[发明专利]页岩气压裂液用稠化剂、压裂液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明是关于一种页岩气压裂液用稠化剂、压裂液及其制备方法与应用，具体而言，本发明涉及一种特别适合页岩气连续加砂压裂用的活性稠化剂、该稠化剂的制备方法、包含该稠化剂的压裂液用组合物、包含该稠化剂的压裂液、压裂液在页岩气连续加砂压裂中的应用以及页岩气连续加砂压裂方法。

背景技术

我国油气田低渗透层储量丰富，但其自然产能低或根本无自然产能。应用压裂液技术开采这类油气藏意义重大，压裂液的主要功能是含粘弹性液体携支掌剂（石英砂、陶粒等）进入压开地层，增加渗透率以使油气增产。

页岩气表现出超低的渗透性，储层脆性也不相同。对于脆性页岩，需要采取滑溜水及线性胶压裂体系通过网络压裂来提高产量；对于脆性指数不高的页岩，则需要通过连续加砂压裂的方式形成足够长的单一裂缝来提高产量。由于滑溜水及线性胶携砂能力相对有限，考虑页岩储层天然裂缝发育的实际，从施工力求撑开天然裂缝角度出发，压裂液粘度要控制在20-100cp，同时天然裂缝更易受到外来流体伤害，压裂液必须具备低的伤害率。

传统的常用压裂液为水基压裂液，其主要是以高分子瓜胶聚糖类或其改性产品等为稠化剂（增稠剂），以多价金属盐为交联剂，经充分搅拌形成冻胶。在压裂液完成造缝和携砂、形成永久性的填砂裂缝后，利用破胶剂使压裂液迅速破胶降粘，变成近似清水的破胶水化液从地层排出。而传统的压裂液破胶后不溶物残渣量偏高，这些残渣可堵塞岩层孔隙，因压裂液与地层的岩石和流体不配伍而引起粘土膨胀或乳化作用等，都会造成对地层渗透率的伤害，严重影响压裂增产效果，因此要求压裂液中的不溶物含量越低越好，压裂液和地层中物质应不发生有害的物理及化学变化，压裂后易于从地层中排出，尽量减少压裂液对地层的污染。所以低伤害低残渣的清洁压裂液是发展方向。

近年来关于粘弹性表面活性剂基的清洁压裂液体系已有大量报道。这类压裂液体系其粘度是分子缔合聚集的结果，遇油后，聚集状态改变，变成球状低粘度液体，自动破胶，且由于其为小分子无残渣，对地层伤害小。但现有技术中这类粘弹性表面活性剂压裂液随着粘度的降低，其携砂能力有所下降，在大规模应用时是使用较高的浓度，相应的成本较高。

此外，目前我国大部分压裂井已可以实现压裂液基液的速配，但由于连续混配装置还不多，不能实现边施工边配制的压裂液连续混配，只能用快速配液车配制不同浓度的基液，分装在不同的液罐中，施工中按浓度由高到低使用。因此，提高压裂液稠化剂的速溶性能也是压裂液研发的关键技术之一。

综上，迫切需要研发新型的压裂液体系。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种页岩气压裂液用稠化剂，其具有良好的速溶性，可用于配制清洁压裂液，具备低伤害、高效增粘特性、抗温性、抗盐性、抗剪切性、低摩阻等特性，并与其它常用水基压裂液添加剂具有较好的配伍性。

本发明的另一目的在于提供所述稠化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种包含所述稠化剂的压裂液用组合物。

本发明的另一目的在于提供一种包含所述稠化剂的压裂液。

本发明的另一目的在于提供所述的压裂液在页岩气连续加砂压裂中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种页岩气连续加砂压裂方法。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种压裂液用稠化剂，该稠化剂主要是由粘弹性表面活性剂、聚丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧三甲基氯化铵、N-异丙基丙烯酰胺、庚二酰、片碱等按3:5～7:0.4～0.6:1～2:1.5～2.5:1.5～2.5:0.8～1.2的体积比例合成。

根据本发明的最优选实施方案，所述稠化剂主要是由粘弹性表面活性剂、聚丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧三甲基氯化铵、N-异丙基丙烯酰胺、庚二酰、片碱按照3:6:0.5:1.5:2:2:1的体积比例合成。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述粘弹性表面活性剂为苯扎氯铵（洁尔灭）和/或苯扎溴铵（新洁尔灭）。

另一方面，本发明还提供了所述稠化剂的制备方法，该方法包括：将粘弹性表面活性剂与聚丙烯酰胺树脂混合并加热使其完全熔融，然后加入2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧三甲基氯化铵、N-异丙基丙烯酰胺、庚二酰、片碱，在120℃～160℃的温度下搅拌1小时以上，通常为1～2小时，所得产物即为所述的稠化剂。

按照本发明的制备方法，所得产物冷却至常温后为固体，可适当粉碎，得到一种晶体粉末状的稠化剂产品。该稠化剂产品可用于液体增稠。