一种耐温抗盐硅胶压裂液及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供了一种耐温抗盐硅胶压裂液及其制备与应用，所述耐温抗盐硅胶压裂液是按照混合液的pH值为7.5～8.5将酸性硅溶胶与预处理后的压裂返排水混合并使硅溶胶发生凝胶化后制得。本发明专利技术以酸性硅溶胶，即二氧化硅溶胶为稠化剂并直接将其与预处理后的高矿度压裂返排水进行在线配制得到耐温抗盐硅胶压裂液，所用酸性硅溶胶稠化剂具备良好的耐温抗盐性能，且配制工艺简单，成本低，在高矿化度压裂返排水中仍能保持良好的增粘效果。本发明专利技术可以通过调节酸性硅溶胶的pH值及二氧化硅的含量控制所述耐温抗盐硅胶压裂液的稳定性，即所述耐温抗盐硅胶压裂液的稳定性容易控制。温抗盐硅胶压裂液的稳定性容易控制。温抗盐硅胶压裂液的稳定性容易控制。

【技术实现步骤摘要】
一种耐温抗盐硅胶压裂液及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及一种耐温抗盐硅胶压裂液及其制备与应用，属于油气开发和储层改造


技术介绍

[0002]水力压裂技术在非常规油气储层改造过程中发挥着重要作用，而压裂液是水力压裂工艺技术的一个重要组成部分，其主要功能是造缝并沿着张开的裂缝输送支撑剂，以形成具有高导流能力的填砂裂缝。水力裂缝的延伸扩展以及支撑剂的携带运移都要求压裂流体具有一定的粘度，因此压裂液的增粘特性是评价压裂液性能的重要指标之一。
[0003]其中，温度和矿化度是影响压裂液增粘效果的重要因素，温度升高以及矿化度的增加都会降低压裂液的粘度。近年来，随着深层、超深油气储层的勘探与开发，压裂改造目的层段的温度持续升高，这无疑对常规压裂液体系的耐温性能提出了新的挑战；加之压裂施工用水量的日益上升，返排水的处理及高效循环再利用成为了油田现场亟需解决的问题。综合考虑经济性和环保要求，国内外众多学者开始关注返排水的二次利用，即利用返排水重新配制压裂液，以使其再次回注到地层中进行压裂改造。现阶段制约该技术发展的关键因素有两个方面：
①
返排水总矿化度一般在几万到十几万之间，甚至更高，而不同地区返排水所含矿物离子的种类和数量差异也比较大，目前常用的天然稠化剂和室内合成的稠化剂都很难在如此高矿化度条件下完全水化溶胀；
②
返排水中存在大量的腐生菌等微生物，而稠化剂大多为有机物，长时间放置后会导致稠化剂腐烂变质，严重影响其增粘性能。
[0004]国内外现有对耐温抗盐压裂液的研究多集中在海水基压裂液制备方面，如中国专利CN105331352A公开了一种海水基压裂液和海水基压裂液的制备方法，中国专利CN106190088A公开了用于海水基压裂液的耐温抗盐速溶稠化剂及其制备方法等，虽然这些现有技术中涉及到的海水基液矿化度达到了40000～50000ppm，但其所使用的稠化剂大多采用室内分子设计的方法，通过在长链分子上引入亲水基团、抗温基团以及抗盐基团等多功能基团，从而提升压裂液的耐温抗盐性能，该方法合成的稠化剂固然有一定的耐温抗盐性能，但仍然存在合成工艺复杂、合成周期长、产品收率低和成本高等问题，而且随着矿化度的继续增大，其耐盐性往往会受到抑制，在极高矿化度的返排水中很难保持优良特性。
[0005]因此，提供一种新型的耐温抗盐硅胶压裂液及其制备与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种耐温抗盐硅胶压裂液。
[0007]本专利技术的另一个目的还在于提供以上所述耐温抗盐硅胶压裂液的制备方法。
[0008]本专利技术的又一个目的还在于提供以上所述耐温抗盐硅胶压裂液在非常规油气储层改造过程中的应用。
[0009]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种耐温抗盐硅胶压裂液，其中，所述耐温抗盐硅胶压裂液是按照混合液的pH值为7.5～8.5将酸性硅溶胶与预处理后的压裂返排水混合并使硅溶胶发生凝胶化后制得。
[0010]本专利技术中，所述酸性硅溶胶的用量与预处理后的压裂返排水的用量根据将二者混合后所得混合液的pH值范围进行确定，即按照将二者混合所得混合液的pH值为7.5～8.5确定二者的各自用量并将二者进行混合，在此pH值范围内硅溶胶会发生凝胶化，形成粘度较高的硅胶压裂液。
[0011]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，所述酸性硅溶胶的pH值为1.5～2.5，优选为2。
[0012]其中，所述酸性硅溶胶的pH值为1.5～2.5时，其稳定性相对较好，当所述酸性硅溶胶的pH值为2时，其稳定性最好。
[0013]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，所述酸性硅溶胶是采用包括如下步骤的制备方法制得：
[0014]1)将硅酸钠固体加入去离子水中，并于50～60℃水浴锅中加热至硅酸钠固体全部溶解，得到硅酸钠水溶液(俗称水玻璃)；
[0015]2)在搅拌条件下，将硅酸钠水溶液与稀盐酸或稀硫酸混合，得到酸性硅溶胶。
[0016]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，步骤1)中，硅酸钠固体溶解于水中形成水玻璃的过程及条件与所用硅酸钠的型号或类型有关。简单来说，实际作业过程中根据硅酸钠固体的模数(模数定义为硅酸钠固体中二氧化硅SiO2和氧化钠Na2O的摩尔比)来确定其溶解于水中形成水玻璃的条件，通常情况下，当硅酸钠固体的模数大于3时，硅酸钠固体的溶解过程需要加温甚至加压才能实现，常温下很难将其溶解于水中；而当硅酸钠固体的模数小于3时，通常仅通过加热即可使其溶解于水中，当然，同时加热加压会加快溶解过程。因此，步骤1)中，将硅酸钠固体加入去离子水中，并于50～60℃水浴锅中加热至硅酸钠固体全部溶解；当需要进行加压时，可将压力控制为3个大气压左右。
[0017]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，步骤2)为在搅拌条件下，将硅酸钠稀溶液与稀盐酸或稀硫酸混合，以使所得混合液的pH值为1.5～2.5，优选为2，得到所述酸性硅溶胶。
[0018]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，以制备所述酸性硅溶胶所用原料的总重量为100％计，硅酸钠固体的用量为5％～10％，稀盐酸或稀硫酸的用量为3％～5％及余量的去离子水。
[0019]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，以所述硅酸钠水溶液的总重量为100％计，其中二氧化硅的质量浓度为5％～10％，优选为7.5％。
[0020]此外，所述酸性硅溶胶的稳定性除了与其pH值有关外，还与所述硅酸钠水溶液中的二氧化硅的浓度相关，二氧化硅的浓度越高其稳定性越差，但是二氧化硅的浓度过低又无法形成具有一定粘度(≥5mPa
·
s)的硅溶胶，因此本专利技术中以所述硅酸钠水溶液的总重量为100％计，控制其中二氧化硅的质量浓度为5％～10％，以保证既可以形成粘性硅溶胶(粘度≥5mPa
·
s)，又可以使所得硅溶胶具有高稳定性。
[0021]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，所述预处理后的压裂返排水的矿化度为80000～140000ppm。
[0022]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，所述预处理后的压裂返排水为均匀澄清液体，其是对压裂返排水进行处理，以去除其中所包含的微生物细菌、油花以及有机/无机垢沉淀。
[0023]其中，由于不同区块及压裂施工阶段的返排水组分存在较大差异，因此本专利技术对其预处理工艺不做具体要求，本领域技术人员可以根据返排水性质的不同选择合适的方法对其进行预处理，只要保证可以去除其中所包含的微生物细菌、油花以及有机/无机垢沉淀等并获得可循环利用的均匀澄清液体即可。与此同时，所选择的预处理方法也基本不会对返排水的矿化度产生影响。
[0024]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式，其中，所述压裂液还包含添加剂。
[0025]作为本专利技术以上所述压裂液的一具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐温抗盐硅胶压裂液，其特征在于，所述耐温抗盐硅胶压裂液是按照混合液的pH值为7.5～8.5将酸性硅溶胶与预处理后的压裂返排水混合并使硅溶胶发生凝胶化后制得。2.根据权利要求1所述的压裂液，其特征在于，所述酸性硅溶胶的pH值为1.5～2.5，优选为2。3.根据权利要求1或2所述的压裂液，其特征在于，所述酸性硅溶胶是采用包括如下步骤的制备方法制得：1)将硅酸钠固体加入去离子水中，并于50～60℃水浴锅中加热至硅酸钠固体全部溶解，得到硅酸钠水溶液；2)在搅拌条件下，将硅酸钠水溶液与稀盐酸或稀硫酸混合，得到酸性硅溶胶；优选地，步骤2)为在搅拌条件下，将硅酸钠稀溶液与稀盐酸或稀硫酸混合，以使所得混合液的pH值为1.5～2.5，优选为2，得到所述酸性硅溶胶。4.根据权利要求3所述的压裂液，其特征在于，以制备所述酸性硅溶胶所用原料的总重量为100％计，硅酸钠固体的用量为5％～10％，稀盐酸或稀硫酸的用量为3％～5％及余量的去离子水。5.根据权利要求3或4所述的压裂液，其特征在于，以所述硅酸钠水溶液的总重量为100％计，其中二氧化硅的质量浓度为5％～10％，优选为7.5％。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周福建，许航，姚二冬，李源，柏浩，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：