水力压裂的油气田开采方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于矿产开采领域，具体涉及一种通过支撑加强裂缝的水力压裂的油田、 气田、页岩气开米方法。
【背景技术】
[0002] 清水压裂（Water Fracturing)是在清水中加入少量的减阻剂、稳定剂、表面活性 剂等添加剂作为压裂液进行的压裂作业，又叫做减阻水压裂。实验表明，添加了支撑剂的清 水压裂效果明显好于不加支撑剂时的效果，支撑剂能够让裂缝在压裂液返回后仍保持开启 状态。清水压裂成本低，地层伤害小，是目前页岩气开发最主要的压裂技术。
[0003] 但是，现有清水压裂技术中的清水中含有降滤失剂、增稠剂，主要是高分子化合 物，诸如甘露糖和半乳糖组成的高分子量多糖、或瓜胶衍生物、或纤维素衍生物，或生物聚 合物，诸如黄原胶、二苯基甲烷和硬葡聚糖等，以提供减摩降阻的作用。这些高分子化合物 随同清水进入地层，开采时、开采之后通过地层缝隙进入地下水，造成环境污染，已引起多 方关注（《国外油田工程》2010年09期)。另一方面，压裂液返排的时候，消耗很大的泵功率， 不利于全部返排。如果把高分子材料和支撑剂组合，又存在强度不好、难回收的问题，如果 组合的支撑剂破损，同样使高分子材料进入地质岩层，造成地下水污染。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提供一种清水压裂支撑的油气田 开采方法。
[0005] 为实现上述目的，具体技术方案为：
[0006] -种清水压裂支撑的油气田开采方法，其是向体积份100份天然水中添加5-60份 (体积分）自悬浮支撑剂，形成支撑剂悬浮液，然后将所得支撑剂悬浮液输送到地下岩层中； 所述地下岩层可以是稠油油藏的岩层、天然气岩层、盐岩层、沉积岩层中的一种。
[0007] 所述天然水选自河水、养殖用水、湖水、海水及地下水中的一种或多种；
[0008] 所述自悬浮支撑剂是在骨料上包覆有高分子材料的球状颗粒；所述高分子材料为 水溶性高分子材料和树脂的混合物，所述树脂为天然树脂或合成树脂；
[0009] 所述地下岩层是稠油油藏的岩层、页岩层、盐岩层、沉积岩层中的一种。
[0010] 所述天然水选自河水、养殖用水、湖水、海水及地下水中的一种或多种；
[0011] 所述自悬浮支撑剂是在骨料上包覆有高分子材料的球状颗粒；所述高分子材料为 水溶性高分子材料和树脂的混合物，所述树脂为天然树脂或合成树脂；
[0012] 所述地下岩层是稠油油藏的岩层、页岩层、盐岩层、沉积岩层中的一种。
[0013] 其中，所述自悬浮支撑剂是将粘接剂溶液分散于骨料中，再加入水溶性高分子材 料制得，所述粘结剂溶液占骨料重量10-30%，水溶性高分子材料占骨料重量0. 1~5%。
[0014] 其中，所述骨料为石英砂、陶粒、覆膜砂、金属颗粒、球状玻璃颗粒、粉碎的果壳颗 粒中的一种；所述骨料的尺寸为6-200目（即2. 8mm-0. 075mm之间）。
[0015] 优选地，所述天然树脂为松脂、虫胶或柯巴树脂；所述合成树脂为酚醛树脂或环氧 树脂。
[0016] 进一步地，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂和/或热固性酚醛树脂；所述环氧树 脂优选为环氧树脂 E-55、E-51、E44、E-42、E-35、E-20 (601)、E-14、E-12、E-06、E-03 中的一 种或多种；
[0017] 其中，所述粘接剂溶液的溶剂为有机溶剂，所述有机溶剂优选自丙酮、乙酸乙酯、 乙酸甲酯氯仿，二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇中的一种或多种；
[0018] 优选地，所述的水溶性高分子材料选自黄耆胶、槐豆胶、胍胶、田菁胶、大豆胶、黄 原胶、结冷胶、壳聚糖、聚胺树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、 聚氧化乙烯、聚马来酸酐、聚季铵盐、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维 素、季铵盐改性壳聚糖、羟乙基纤维素、羧乙基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基胍胶、羟丙基胍胶、羧 甲基羟丙基胍胶中的一种或多种。
[0019] 本发明提出的自悬浮支撑剂可以采用任何方法制造。优选地，所述自悬浮支撑剂 的制备方法为：
[0020] 1)以16-200目的颗粒为骨料，向骨料中加入粘结剂溶液，所述粘结剂溶液占骨料 重量10-30%，再加入占骨料重量0. 1-2. 0%的水溶性高分子材料。
[0021] 2 )搅拌均匀，干燥筛分。
[0022] 步骤2)优选为在60-100°C下加热干燥，干燥时间2-10h。
[0023] 本发明的有益效果在于：
[0024] 本发明提出的使用自悬浮支撑剂的清水压裂体系采油方法，无需使用添加了有机 高分子且成本昂贵的压裂液进行压裂，而直接使用随处可得的天然水进行压裂即可；天然 水直接作为携砂液，不用增稠剂，明显降低了施工用液体的成本。无需配置压裂液，减少施 工设备，简化施工流程，缩短施工时间，降低工人的劳动强度。
[0025] 返排液可以二次回注，不污染地下水。去除了大规模多次配置压裂液性能变化可 能性，压裂施工稳定。压裂液的摩阻小，增加压裂泵效，砂比高，利于地质裂缝的充分填充。
[0026] 本发明提出的方法使用范围广，可以应用于常规油井，气井、水井等流体矿产的压 裂作业，也可以应用于页岩气、煤层气的压裂作业。返排快速，可以利用破胶机，把支撑剂表 面的高分子分解为小分子，实现快速返排。适用范围广，无论是天然淡水还是海水，都能用 于携砂液，进行压裂作业。
【附图说明】
[0027] 图1为开采的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 1)以石英砂(河砂）1000 g为原料，经擦洗烘干后，砂中完全不含水，筛选20-40目 的石英砂为骨料（以下实施例中石英砂的预处理过程相同）；
[0031] 2)环氧树脂E-55,按1 :1比例与乙酸乙酯混合。搅拌均匀，制得50mL的粘接剂溶 液，然后向粘接剂溶液中加入骨料、IOg胍胶。
[0032] 3 )步骤2 )所得混合物自然干燥后，筛分。
[0033] 得到的支撑剂为粒径20-40目的颗粒（比骨料粒径稍大)，骨料表面包覆、或部分包 覆有胍胶高分子材料。
[0034] 实施例2
[0035] 1)取40-70目Ikg石英砂(风积砂）作为骨料，备用；
[0036] 2)环氧树脂E-51，按1 :1比例与甲酸乙酯混合。搅拌均匀，制得50mL的粘接剂溶 液，然后向粘接剂溶液中加入骨料、IOg羧甲基胍胶。
[0037] 3)步骤2)所得混合物自然干燥后，筛分。
[0038] 实施例3
[0039] 1)取30-50目Ikg石英砂(海砂）和烧结氧化铝作为骨料，两种材料目数相同，等 体积混合，备用；
[0040] 2)甲阶酚醛树脂8g，加入乙醇20g。搅拌均匀，然后向粘接剂溶液中加入骨料、IOg 聚丙烯酰胺。
[0041] 3 )步骤2 )所得混合物自然干燥后，筛分。
[0042] 对比例1
[0043] 支撑剂：石英砂，粒度20-40目。
[0044] 在天然水(没有添加化学品）中的沉降实验。
[0045] 表1天然水中实施例1-3、对比例1支撑剂的沉降速度
[0046]
[0047] 实施例4
[0048] 1)取30-50目Ikg覆膜砂(按照专利CN1640981A，实施例2的方法制备）作为骨 料，备用；
[0049] 2)环氧树脂E-51，按1 :1比例与甲酸乙酯混合。搅拌均匀，制得40mL的粘接剂溶 液，然后向粘接剂溶液中加入骨料、IOg黄原胶。
[0050] 3 )步骤2 )所得混合物自然干燥后，筛分。
[0051] 实施例5
[0052] 1)取40-70目Ikg陶粒作为骨料，备用；
[0053] 2)环氧树脂E-55,按1 :1比例与乙酸乙酯混合。搅拌均匀，制得40mL的粘接剂溶 液，然后向粘接剂溶液中加入骨料、IOg羧甲基纤维素。
[0054] 3 )步骤2 )所得混合物自然干燥后，筛分。
[0055] 对比例2
[0056] 支撑剂：以陶粒为支撑剂。
[0057] 表2天然水中实施例4、5、对比例2支撑剂的沉降速度
[0058]
[0059] 实施例6
[0060] I)取30-50目Ikg不锈钢颗粒作为骨料，备用；
[0061] 2)环氧树脂E-51，按1 :1比例与甲酸乙酯混合。搅拌均匀，制得40mL的粘接剂溶 液，然后向粘接剂溶液中加入骨料、20g壳聚糖季铵盐。
[0062] 3 )步骤2