一种节能环保型生物胶压裂液及其制备

技术领域

本发明属于石油页岩气开采领域，具体地，涉及一种节能环保型生物胶压裂液及其制备方法和应用。

背景技术

石油页岩气开采是国民经济中重要的组成部分，尤其是在全球能源紧缺的大背景下，进一步提高石油开采效率是非常重要的事情。压裂是用压力将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施，主要应用于低渗透油气藏、碳酸盐油气藏。水基压裂液是压裂施工中用到的工作液，是由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定化学体系，它起着增大井筒的导流能力，提高油气井产能的作用。压裂液应用必备的条件是粘度高、摩阻低、滤失量少、残渣少、对地层伤害小、配制简便、材料来源广、成本低。目前国内各油田使用的水力压裂液体系的稠化剂主要是瓜胶及其改性产品。

CN103694986A公开了一种瓜胶压裂液，其特征在于：由基液、破胶剂和交联剂组成，所述基液的重量百分比组成为:0.2％～0.4％瓜胶、0.01～0.3％杀菌剂、0.2～1％粘土稳定剂、0.01～0.2％pH调节剂、0.5～1％助排剂、0.1～0.15％温度稳定剂，其余为水；破胶剂为基液重量的0.05～0.3％，交联剂为基液重量的0.1～0.8％。使用新型起泡助排剂，表面张力低、起泡能力强，破胶液能顺利排出地层，达到清除井底积液目的，从而降低井底的水锁效应，同时可携带一部分稠化剂残渣碎片，进一步降低伤害。

CN105586026A公开了一种生物可回收的生物胶油井压裂液及其制备方法，由改性韦兰胶、杀菌剂、粘土稳定剂、破乳助排剂、成胶时间调节剂和水制备而成，先由韦兰胶与一氯乙酸在催化剂的条件下制备改性韦兰胶，然后向水中依次加入杀菌剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和成胶时间调节剂，充分搅拌后加入改性韦兰胶粉即可得到原胶液，向原胶液中加入交联剂，充分搅拌即得到所述的压裂液。通过本发明方法制备的生物可回收的生物胶油井压裂液具有溶解性好，性能稳定，配液简单等特点，彻底解决了传统瓜尔胶易吸潮结块，现场配制时间长等缺点。

随着油田的勘探开发，一方面引起瓜胶的需求激增导致产量有限，市场上的瓜胶及其改性产品价格日益走高，且常常供不应求；另一方面常规瓜胶压裂液在压裂施工过程中会在裂缝中和裂缝壁残留大量残渣，造成储层伤害，导致地层渗流能力降低和产能下降，直接影响压裂效果。因此，急需开发一种低残渣，低摩阻的节能环保型生物胶压裂液。

发明内容

本发明解决的技术问题为提供一种减小压裂液残渣率，降低对地层和支撑裂缝和缝壁的基质伤害、粘度稳定性高的环保型生物基压裂液。

为解决上述技术问题，本发明主要从压裂液的配方着手。针对瓜尔豆胶资源不足、残渣率大，本发明使用水溶性较好的稠化剂替换瓜尔豆胶来降低残渣形成机率；同时采用金属蛋白酶作为破胶剂，与稠化剂相容性高，不会产生给压裂液性质带来不利影响的副产物以及不会产生大量的残渣；水质调节质的表面带有与所述稠化剂的疏水基团容易结合的疏水基团，在活化水体的同时，与稠化剂生物相容性好，从而避免残渣，胶渣形成；并且与同时含有疏水基团的稠化剂容易结合，摩阻效果进一步降低。

更为重要的是，本发明相容性良好的各组分在生物胶压裂液中的强分散性，能够使得油田开采过程中逸出的烃得以顺利释放。与使用现有技术的压裂液相比，这种稳定分散、均匀的特性允许烃通过裂缝的时间更长，逸出途径也更加稳定。

为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案：

一种节能环保型生物胶压裂液，包含以下成分组成：

生物稠化剂，含有卡拉胶、果胶、明胶、亚麻籽胶的一种或组合；

生物破胶剂，含有金属蛋白酶；

水质调节调节剂，含有与所述稠化剂的疏水基团容易结合的疏水基团。

作为优先，稠化剂含有疏水基团。

作为优选，非离子表面活性剂，如烷氧基化脂肪醇。

作为优选，所述原料的重量分数为：破胶剂100份，稠化剂1-10份和调节剂1-10份。

作为优选，可进一步包括硫代硫酸盐。

作为优先，还包含颗粒状固体支撑剂，如砂。

一种上述的节能环保型生物胶压裂液的制备方法，包括如下制备工艺：

(1)在清水或者返排液中加入水质调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中水质调节剂重量为水的0.02～0.05wt％；

(2)在活化水中加入生物稠化剂，生物稠化剂重量为活化水的1.5-2.5％；

(3)加入颗粒固体支撑剂，随后加入生物破胶剂，即可获得节能环保型生物胶压裂液。

优选的，在加入破胶剂后，可选择性地加入硫代硫酸盐。

作为优选，以上制备工艺均在室温下进行。

作为优选，以上制备工艺可循环进行。

一种上述的节能环保型生物胶压裂液施工工艺，施工工艺如下：

(1)在清水或者返排液中加入生物胶调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中水质调节剂重量为水的0.02～0.05wt％；

(2)在活化水中加入水质稠化剂，生物稠化剂重量为活化水的1.5-2.5％；

(3)将加入生物稠化剂后的活化水加入至混砂车中并加砂，随后加入生物破胶剂进行破胶；

(4)关井20-60分钟后放喷，即可实现该施工工艺。

作为优选，关井30分钟后放喷。

一种上述的施工工艺的流程装置，包括储液罐，稠化剂储备罐，破胶剂储备罐，混砂车，砂罐，压裂车，井口和除砂罐，其中储液罐连接清水或返排液，调节剂加入至储液罐中制备得到活化水；混砂车与储液罐，稠化剂储备罐和砂罐相连，压裂车与混砂车和破胶剂储备罐相连，压裂车与井口相连，井口压裂后得到的返排液经过除砂罐与储液罐相连。

本发明生物胶压裂液获得的技术效果有：

在温度80℃，剪切速率170s-1条件下连续剪切1～6小时以上后，压裂液体系粘度还能保持在180MPa﹒s以上；在温度80～100℃具有突出的携沙能力；阻摩低，残渣率低，对环境友好。

附图说明

图1为本发明的施工工艺流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种节能环保型生物胶压裂液，包含以下成分组成：

生物稠化剂，含有卡拉胶、果胶、明胶、亚麻籽胶的一种或组合；

生物破胶剂，含有金属蛋白酶；

水质调节调节剂，含有与所述稠化剂的疏水基团容易结合的疏水基团。

作为优先，稠化剂含有疏水基团。

作为优选，非离子表面活性剂，如烷氧基化脂肪醇。

作为优选，所述原料的重量分数为：破胶剂100份，稠化剂1-10份和调节剂1-10份。

作为优选，可进一步包括硫代硫酸盐。

作为优先，还包含颗粒状固体支撑剂，如砂。

一种上述的节能环保型生物胶压裂液的制备方法，包括如下制备工艺：

(1)在清水或者返排液中加入水质调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中水质调节剂重量为水的0.02～0.05wt％；

(2)在活化水中加入生物稠化剂，生物稠化剂重量为活化水的1.5-2.5％；

(3)加入颗粒固体支撑剂，随后加入生物破胶剂，即可获得节能环保型生物胶压裂液。

优选的，在加入破胶剂后，可选择性地加入硫代硫酸盐。

作为优选，以上制备工艺均在室温下进行。

作为优选，以上制备工艺可循环进行。

实施例1-4的压裂液中，稠化剂、破胶剂以及调节剂组成配方为表1；颗粒固体支撑剂选自砂。

表1

实施例1：

一种节能环保型生物胶压裂液的制备方法，包括如下制备工艺：

原料的重量分数为：破胶剂100份，稠化剂5份和调节剂5份。

(1)在清水或者返排液中加入调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中调节剂重量为水的0.03wt％；

(2)在活化水中加入稠化剂，稠化剂重量为活化水的2％；

(3)加砂，随后加入破胶剂，即可获得节能环保型生物胶压裂液。

实施例2：

一种节能环保型生物胶压裂液的制备方法，包括如下制备工艺：

原料的重量分数为：破胶剂100份，稠化剂10份和调节剂10份。

(1)在清水或者返排液中加入调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中调节剂重量为水的0.03wt％；

(2)在活化水中加入稠化剂，稠化剂重量为活化水的2％；

(3)加砂，随后加入破胶剂，即可获得节能环保型生物胶压裂液。

实施例3：

一种节能环保型生物胶压裂液的制备方法，包括如下制备工艺：

原料的重量分数为：破胶剂100份，稠化剂1份和调节剂1份。

(1)在清水或者返排液中加入调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中调节剂重量为水的0.03wt％；

(2)在活化水中加入稠化剂，稠化剂重量为活化水的2％；

(3)加砂，随后加入破胶剂，即可获得节能环保型生物胶压裂液。

实施例4：

一种节能环保型生物胶压裂液的制备方法，包括如下制备工艺：

原料的重量分数为：破胶剂100份，稠化剂5份和调节剂5份。

(1)在清水或者返排液中加入调节剂，冲释均匀即可，得到活化水，其中调节剂重量为水的0.02wt％；

(2)在活化水中加入稠化剂，稠化剂重量为活化水的2％；

(3)加砂，随后加入破胶剂，即可获得节能环保型生物胶压裂液。

对比例1

使用现有技术CN103694986A中的一种瓜胶压裂液的技术方案，选择其实施例1的样品作为对比例1样品。

采用SY/T6376-2008《压裂液通用技术条件》手册中的测试方式对压裂液的相关性能进行测试。

其中在温度80℃下，剪切速率170s-1，连续剪切1～6小时以上的条件下，压裂液体系粘度的粘度指标为表2。

表2

对于压裂液的携砂性能，利用单颗粒砂的沉降速度来评价。在80℃下本发明的压裂液中的单颗粒沉降速度小于对比例1的瓜尔豆胶压裂液，表3表明了本发明的压裂液具有良好的携砂性能，与其稠化剂和调合剂结合作用形成的支撑结构相关。

表3

对于节能环保性能，使用压裂液长期工作降解后的残渣含量来评价。相对现有技术的对比例的常规瓜尔豆胶压裂液裂解不彻底后的残胶、残渣等都会对地层环境造成不同程度的损害。本发明的生物胶压裂液，彻底降解后残渣含量低于100mg/L，不会对环境造成伤害，如表4所示。

表4

本发明提供的一种上述的施工工艺的流程装置，包括储液罐，稠化剂储备罐，破胶剂储备罐，混砂车，砂罐，压裂车，井口和除砂罐，其中储液罐连接清水或返排液，调节剂加入至储液罐中制备得到活化水；混砂车与储液罐，稠化剂储备罐和砂罐相连，压裂车与混砂车和破胶剂储备罐相连，压裂车与井口相连，井口压裂后得到的返排液经过除砂罐与储液罐相连。

在某油井水平井使用本申请的实施例1的压裂剂，全部采用该生物胶压裂液，共使用压裂液10206.6m3，回收再利用5645m

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。