一种压裂液原液及其制备方法和一种压裂液与流程

本发明属于油气田压裂改造领域，具体涉及一种压裂液原液及其制备方法和一种压裂液。

背景技术：

1、水力压裂是低渗透油气田有效开发的主要措施，近年来由于体积压裂理念的成功运用，国内外就此展开了深入的研究，取得了一系列技术进步，其中混合水压裂技术就是其中一种。该技术主要经历了4个发展历程：(1)上世纪80年代以自来水压裂为主；(2)上世纪90年代过渡为滑溜水压裂；(3)本世纪初，发展成为混合水压裂；(4)目前主要采用水平井多段+混合水压裂技术。其中混合水压裂技术主要针对天然裂缝发育、岩石脆性指数高的致密储层，通过采用“大液量、大砂量、大排量、高砂比”及低粘液与高粘携砂液，提高裂缝导流能力，开启天然裂缝并进行有效支撑，形成网状缝，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。

2、中国专利文献cn104212436a公开了一种用于混合水压裂的压裂液，该压裂液由0.05-0.50％稠化剂、0.02-0.15％悬砂能力增强剂、0.05-0.20％减阻剂、0.30～1.00％粘土稳定剂、0.30～1.00％助排剂、0.05～0.20％杀菌剂和0.01～0.10％破胶剂组成；上述压裂液中各种添加剂种类多，施工时程序繁多，操作复杂，不能在线混配必须提前配液，无形中增加其成本，并且滑溜水和携砂液属于两种不同类型的体系，均需要提前配液，目前无法做到在线连续配液。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种压裂液原液，解决目前用于混合水压裂的压裂液存在的添加剂种类多，施工时程序繁多，操作复杂的问题。

2、本发明的第二个目的在于提供一种压裂液原液的制备方法。

3、本发明的第三个目的在于提供一种压裂液。

4、为了实现上述目的，本发明的压裂液原液所采用的技术方案为：

5、一种压裂液原液，主要由水相和油相经过反相乳液聚合得到；所述水相主要由分子量调节剂、除金属离子剂、ph调节剂、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和水组成；以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和水的总质量为100份计，所述丙烯酰胺的质量份为35～40份，所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠的质量份为10～15份；所述水相的ph值为6.8～7.0。

6、本发明的压裂液原液，以丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠作为聚合单体，采用反相乳液聚合得到的压裂液原液在不同水质中都具有很好的起粘、增粘性能，并且表现出很好的耐盐性能，适用于各种复杂水质中，并且具有很好的降阻性能和耐温耐剪切性能。采用本发明的压裂液原液制备压裂液时无需提前配液，可在线随时调整使用浓度，具有溶解速度快、悬砂性能好和摩阻低的优势。

7、优选地，以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和水的总质量为100份计，所述丙烯酰胺的质量份为37.5份，所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠的质量份为12.75份。

8、优选地，所述水相的制备方法包括以下步骤：首先将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠溶解在部分水中，得到质量分数为45～50％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠水溶液，再将丙烯酰胺、质量分数为45～50的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠水溶液和剩余配方量的水混合均匀，得到溶液a，再将分子量调节剂和除金属离子剂加入到溶液a中，混合均匀，得到溶液b，最后向溶液b中加入ph调节剂，混合均匀，即得。

9、优选地，所述分子量调节剂为复合分子量调节剂和/或一水合次磷酸钠。优选地，所述复合分子量调节剂由甲酸钠和尿素组成。优选地，所述甲酸钠和尿素的质量比为2:1。优选地，所述分子量调节剂在水相中的质量分数为60～80ppm。通过实验证明，当分子量调节剂在水相中的质量分数小于60ppm时，在链转移过程中聚合物分子链支化严重，导致成品中含有较多不溶胶体，严重影响生产制备，并且原液溶解性能较差，起粘较慢；当分子量调节剂在水相中的质量分数大于80ppm时，得到的聚合物分质量较小，影响由压裂液原液制备的压裂液的降阻性能和耐温耐剪切性能。

10、优选地，所述ph调节剂为丙烯酸。使用丙烯酸作为ph调节剂，一方面可以调整反应体系的ph值，另外丙烯酸也可以参与聚合反应，进而避免引入游离型的具有腐蚀性的离子，减少制备的压裂液原液在施工时对设备的腐蚀。

11、优选地，所述油相主要由白油和乳化剂组成。优选地，所述白油为7号白油。优选地，所述乳化剂的hlb值为4～8。当乳化剂的hlb值小于4时，得到的压裂液原液的溶解性较差，成品本身较为粘稠，影响原液在水中的分散效果，当乳化剂的hlb大于8时，得到的压裂液原液的稳定性较差，短时间内分层。

12、优选地，所述乳化剂为非离子表面活性剂。优选地，所述非离子表面活性剂为司盘或复配非离子表面活性剂；所述非离子表面活性剂由司盘和吐温组成。优选地，所述非离子表面活性剂为司盘80。优选地，所述油相由7号白油和司盘80组成。优选地，所述7号白油和司盘80的质量比为10:1。使用白油以及司盘80作为油相时，可以提高制备的压裂液原液的稳定性。

13、优选地，所述水相和油相的质量比为6.8:3.2。当水相和油相的质量比为6.8:3.2时，不仅可以保证反应体系具有较好的稳定性，也可以保证制备的压裂液原液具有较高的固含量。

14、优选地，所述除金属离子剂为金属螯合剂。优选地，所述金属螯合剂为二乙烯三胺五乙酸钠盐和/或乙二胺四乙酸钠盐。优选地，所述二乙烯三胺五乙酸钠盐为二乙烯三胺五乙酸五钠。优选地，所述乙二胺四乙酸钠盐为乙二胺四乙酸二钠。优选地，所述除金属离子剂在水相中的质量分数为150～200ppm。

15、本发明的压裂液原液的制备方法所采用的技术方案为：

16、一种上述压裂液原液的制备方法，包括以下步骤：首先将水相和油相混合乳化，得到混合相，再在惰性气氛下将引发剂加入混合相中，然后进行反相乳液聚合。

17、本发明的压裂液原液的制法简单，便于操作。

18、优选地，所述混合相的粘度为600～800mpa·s。当混合相的粘度为600～800mpa·s时，可以保证制备的压裂液原液具有较好的稳定性。进一步优选地，所述混合相的粘度为680～800mpa·s。

19、优选地，所述反相乳液聚合的温度不超过60℃。反相乳液聚合的温度不超过60℃，反应温度过高时，自由基数量多，链转移剧烈，容易发生链终止，不易制备出高分子量的聚合物，同时温度过高，乳液本身不稳定性，容易发生破乳等风险，当温度过低时，自由基数量较少，链转移较弱，容易提前发生链终止，得到的聚合物分质量较低；因此通过控制合理的温度范围，在分子量调节剂的作用下，可以制备出较大分子量的聚合物，能够有力的保证分子量控制在较窄的范围内，即1500万～1800万之间。

20、优选地，所述引发剂由过硫酸盐和亚硫酸氢盐组成。优选地，所述引发剂由过硫酸铵和亚硫酸氢钠组成。优选地，所述过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为(1～2):(5～3)。优选地，过硫酸铵的加入量为水相质量的5～10ppm。优选地，亚硫酸氢钠的加入量为水相质量的15～25ppm。当引发剂过多时会使反应剧烈，放热迅速，热量不易释放出来，从而导致温度过高，放热失控，发生爆聚，聚合失败；当引发剂较少时，单体聚合反应慢，反应时间长，效率低，聚合物分子量分布范围广，单体转换率低。同时氧化剂过硫酸盐用量过低时，体系的反应活性低，单体难以产生自由基，从而难以被被引发发生链转移；如果氧化剂过硫酸盐浓度过大，单体很容易被引发，反应剧烈，导致聚合物分子量过低。只有当过硫酸盐和亚硫酸盐在一定用量和一定比值范围内时，即可以得到较高的分子量聚合物，又能很好地控制聚合过程，并且能够很好地节约成本。

21、本发明的压裂液所采用的技术方案为：

22、一种压裂液，所述压裂液主要由上述压裂液原液和水混合得到。

23、本发明的压裂液具有很好的降阻效果，降阻率随粘度的变化很小，并且具有具有很好的动态悬砂性。本发明的压裂液原液既可以用于滑溜水的制备、也可以用于线性胶的制备、同时可以用于悬砂液的制备，可以制备多种压裂液。

24、配制压裂液时，可以使用自来水，也可以使用高矿化度盐水以及现场使用的各类返排液等。

25、优选地，所述压裂液原液与水的质量比为(0.4～0.6):(99.4～99.6)。当压裂液原液与水的质量比为(0.4～0.6):(99.4～99.6)，得到的压裂液为低粘压裂液。

26、优选地，所述压裂液原液与水的质量比为(0.8～1.2):(98.8～99.2)。当压裂液原液与水的质量比为(0.8～1.2):(98.8～99.2)时，得到的压裂液为高粘压裂液。