剂（三乙二醇单丁醚）2%、降阻剂40%、最后加入乳化剂（span-80）3%。本发明配制的浓缩液返排效率高，可达百分之八十以上，耐高温抗剪切性能好，可以实现连续施工的要求，在施工过程中遇到任何问题都可以随时停止，可调性高，环保，可以减少环境的污染。

附图说明

图1是本发明的配制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开了一种基于连续压裂的浓缩液配制方法，按照以下步骤进行配制：

1）油项的最优选择，选择密度最小的3#白油作为配制浓缩压裂液的分散介质；其压裂液的配制一般使用0#柴油，但是0#柴油的价格比白油贵，白油的价格便宜，来源广。故选择白油为分散介质。而白油的种类有，有3#白油、5#白油、7#白油、10#白油、15#白油、26#白油、32#白油、36#白油、46#白油、68#白油，为了让降阻剂有良好的溶解性，应选择密度最小的3#白油，且3#白油的价格便宜，来源广。因此，采用来源广、价格便宜且密度低的3#白油作为配制浓缩压裂液的分散介质。由于发现3号白油是工业品，效果较差，因此利用蒸馏进行纯化。

2)选定浓缩液加料顺序，其加料顺序依次为分散介质，稳定剂，提切剂，降阻剂，然后再是乳化剂；其针对白油、降阻剂、稳定剂、乳化剂、提切剂等原料，按照不同的加料顺序进行实验，除了按照加料顺序为白油，稳定剂，提切剂，降阻剂，然后再是乳化剂，其他的加料方式在加入将阻剂后都有小颗粒不能溶解。观察其不同的现象，根据其分层时间、粘度等简单的性能测试，选定最优的加料顺序，以此来配制性能达标的浓缩液，所以最终确定加料顺序为白油 ，稳定剂，提切剂，降阻剂，然后再是乳化剂。

3）最优选取3#白油在浓缩液的含量为30%；其按照以确定的浓缩液加料顺序，以白油含量为变化量，对浓缩液的粘度、稳定性能进行测试，最终确定出一个合适的白油百分含量；配制不同白油含量的浓缩液观察出现分层的时间，发现在白油的含量为25%和30%的时候，浓缩液很快就分层了，可能是因为油相含量太少，使稳定剂和降阻剂不能充分水化，所以很快就分层了。在白油的含量为40%的时候，和百分含量为30%的时候分层时间相差不大，所以稳定性相当，但加入白油的含量过多，降阻剂的含量就相对减少，所以在浓缩液的配制中，白油的含量在30%左右较为合适。当白油含量为30%时，30h后出现分层现象。

4）最优选取稳定剂在浓缩液的含量为1.5%；其聚合物稳定剂的作用有可使降阻剂水化，使降阻剂可以溶解在浓缩液中和悬浮作用，因为它的结构中含有大量的羟基，这些羟基可以和静置的油相介质形成氢键，让稳定剂可以在油相介质中被氢键相连接，因此使浓缩液成为具有一定粘度的网状结构的物质。理论上稳定剂的浓度越大越好，但在实验中因为受各种条件的限制，所以选出最佳聚合物稳定剂浓度也很重要。同白油的加量选择原理相同，在其他成分含量不变的条件下，加入不同量的稳定剂，以此取得最佳百分含量。配制不同稳定剂浓度的浓缩液，观察出现分层的时间。随着稳定剂含量的增加，浓缩液越来越稳定，但聚合物浓度大于1.5%之后，分层时间反而缩短了，可能是因为聚合物稳定剂对于降阻剂的作用已经达到了饱和状态，所以选择聚合物稳定剂的合适浓度为1.5%，当浓度为1.5%时，分层的时间为34分钟。

5）最优选取提切剂在浓缩液的含量为2%；其加入聚合物稳定剂搅拌之后，因稳定剂的密度较大，故稳定剂并不会完全悬浮在分散介质中，这就需要某种特定的物质让稳定剂悬浮起来，所选的提切剂的量决定了是否能够对聚合物稳定剂均匀分布。实验方法是加入稳定剂之后，加入不同量的提切剂，静止一定的时间看稳定剂是否下层，选择合适的提切剂的量再进行下一步实验；加入不同含量的提切剂，观察提切剂含量对稳定剂的影响。在提切剂含量小于2%时，聚合物稳定剂均会出现沉降的现象，但当悬浮剂含量达到2%时，能够让加入的聚合物稳定剂完全悬浮，所以选取提切剂的含量为2%。

6）最优选取降阻剂在浓缩液的含量为40%；其向浓缩液加入不同含量的降阻剂，随着降阻剂含量的增加，浓缩液越来越稳定，当降阻剂含量达到50%时，浓缩液同样要分层，但当降阻剂含量为40%时，3天都未明显分层，所以降阻剂的含量选择为40%。

7）最优选取乳化剂在浓缩液的含量为3%；

其选择合适的乳化剂

因为每种乳化剂的HLB值不同，他们的乳化效果也不同。合适的乳化剂会提高浓缩液的稳定性和粘度。对Span-80、1号乳化剂、主+辅乳化剂、吐温-20，这四种乳化剂进行选择。

选择合适的乳化剂配比

根据已经确定的乳化剂种类，浓缩液的配制步骤不变，每次改变各种乳化剂的加入量，在对浓缩液进行性能测试，最终确定出一个合适的乳化剂配比，使得制出性能最佳的浓缩液。

在加入相同含量不同种类的乳化剂后，对浓缩液的稳定性有一定的影响，尤其在加入吐温20后，快速分层，加入1号乳化剂和主加辅的乳化剂后分层时间相当，但是加入Span-80后，72h后仍没有分层，所以选择的乳化剂为Span-80。确定乳化剂种类以后，控制其他原料的加量不变，改变乳化剂的加入量，最后发现，当乳化剂含量为3%左右时，浓缩液80h未分层，所以选取乳化剂的含量在3%左右。

8）按上述步骤的配比含量进行制取浓缩液。

进一步优化的技术方案为所述步骤4）中的稳定剂为有机土聚合物稳定剂。

进一步优化的技术方案为所述步骤5）中的提切剂为三乙二醇单丁醚。

进一步优化的技术方案为所述步骤7）中的乳化剂为成份为失水山梨糖醇脂肪酸酯的斯潘80。

综上所述，得到浓缩液中药品含量以及加料顺序为：先加入油相（3#白油）30%，再加入聚合物稳定剂（有机土）1.5%，提切剂（三乙二醇单丁醚）2%、降阻剂40%、最后加入乳化剂（span-80）3%，产品在10天后分层。

本发明结合现有技术进行研发各种试剂的所占配比，经过反复试验数据对比，最终选定其固定的加料顺序及所占比例，先加入油相（3#白油）30%，再加入聚合物稳定剂（有机土）1.5%，提切剂（三乙二醇单丁醚）2%、降阻剂40%、最后加入乳化剂（span-80）3%。本发明配制的浓缩液返排效率高，可达百分之八十以上，耐高温抗剪切性能好，可以实现连续施工的要求，在施工过程中遇到任何问题都可以随时停止，可调性高，环保，可以减少环境的污染。

Claims (1)

1.一种基于连续压裂的浓缩液配制方法，其特征在于：按照以下步骤进行配制：

步骤1）油相选择，选择密度最小的3#白油作为配制浓缩压裂液的分散介质；

步骤2)选定浓缩液加料顺序，其加料顺序依次为分散介质，稳定剂，提切剂，降阻剂，然后再是乳化剂；

步骤3）选取3#白油在浓缩液的含量为30%；

步骤4）选取稳定剂在浓缩液的含量为1.5%；

步骤5）选取提切剂在浓缩液的含量为2%；

步骤6）选取降阻剂在浓缩液的含量为40%；

步骤7）选取乳化剂在浓缩液的含量为3%；

步骤8）按上述步骤的配比含量进行制取浓缩液；

其中，所述步骤4）中的稳定剂为有机土；

所述步骤5）中的提切剂为三乙二醇单丁醚；

所述步骤7）中的乳化剂为失水山梨糖醇脂肪酸酯的斯潘80。

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