一种采用油田污水配制的冻胶压裂液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于压裂液技术领域，具体涉及一种采用油田污水配制的冻胶压裂液，同 时还涉及一种采用油田污水配制的冻胶压裂液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在压裂施工过程中，压裂液的性能对油田的增产增储起着至关重要的作用。压裂 液的配制用水一般为清水，并且用水量较大，由于山西、甘肃等地区水资源匮乏，给配制压 裂液带来较多的问题；另一方面，随着油田开采进入中后期，原油含水量高达80%~90%， 油田污水的处理成为一个日益严峻的问题。中石化碧水蓝天环保计划，要求在2015年达到 油田污水零排放，如果能采用油田污水配制压裂液，既能缓解水力压裂对水资源的需求又 能解决油田污水处理问题。
[0003] 相对于清水，油田污水自身具高矿化度、与地层的配伍性好的特性，将其用于配制 压裂液具有低伤害的优势，但是油田污水水质条件差，存在无机盐、有机物和细菌等多种成 分，各种组分之间相互交叉，又存在相互作用。直接利用经过简单絮凝沉淀过滤处理后的油 田污水配制常规的冻胶压裂液存在基液粘度偏低，且无法交联的问题，其耐温耐剪切性能 不能满足现场压裂施工需求。因此需要一种新的方法，解决污水配制冻胶压裂液目前存在 的问题，以提高其耐温耐剪切性能，满足压裂施工需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种采用油田污水配制的冻胶压裂液，解决现有采用污水配 制的压裂液粘度及交联异常、耐温耐剪切性能差，无法满足现场施工需求的问题。
[0005] 本发明的第二个目的是提供一种采用油田污水配制的冻胶压裂液的制备方法。
[0006] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种采用油田污水配制的冻胶 压裂液，包括以下重量百分比的组分：水质调节剂〇. 01%~1%、杀菌剂〇. 01%~〇. 5%、稠 化剂0. 1 %~0. 8%、交联剂0. 1 %~0. 5%、破胶剂0. 01 %~0. 5%，余量为油田污水。
[0007] 所述水质调节剂为pH调节剂和乙二胺四乙酸钠盐的混合物；所述水质调节剂中，pH调节剂与乙二胺四乙酸钠盐的质量比为1~2:1~3。
[0008] 所述pH调节剂为盐酸或反丁烯二酸。
[0009] 所述乙二胺四乙酸钠盐为乙二胺四乙酸二钠。
[0010] 所述杀菌剂为戊二醛、异噻唑啉酮中的任意一种或组合。
[0011] 所述稠化剂为羟丙基胍胶或羧甲基羟丙基胍胶。
[0012] 所述交联剂为pH值为7~8的有机硼交联剂。
[0013] 所述有机硼交联剂为市售商品，由新乡市玄泰实业有限公司生产（商品名为低浓 度胍胶交联剂，商品型号为D-1)。
[0014] 所述破胶剂为过硫酸铵。
[0015] 所述油田污水为油田采出污水、压裂返排液、洗井液中的任意一种或几种的混合 物。
[0016] 所述冻胶压裂液用于井温在90°C以下的油气井压裂操作。
[0017] -种上述的采用油田污水配制的冻胶压裂液的制备方法，包括下列步骤：
[0018] 1)取油田污水，依次加入水质调节剂、杀菌剂、稠化剂，搅拌，至稠化剂完全溶胀 后，得基液；
[0019] 2)取交联剂、破胶剂加入步骤1)所得基液中，混合均勾，即得所述冻胶压裂液。
[0020] 本发明的采用油田污水配制的冻胶压裂液适用于井温在90°C以下的油气井压裂 操作。
[0021] 本发明的采用油田污水配制的冻胶压裂液，一方面通过向油田污水中添加改变水 质的助剂（水质调节剂），增强了稠化剂中邻位顺式羟基形成氢键水和的作用，从而改善了 油田污水配制冻胶压裂液的基液粘度，解决了粘度偏低的问题；另一方面利用pH值为7~ 8的有机硼交联剂与油田污水良好的配伍性特征，提高了污水配制冻胶压裂液的耐温耐剪 切性能；辅助杀菌剂等，形成一种采用油田污水配制的压裂液。
[0022] 本发明的采用油田污水配制的冻胶压裂液中，水质调节剂通过络合剂乙二胺四乙 酸钠盐及pH调节剂的协同作用，显著改善了配制瓜胶溶液的水质，一方面增强了稠化剂中 邻位顺式羟基形成氢键水和的作用，另一方面掩蔽了污水水质中影响胍胶溶胀及交联的多 价金属离子。
[0023] 由于油田污水中存在一定量的Si4+、B3+、Fe3+等过渡元素多价阳离子形成的配位化 合物，在较强的碱性条件下，可迅速与稠化剂中邻位顺式羟基结合形成单二醇或双二醇络 合物，阻碍了有机硼交联剂与胍胶的有效交联，从而导致污水配制的冻胶压裂液交联效果 不佳。本发明采用pH值为7~8的有机硼交联剂，有效调控了交联剂中硼酸根的解离速度， 促进了硼酸根与稠化剂中邻位顺式羟基的络合反应，同时避免了污水中过渡元素多价阳离 子配位化合物与稠化剂之间形成的假性交联。
[0024] 本发明的采用油田污水配制的冻胶压裂液，由水质调节剂、杀菌剂、稠化剂、交联 剂、破胶剂与油田污水复配而成，具有良好的耐温耐剪切性能，在90°C、170s1条件下剪切 90min，尾粘大于lOOmPa?s，满足现场施工需求；采用油田污水配制压裂液，对水质要求低， 既缓解了水力压裂对水资源的需求，又解决了油田污水的处理问题，避免了污水的过度处 理；同时，该压裂液充分利用了油田污水矿化度高、与地层配伍性好的特性，配制的压裂液 具有良好的粘土防膨性，防膨率达到90 %，地层伤害率小（小于25 % )，从而减少了防膨剂 的使用，节约了成本；该压裂液的pH为中性（7~7. 5)，适用地层范围广，避免了对碱敏、酸 敏等敏感地层的伤害，具有良好的经济效益和环境效益，适合推广应用。
[0025] 本发明的采用油田污水配制的冻胶压裂液的制备方法，先将水质调节剂、杀菌剂、 稠化剂加入油田污水中，待稠化剂完全溶胀后再加入交联剂和破胶剂，所得冻胶压裂液具 有良好的耐温耐剪切性能；该制备方法工艺简单，操作方便，成本低，便于现场施工配制，具 有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0026] 图1为实施例1所得冻胶压裂液的流变曲线；
[0027] 图2为实施例2所得冻胶压裂液的流变曲线；
[0028] 图3为实施例3所得冻胶压裂液的流变曲线。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】 [0030] 所采用的油田污水为河南油田双河联合站回注水，其主要来源为原 油采出污水、压裂返排液、酸化配聚等各种油田作业产生的废液，经综合收集后，经过油水 分离、絮凝沉降、过滤等简单工艺处理，处理成本1. 2元/m3。采用的油田污水水质分析如表 1所示。
[0031] 表1油田污水水质分析
[0032]
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例的采用油田污水配制的冻胶压裂液，包括以下重量百分比的组分：水质 调节剂0.03 %、异噻唑啉酮（杀菌剂）0.2 %、羟丙基胍胶（稠化剂）0.35%、有机硼交联剂 0. 4 %、过硫酸铵（破胶剂）0. 02 %，余量为油田污水。
[0035] 其中，所述水质调节剂为反丁烯二酸与乙二胺四乙酸二钠的质量比为2:1的混合 物；有机硼交联剂购自新乡市玄泰实业有限公司。
[0036] 本实施例的采用油田污水配制的冻胶压裂液的制备方法，包括下列步骤：
[0037] 1)基液配制：取油田污水置于吴茵混调器中，搅拌条件下，依次缓慢加入配方量 的水质调节剂（反丁烯二酸与乙二胺四乙酸二钠的混合物）、异噻唑啉酮、羟丙基胍胶，充 分搅拌15min，至羟丙基胍胶完全溶胀后，得基液；
[0038] 2)取配方量的有机硼交联剂、过硫酸铵加入步骤1)所得基液中，搅拌至混合均 匀，即得挑挂性良好的冻胶压裂液。
[0039] 采用RS6000流变仪测试本实施例所得冻胶压裂液的耐温耐剪切性能，结果如图1 所示。从图1可以看出，本实施例所得冻胶压裂液在70°C、170s1剪切90分钟，压裂液尾粘 为168. 5mpa.s，表现出优良的耐温耐剪切性能。
[0040] 实施例2
[0041] 本实施例的采用油田污水配制的冻胶压裂液，包括以下重量百分比的组分：水质 调节剂0. 3 %、戊二醛（杀菌剂）0. 2 %、羟丙基胍胶（稠化剂）0. 45 %、有机硼交联剂0. 5 %、 过硫酸铵（破胶剂）0. 02 %，余量为油田污水。
[0042] 其中，所述水质调节剂为盐酸与乙二胺四乙酸二钠的质量比为1:3的混合物；有 机硼交联剂购自新乡市玄泰实业有限公司。
[0043] 本实施例的采用油田污水配制的冻胶压裂液的制备方法，包括下列步骤：
[0044] 1)基液配制：取油田污水置于吴茵混调器中，搅拌条件下，依次缓慢加入配方 量的水质调节剂（盐酸与乙二胺四乙酸二钠的混合物）、戊二醛、羟丙基胍胶，充分搅拌 15min，至羟丙基胍胶完全溶胀后，得基液；
[0045] 2)取配方量的有机硼交联剂、过硫酸铵加入步骤1)所得基液中，搅拌至混合均 匀，即得挑挂性