一种天然水压裂施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油、天然气、页岩气及水等流体矿产开采领域，
[0002] 具体涉及一种通过支撑加强裂缝的采矿方法。
【背景技术】
[0003] 在开采形成在地下岩层中的矿产时，要将不同类型流体引入井眼或井眼周围的地 层中。油田原油粘度大、油藏的裂缝狭小，为了提高采油量、降低成本，通常采用压裂支撑剂 压裂和支撑压裂，以改善裂缝导流能力。用于压裂作业的增产措施有多种，包括氮气泡沫压 裂、凝胶压裂、多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂等。
[0004] 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。所述加有减阻剂、稳定剂、表面活性剂的水又称活性水、滑溜水。
[0005] 但是，现有清水压裂技术中的压裂液中含有的减阻剂、稳定剂、表面活性剂，主要 是高分子化合物，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，该压裂液粘度大于没 有添加剂的水，返排的时候，消耗很大的泵功率，导致成本，不利于全部返排。
[0006] 因此，本领域使用的现有压裂支撑技术亟需改进，以提高生产效率、减少对环境的 危害。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提供一种本发明的目的是提供一 种天然水压裂施工方法。
[0008] 为实现上述目的，具体技术方案为：
[0009] -种天然水压裂施工方法，其是向体积份100份天然水中添加5-60体积份自悬浮 压裂支撑剂，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。所述天然水 指自来水或地表水、地下水。没有添加化学品。
[0010] 具体地，所述的压裂施工方法包括步骤：
[0011] 1)以冻胶、线性胶、滑溜水或者天然水中的一种作为前置液，利用高压泵车泵入前 置液并压裂目标储层，形成初期的地质裂缝；
[0012] 2)在混砂罐车中持续加入天然水作为携砂液，按10-60%砂比边加入自悬浮支撑 剂边搅拌，形成天然水和支撑剂的悬浮液；
[0013] 3)利用高压泵车把步骤2)所得悬浮液泵入初期形成的地质裂缝中，从而使所述 初期地质裂缝不断延伸，形成被支撑剂支撑的地质裂缝，实现增产目的。
[0014] 其中，所述自悬浮支撑剂是在骨料上粘附有水溶性高分子材料的颗粒；
[0015] 所述骨料为石英砂、陶粒、金属颗粒、烧结铝土矿、烧结氧化铝、覆膜砂、烧结氧化 锆、合成树脂、粉碎的果壳颗粒中的一种或多种。
[0016] 优选地，所述自悬浮支撑剂的尺寸为6-200目，形状为球形或近似球形。
[0017] 其中，所述的水溶性高分子材料选自天然高分子、人工合成高分子材料或半天然 半人工合成的高分子材料，所述水溶性高分子材料的用量为骨料用量的〇. 1~5wt%。
[0018] 进一步优选地，所述的天然高分子材料选自淀粉、植物胶、动物胶或海藻胶；所述 植物胶为阿拉伯胶、黄耆胶、槐豆胶、胍胶、田菁胶、大豆胶中的一种或多种；所述的动物胶 为骨胶、明胶、干酪素、壳聚糖中的一种或多种；所述的海藻胶为藻蛋白酸钠、海藻酸钠、琼 胶中的一种或多种；
[0019] 所述人工合成的高分子材料包括缩合类和聚合类高分子材料；其中，缩合类高分 子材料选自聚胺树脂、氨基树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；聚合类高分子材料选自聚 丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、聚季铵盐中的一种或多种；
[0020] 所述的半天然半人工合成的高分子材料包括改性淀粉、改性纤维素和改性植物 胶，具体选自淀粉衍生物、羧甲基淀粉、羟甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤 维素、羧乙基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的一种 或多种。
[0021] 进一步地，所述自悬浮支撑剂还包括有粘结剂，按重量百分比计，粘结剂的用量为 骨料用量〇. 5~15wt%，所述粘结剂包括天然粘结剂和合成粘结剂，所述天然粘结剂优选但 不限于骨胶、松脂、桐油中的一种或多种；所述合成粘结剂优选但不限于酚醛树脂、环氧树 月旨、不饱和聚酯树脂、杂环高分子粘结剂中的一种或多种。
[0022] 其中，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂和/或热固性酚醛树脂；所述的环氧树脂 双酚 A 型环氧树脂，优选为环氧树脂 E-42 (634)、E-35 (637)、E-20 (601)、E-14、E-12 (604)、 E-06 (607)、E-03 (609);所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂、间苯型不饱和聚 酯树脂、二甲苯型不饱和聚酯树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂、卤代不饱和聚酯树脂、乙烯 基醋树脂中的一种或多种；优选型号为191或196的邻本型不饱和聚醋树脂、型号为199的 间苯型不饱和聚酯树脂、树脂型号为2608、902A3、Xm-1、Xm-2的二甲苯型不饱和聚酯树脂 中的一种或多种；型号为197、3301、323的双酚A型不饱和聚酯树脂中的一种或多种。所述 杂环高分子粘结剂选自聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚二苯醚中的一种或多种。
[0023] 本发明所述的自悬浮支撑剂的制备方法可包括以下步骤：
[0024] 1)以石英砂、陶粒、金属颗粒、球状玻璃颗粒、烧结铝土矿、烧结氧化铝、覆膜砂、烧 结氧化锆、合成树脂、粉碎的果壳颗粒中的一种或多种为原料；
[0025] 骨料加热至50-300°C，再降温至240°C以下，加入重量为骨料重量0. 5~15wt%的 粘结剂；
[0026] 2)当步骤1)所得混合物温度降至150°C以下时，加入骨料重量的0. 1~5wt%的 水溶性高分子，搅拌均匀。
[0027] 优选地，所述步骤2)之后还包括冷却、筛分的步骤。
[0028] 本发明的有益效果在于：
[0029] 本发明提出的压裂施工方法，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，因此，减小了污染，降低了成本。
[0030] 本发明方法使用的自悬浮压裂支撑剂在清水中悬浮时间长，能够更好的满足采油 的需要。本发明提出的自悬浮压裂支撑剂能降低压裂液的摩阻，使得应用本发明的压裂支 撑体系与现有的压裂液具有基本相同的性能，易输送，易返排。
[0031] 发明提出的自悬浮压裂支撑剂可以在清水中实现压裂支撑，使返排支撑剂的能耗 下降，没有高分子材料残留，有利于环境保护。
【具体实施方式】
[0032] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0033] 实施例1
[0034] 1)以石英砂(河砂)为原料，经擦洗、120°C 5h烘干后，砂中完全不含水，筛选20-40 目的石英砂为骨料；
[0035] 2)筛选的石英砂lOOOg，加热至200°C，加入环氧树脂E1410g，搅拌均匀；
[0036] 3)步骤2)混合物的温度降至140°C，加入羧甲基纤维素8g。搅拌均匀。冷却后， 筛分。
[0037] 干燥后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 部分包覆有羧甲基纤维素高分子材料。
[0038] 实施例2
[0039] 1)取40-70目Ikg石英砂(河砂）作为骨料，备用；
[0040] 2)加热至200°C，向骨料中加入环氧树脂E-0610g，当温度降至140°C以下时，加入 聚已酸内酯l〇g，均匀混合。
[0041] 3)将上述步骤2)得到的混合物冷却、筛分，即得。
[0042] 实施例3
[0043] 1)取30-50目Ikg覆膜砂(按照专利CN1274626A实施例1的方法制造)作为骨料， 备用；
[0044] 2)先将覆膜砂加热至150°C，向骨料中加入邻苯型不饱和聚酯1911g，当温度降至 130°C时，加入羧甲基羟丙基胍胶5g，均匀混合；
[0045] 3)将上述步骤2)得到的混合物冷却、筛分，即得。
[0046] 实施例4
[0047] 1)取30-50目Ikg陶粒(球形陶粒）作为骨料，备用；
[0048] 2)加热至200°C，向骨料中加入邻苯型不饱和聚酯19110g，当温度降至140°C时， 加入阴离子型聚丙烯酰胺5g，均匀混合；
[0049] 3)将上述步骤2)得到的混合物冷却、筛分，即得。
[0050] 实施例5
[0051] 1)取40-70目Ikg陶粒(球形陶粒）作为骨料，备用；
[0052] 2)加热至190°C，向骨料中加入双酚A型不饱和聚酯树脂10g，当温度降至140°C 时，加入聚乙酸乙烯醇10g，均匀混合；
[0053] 3)将上述步骤（2)中的混合物冷却、筛分，即得。
[0054] 实施例6
[0055] 1)取30-50目Ikg玻璃微球作为骨料，备用；
[0056] 2)加热至210°C，向骨料中加入邻苯型不饱和聚酯1911g，当温度降至130°C时，加 入田菁胶5g，均匀混合；
[0057] 3)将上述步骤2)中的混合物冷却、筛分，即得。
[0058] 实施例7
[0059] 1)取70-140目Ikg不锈钢颗粒作为骨料，备用；
[0060] 2)加热至220°C，向骨料中加入双酚A型不饱和聚酯树脂5g，当温度降至140°C时， 加入聚乙酸乙烯醇10g，均匀混合；
[0061] 3)将上述步骤2)得到的混合物冷却、破碎、筛分，即得。
[0062] 实施例8
[0063] 1)取40-70目Ikg不锈钢颗粒和碳钢颗粒(质量比2:8)作为骨料，备用；
[0064] 2)加热至200°C，向骨料中加入环氧树脂E0610g，当温度降至140°C时，加入两性 聚丙烯酰胺l〇g，均匀混合；
[0065] 3)将上述步骤2)得到的混合物冷却、筛分，即得。
[0066] 实施例9
[0067] 1)取40-70目Ikg铝合金球形颗粒作为骨料，备用；
[0068] 2)加热至220°C，向骨料中加入双酚A型不饱和聚酯树脂10g，当温度降至140°C 时，加入两性聚丙烯酰胺l〇g，均匀混合；