一種利用壓裂返排液配制的壓裂液及其配制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油田化學技術領域，涉及一種利用壓裂返排液配制的壓裂液及其配制 方法。
【背景技術】
[0002] 壓裂技術是低滲透油氣田有效開發的重要手段，隨著工廠化作業和體積壓裂工藝 技術的應用，壓裂液用量越來越大，產生的壓裂返排液越來越多。壓裂液返排液造成的環境 污染問題也越來越引起人們的廣泛關注。
[0003] 壓裂返排液指在壓裂施工后從油氣井中返排出的殘余壓裂液，主要包括壓裂原膠 液及破膠返排液，其成分復雜、化學劑種類多，主要含有稠化劑、硼酸鹽類交聯劑、表面活性 劑、石油類產品及各種添加劑，其次還含有一定量的硫酸鹽還原菌、硫化物和總鐵等。壓裂 返排液具有C0D值較高、穩定高、黏度高、處理成本高等特點。此類污水若不經過處理而直 接外排將會對周圍環境，尤其是對農作物及地表水系造成嚴重污染；壓裂返排液若直接進 入污水處理系統，處理效果較差，而且水質無法達標回注，甚至會造成系統癱瘓，嚴重影響 生產系統的安全運行。
[0004] 常規的壓裂返排液處理方法包括絮凝沉淀法、生物化學法、高級氧化技術和微電 解組合工藝等，這些返排液處理方法或工藝普遍存在藥劑用量大、處理成本高、設備投資 大、工藝復雜或者操作不便等缺陷。目前還沒有一種不處理、或者簡易處理后直接回收利用 的返排液工藝技術，本發明旨在提供該技術和方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種利用壓裂返排液配制的壓裂液及其配制方法，該方法操 作簡單，成本低廉，效果好。
[0006] 本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，本 方法對返排液不進行處理或者簡易的處理后直接用于配制壓裂液，壓裂液其由以下質量分 數的成分組成： 特殊改性返排液用瓜爾膠0.35~0.45%， 防膨劑 0 3~0 5%， 助排劑 0J:~0,5%::， 殺菌劑 0.1~0.3%， 交聯促進劑 0.2~0,3%， 交聯齊丨J 0.3~0.4%， 余量為壓裂返排液，該體系中與返排液用瓜爾膠增稠劑相配伍的交聯劑和交聯促進 劑，使配方的交聯時間1~3min可調，耐溫能力多120°C;體系摩阻比普通羥丙基瓜爾膠壓 裂液體系降低20%以上。該壓裂液配方實現了壓裂返排液的循環利用，配制的壓裂液具有 良好的攜砂性能。
[0007] 作為本發明的進一步改進，所述所述特殊改性返排液用瓜爾膠為特殊改性的羥丙 基瓜爾膠或羥乙基瓜爾膠或者羧甲基羥丙基瓜爾膠，為抑制瓜爾膠與返排液中交聯劑發生 作用，本發明適度的增加瓜爾膠交聯基團的取代度使瓜爾膠在返排液中能夠更好的分散增 粘，該瓜爾膠取代度比速溶瓜爾膠常規取代度高5 %~1000 %，更優的是150 %~400 %。而 且該瓜爾膠分子鏈上引入耐鹽耐硼官能團，減弱瓜爾膠分子與返排液中地層離子和硼離子 的作用，增加瓜爾膠增稠劑的水合溶脹速率，使瓜爾膠增稠劑在返排液中快速分散起粘。
[0008] 作為本發明的進一步改進，所述的防膨劑由溶劑和溶質組成，所述溶質為氯化銨， 十二烷基三甲基氯化銨，四甲基氯化銨中的一種或多種，所述溶劑為水或乙醇與水的混合 物。
[0009] 作為本發明的進一步改進，所述的助排劑由溶劑和溶質組成，所述溶質為氟碳、烷 基多苷、陰離子表面活性劑中的一種或多種，所述溶劑為水或異丙醇醇與水的混合物。
[0010] 作為本發明的進一步改進，所述的殺菌劑為甲醛、戊二醛或者四羥甲基硫酸鹽中 的一種或多種。
[0011] 作為本發明的進一步改進，所述的交聯促進劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硼 酸、硼砂中的一種或多種。
[0012] 作為本發明的進一步改進，所述的交聯劑是抗溫耐礦化度交聯劑，主要成分為有 機鋯類交聯劑。
[0013] -種利用壓裂返排液配制上述壓裂液的配制方法，包括以下兩步驟： ① 攪拌過程中向壓裂返排液中加入質量分數為〇. 35~0. 45%的特殊改性返排液用瓜 爾膠，攪拌5min后依次加入質量分數分別為0. 3~0. 5%的防膨劑，0. 3~0. 5%的助排劑， 0. 1~0. 3%的殺菌劑，攪拌均勻后得到基液，靜置30min; ② 往基液中同時加入質量分數分別為0. 2~0. 3%的交聯促進劑和0. 3~0. 4%的交 聯劑，形成凍膠壓裂液，交聯時間1~3min可調，耐溫能力彡120°C，體系摩阻比普通羥丙基 瓜爾膠壓裂液體系降低20 %以上。
[0014] 本發明所述的壓裂液具有如下所述有益效果： 該壓裂液利用壓裂返排液直接配制壓裂液，解決了壓裂返排液量大、水處理成本高、處 理流程繁瑣的問題，節約現場配液用水，實現了水資源的循環利用；特殊改性返排液用瓜爾 膠在返排液中能夠快速分散水和溶脹起粘，15min粘度達到最大粘度的90%;該體系交聯時 間在1~3min可控；交聯后凍膠在120°C、170s1條件下剪切2h。粘度仍可保持在150mPa*s 以上，具有良好的攜砂性能；普通羥丙基瓜爾膠應用于返排液中，交聯時間短，摩阻高，本發 明所述的壓裂液體系摩阻比普通羥丙基瓜爾膠壓裂液體系降低20%以上；壓裂液破膠徹 底，破膠后粘度彡5mPa?s。
【具體實施方式】
[0015] 取1000ml壓裂返排液，把該返排液進行簡單的過濾，除去返排液中的支撐劑等機 械雜質和一些大塊的凍膠；然后把返排液倒入吳茵混調器杯中，攪拌過程中向壓裂返排液 中加入4.Og特殊改性返排液用瓜爾膠，該瓜爾膠取代度比速溶瓜爾膠常規取代度高400%; 攪拌5min后依次加入3. 0g防膨劑，3. 0g助排劑，1. 0g殺菌劑，攪拌均勻后得到基液，靜置 30min;在攪拌狀態下往基液中同時加入2. 5g的交聯促進劑3. 0g交聯劑，形成凍膠壓裂液， 交聯時間為2min;用RS6000流變儀測定凍膠耐溫耐剪切性能，在120°C、170s1條件下剪切 2h。粘度保持在150mPa?s左右，具有良好的耐溫耐剪切性能。
[0016] 取1000ml壓裂返排液，把該返排液進行簡單的過濾，除去返排液中的支撐劑等機 械雜質和一些大塊的凍膠；然后把返排液倒入吳茵混調器杯中，攪拌過程中向壓裂返排液 中加入4. 5g特殊改性返排液用瓜爾膠，該瓜爾膠取代度比速溶瓜爾膠常規取代度高300%; 攪拌5min后依次加入3. 0g防膨劑，3. 0g助排劑，1. 0g殺菌劑，攪拌均勻后得到基液，靜置 30min;在攪拌狀態下往基液中同時加入3. 0g的交聯促進劑4. 0g交聯劑，形成凍膠壓裂液， 交聯時間為1. 5min;用RS6000流變儀測定凍膠耐溫耐剪切性能，在120°C、170s1條件下剪 切2h。粘度保持在210mPa*s左右，具有良好的耐溫耐剪切性能。體系摩阻比普通羥丙基 瓜爾膠壓裂液體系降低20%以上。該壓裂液配方實現了壓裂返排液的循環利用，配制的壓 裂液具有良好的攜砂性能。
[0017] 取1000ml壓裂返排液，把該返排液進行簡單的過濾，除去返排液中的支撐劑等機 械雜質和一些大塊的凍膠；然后把返排液倒入吳茵混調器杯中，攪拌過程中向壓裂返排液 中加入4. 5g特殊改性返排液用瓜爾膠，該瓜爾膠取代度比速溶瓜爾膠常規取代度高300%; 攪拌5min后依次加入3. 0g防膨劑，3. 0g助排劑，2. 0g殺菌劑，攪拌均勻后得到基液，靜置 30min;在攪拌狀態下往基液中同時加入3. 0g的交聯促進劑3. 0g交聯劑，形成凍膠壓裂液， 交聯時間為2min;用RS6000流變儀測定凍膠耐溫耐剪切性能，在120°C、170s1條件下剪切 2h。粘度保持在200mPa?s左右，具有良好的耐溫耐剪切性能。
【主權項】
1. 一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，，壓裂液由以下質量分數的成分組成：2. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，所述特殊改性返排液用瓜爾 膠為特殊改性的羥丙基瓜爾膠或羥乙基瓜爾膠或者羧甲基羥丙基瓜爾膠或陽離子羥丙基 瓜爾膠，為抑制瓜爾膠與返排液中交聯劑發生作用，本發明適度地增加瓜爾膠交聯基團的 取代度使瓜爾膠在返排液中能夠更好的分散增粘，該瓜爾膠取代度比速溶瓜爾膠常規取代 度高5%~1000%，更優的是150%~400%。3. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，所述防膨劑由溶劑和溶質組 成，所述溶質為氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、四甲基氯化銨中的一種或多種，所述溶劑 為水或乙醇與水的混合物。4. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，所述助排劑由溶劑和溶質組 成，所述溶質為氟碳、烷基多苷、陰離子表面活性劑中的一種或多種，所述溶劑為水或異丙 醇醇與水的混合物。5. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，所述殺菌劑為甲醛、戊二醛 或者四羥甲基硫酸鹽中的一種或多種。6. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，所述交聯促進劑為氫氧化 鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硼酸、硼砂中的一種或多種。7. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制的壓裂液，所述交聯劑是抗溫耐礦化度 交聯劑，器主要成分為有機鋯類交聯劑。8. 根據權利1所述的一種利用壓裂返排液配制壓裂液的配制方法包括以下兩步驟： ① 攪拌過程中向壓裂返排液中加入質量分數為0. 35~0. 45%的特殊改性返排液用瓜 爾膠，攪拌5min后依次加入質量分數分別為0. 3~0. 5%的防膨劑，0. 3~0. 5%的助排劑， 0. 1~0. 3%的殺菌劑，攪拌均勻后得到基液，靜置30min; ② 往基液中同時加入質量分數分別為0. 2~0. 3%的交聯促進劑和0. 3~0. 4%的交 聯劑，形成凍膠壓裂液，交聯時間1~3min可調，耐溫能力彡120°C，體系摩阻比普通羥丙基 瓜爾膠壓裂液體系降低20 %以上。
【專利摘要】本發明提供一種利用壓裂返排液配制的壓裂液及其配制方法，對返排液不進行處理或者簡易的處理后直接用于配制壓裂液，壓裂液由增稠劑和其他助劑組成，與返排液用瓜爾膠增稠劑相配伍的交聯劑和交聯促進劑，使配方的交聯時間1～3min可調，耐溫能力≥120℃，體系摩阻比普通羥丙基瓜爾膠壓裂液體系降低20%以上，該壓裂液配制方法實現了壓裂返排液的循環利用，配制的壓裂液具有良好的性能。
【IPC分類】C09K8/68
【公開號】CN105131932
【申請號】CN201510511476
【發明人】何建平, 吳志明, 肖青香, 彭樹華, 陸輝, 鄧明宇, 陳衛平, 白巖, 朱昀, 尹恒, 蔣杰
【申請人】昆山京昆油田化學科技開發公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月19日