一体化自交联压裂方法、所用压裂液、其制备方法及应用与流程

1.本发明属于压裂增产技术领域，具体涉及一种水基压裂方法，尤其是一种一体化自交联压裂方法、所用的一体化自交联压裂液、其制备方法及其在常规油气田和非常规油气田，例如页岩气、页岩油、致密油气、煤层气等油气田中的应用。


背景技术：

2.压裂的目的是在储层中形成具有导流能力的裂缝，采用的压裂液在很大程度上决定了压裂效果。同时对压裂液的粘度有一定的要求，使其便于携砂，并且在压后成为低粘度的液体而容易返排，以避免对储层中的油气层造成损坏。目前采用的压裂方式主要包括油基压裂、水基压裂和二氧化碳干法压裂等。其中油基压裂成本高、安全性差和环保问题突出，在压裂方式中占比较低；水基压裂具有成本较低、安全性较高和施工方便等优点，目前使用最为广泛；干法压裂虽具有无水相污染、无残渣、低伤害甚至无伤害和增能作用等优势，但由于需要专用罐车、专用高压混砂设备、专用压裂设备，限制了其推广和应用。
3.水基压裂，又称“水力压裂”，是油气田开发中的主要增储、增产、增注手段，目前已广泛应用于油气勘探开发的各个阶段，其不但是常规油气藏开发的重要手段，还是页岩油气、致密油气等非常规油气藏的主要开发手段。水基压裂一般按照压裂液粘度和加砂量分为滑溜水压裂和携砂液压裂，常规滑溜水压裂一般粘度2～10mpa
·
s，砂比0～10％，常规携砂液压裂一般粘度大于50mpa
·
s，砂比0～30％。滑溜水压裂，在大排量注入情况下，加入降阻剂以降低水的摩阻，使其成为摩阻较低的滑溜水，从而实现大排量泵注，弥补了水粘度低、携砂能力差等诸多问题。由于常规滑溜水是用清水加入低浓度的常规减阻剂，减阻剂一般采用低浓度瓜胶及其改性物、聚丙烯酰胺乳液等，粘度低、结构弱、携砂能力差，因此压裂施工时不能高砂比携砂，裂缝支撑剂填充不足更导致增产效果不理想，甚至会造成支撑剂沉降，过早砂堵导致压裂失败。水基携砂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成，主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶(瓜胶、田菁、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物，通过在水中溶胀成溶胶，再交联后形成粘度极高的冻胶。常规水基压裂液均至少需要交联剂作为添加剂，交联效果不稳定，可控性差，耐温耐剪切性能较差，导致砂比偏低，携砂量不足，同时破胶过程不可避免产生的残渣和残胶对地层造成伤害，造成增产效果变差，特别是针对非常规油气藏，极易对地层造成不可逆转的伤害导致不出油气。因此，如何开发一种单剂增稠剂以满足现场配液要求，同时配制滑溜水和携砂液，进行减阻携砂一体化压裂施工，使其具有减阻、携砂、造缝、防膨和助排等功能，将成为一种迫切需求，也会对压裂方法、增稠材料和配液、液体性能形成一种创新发展，达到成本低、性价比高和高效增产的目的。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种一体化自交联压裂方法、所用的压裂液、其制备方法与应用，以期至少部分地解决上述现有相关技术中存在的至少部分技术问
题。
5.为了实现上述目的，作为本发明的第一个方面，提供了一种一体化自交联压裂液，所述一体化自交联压裂液通过使用配液设备或混砂车液添设备，保持水温0～40℃的水，调整增稠剂的质量分数而制备得到，其中：
6.当用作滑溜水时，所述一体化自交联压裂液中增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.05～0.4wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；
7.当用作携砂液时，所述一体化自交联压裂液中增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.4～2.0wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂。
8.作为本发明的第二个方面，提供了一种如上所述的一体化自交联压裂液的制备方法，包括以下步骤：
9.使用配液设备或混砂车液添设备，使用水温0～40℃的水，调整增稠剂的质量分数来制备得到所述一体化自交联压裂液：其中：
10.当配制滑溜水时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.05～0.4wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；
11.当配制携砂液时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.4～2.0wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；
12.当分阶段混合使用滑溜水和携砂液时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的比例以及破胶剂和支撑剂的添加比例随着时间段和使用要求而在上述滑溜水和携砂液的配比之间实时改变。
13.作为本发明的第三个方面，提供了一种一体化自交联压裂方法，包括如下步骤：
14.采用如上所述的制备方法制备得到一体化自交联压裂液；
15.根据工艺要求将对应的所述一体化自交联压裂液输送到储层，完成后关井闭压一定时间，彻底破胶并返排，完成压裂施工全过程。
16.作为本发明的第四个方面，提供了一种如上所述的一体化自交联压裂液在常规油气田和包括页岩气、页岩油、致密油气、煤层气的非常规油气田中的应用。
17.基于上述技术方案可知，本发明的技术方案相对于现有技术至少能够取得如下有益效果之一或其部分：
18.(1)减阻和携砂压裂方法一体化，可根据压裂设计和现场施工具体实际实时调整；
19.(2)增稠剂材料和制备压裂液一体化，集一体化自交联乳液型压裂液增稠剂作为减阻剂和携砂液增稠剂材料和进行滑溜水和携砂液的压裂液制备为一体；
20.(3)多功能一体化，制备的一体化自交联压裂液性质上集减阻、携砂、造缝、防膨、助排和低伤害等功能为一体；
21.(4)压裂液具有自交联特性，一体化自交联乳液型压裂液增稠剂材料所具有的不需额外使用交联剂即可通过液体的自交联方式进行常规砂比和高砂比携砂；
22.(5)滑溜水和携砂液易配制，易操作，一体化自交联乳液型压裂液增稠剂可以单剂使用，乳液形态配液和计量方便；
23.(6)现场配液可以无需使用配液车，实时配制，可以满足常规配液和大规模在线连续配液；
24.(7)配制的滑溜水和携砂液具有自交联特性，为非牛顿流体，可以达到高砂比低摩
阻易泵送易携砂，滑溜水最高砂比40％，最高减阻率78％，携砂液最高砂比可达100％、最高减阻率60％；
25.(8)无需额外助剂，有利于环境保护，压裂液清洁低伤害并具有防膨和助排功能，有利于储层保护；
26.(9)综合成本低，增产效果优异，性价比高。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
28.本发明的研发人员在研发过程中逐渐认识到：水基压裂具有成本较低、配制方便，压裂设备和技术工艺完善等优点，但现阶段，滑溜水减阻压裂和携砂液压裂很难有机结合在一起，难以达到一体化压裂：比如：
①
滑溜水阶段采用低浓度胍胶溶液或者低浓度聚丙烯酰胺乳液，携砂液阶段采用高浓度胍胶/高浓度聚丙烯酰胺乳液 交联剂 ph调节剂等进行压裂，达不到增稠材料和制备一体化，无法自交联，同时，由于无法及时方便快捷地切换压裂液体系，也达不到减阻携砂方法一体化；
②
由于常规滑溜水和携砂液体系不可避免具有残渣、残胶，不可避免对地层造成一定程度的伤害，无法达到多功能一体化。另外，在非常规油气藏如页岩油、页岩气、致密油气和煤层气等储层中，均表现出低孔、低压、低渗的“三低”特性，储层敏感性强，如水敏、水锁、应力敏感和温度敏感等，常规水基压裂液的伤害将严重影响压后产量和稳产效果时间。
29.综上，常规水基压裂方法及所用压裂液的固有性质，达不到三个“一体化”和一个“自交联”的理想效果，限制了水基压裂液的应用范围。本发明的申请人北京爱普聚合科技有限公司长期专注油田压裂液增稠剂体系产品的研究与开发，并专注压裂现场技术的工艺与应用研究，经过多年的技术创新，在压裂方法和压裂液方面综合应用三个“一体化”和一个“自交联”形成的新型压裂方法，展示出配液方便，高砂比低摩阻，有利于环境和储层保护，综合成本低、性价比高、增产效果优异的突出优势。由此，本发明创造性地提出了“一体化自交联压裂”的压裂新方法，并形成了配套的一体化自交联压裂液、其制备方法与应用。该一体化自交联压裂方法，创造性地将“压裂方法一体化”、“材料和制备一体化”、“多功能一体化”、“自交联特性”这三个“一体化”和一个“自交联”有机结合，互为支持并协同作用，为现阶段油气田常规压裂和大规模在线连续压裂特别是非常规油气田压裂提供了一种全新的压裂方法的选择，为实施油气资源绿色高效开发和降本提速增效提供了广阔的应用前景。
30.具体地，本发明的一体化自交联压裂方法，是指利用一体化自交联乳液型压裂液增稠剂作为一体化自交联压裂材料，通过配制不同质量分数的水溶液作为压裂液，即0.05～0.4wt％的增稠剂溶液进行常规砂比和高砂比的滑溜水减阻压裂、0.4～2.0wt％的增稠剂溶液进行常规砂比和高砂比的携砂压裂，质量分数任意调整、滑溜水减阻压裂和携砂压裂随时切换，满足减阻和携砂常规压裂和大规模连续压裂的现场应用的创新压裂方法。有别于常规的滑溜水减阻压裂和携砂液压裂，本发明将其命名为“一体化自交联压裂”。在该压裂方法中，使用配液设备或混砂车液添设备，现场实时调整一体化自交联压裂液增稠剂的质量分数，制备的压裂液即为一体化自交联压裂液，进行一体化自交联压裂施工。
31.该一体化自交联压裂方法及压裂液，包含四层含义：压裂设计和施工方式上集滑溜水减阻压裂和携砂压裂为一体的减阻和携砂压裂方法一体化、增稠剂材料和配液方法上集一体化自交联乳液型压裂液增稠剂作为减阻剂和携砂液增稠剂材料和进行滑溜水和携砂液的压裂液制备为一体的材料与制备一体化、制备的一体化自交联压裂液性质上集减阻、携砂、造缝、防膨、助排和清洁低伤害等功能为一体的多功能一体化、以及一体化自交联乳液型压裂液增稠剂材料所具有的不需额外使用交联剂即可通过液体的自交联方式来进行常规砂比和高砂比携砂，制备的压裂液具有的自交联特性。该一体化自交联压裂方法和所用压裂液具有自交联特性、易配制、易操作、满足常规配液和大规模在线连续配液、高砂比低摩阻、有利于环境保护和储层保护、成本低性价比高增产效果优异等特点。
32.具体地，该压裂方法配制的一体化自交联压裂液，包括如下材料组分：
33.作为滑溜水时，一体化自交联压裂液增稠剂占所述压裂液的0.05～0.4wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；
34.作为携砂液时，一体化自交联压裂液增稠剂占所述压裂液的0.4～2.0wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；
35.同时时，一体化自交联压裂液增稠剂占所述压裂液的质量分数在0.05～0.4wt％和0.4～2.0wt％之间任意切换，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂。
36.其中，上述的现场水为常规水源水，包括自来水、地表水、地下水、压裂液返排液、海水或原油分离水中的一种或两种以上。
37.其中，上述所用的一体化自交联乳液型压裂液增稠剂，是不需要额外使用交联剂即能够通过调整增稠剂浓度，达到自交联、内交联、预交联和/或复合交联作用的乳液型增稠剂。现有技术中能够满足这一条件的增稠剂均可以用于本发明的方法。
38.作为优选，该增稠剂例如可选用申请号为201811402402.9、发明名称为“一体化自交联乳液型压裂液增稠剂、其制备方法及应用”的发明专利申请中公开的增稠剂配方，该增稠剂的原料按质量百分比计，包括如下各原料组分：
39.油溶性溶剂35～50％；
40.去离子水26～30％；
41.增粘单体12～15％；
42.改性单体5～8％；
43.阴离子乳化活性单体2～3％；
44.阳离子季铵盐型单体2～3％；
45.阴离子乳化剂0.5～1％；
46.非离子乳化剂2.5～4％；
47.作为优选，所述油溶性溶剂包括白油、硅油和石油醚中的任意一种或两种以上的组合；
48.作为优选，所述增粘单体包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸钾中的任意一种或两种以上与2-丙酰胺基-2-甲基丙磺酸钠按(6～8)∶1比例的组合；
49.作为优选，所述改性单体包括n-乙烯基吡咯烷酮与n-十六烷基丙烯酰胺按(0.5～2)∶1比例的组合；
50.作为优选，所述阴离子乳化活性单体包括对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基
磺酸钠和甲基丙烯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合；
51.作为优选，所述阳离子季铵盐型单体包括丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐中的任意一种或两种的组合；
52.作为优选，所述阴离子乳化剂包括十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种的组合；
53.作为优选，所述非离子乳化剂包括司盘类乳化剂、吐温类乳化剂与异构长碳链醇聚氧乙烯醚按(6～10)∶1∶1比例的组合；
54.作为优选，所述司盘类乳化剂选自司盘60、司盘80和司盘85中的任意一种或两种以上的组合；
55.作为优选，所述吐温类乳化剂选自吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的任意一种或两种以上的组合；
56.作为优选，所述异构长碳链醇聚氧乙烯醚选自异构十醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的任意一种或两种的组合。
57.作为优选，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂通过如上所述的一体化自交联乳液型压裂液增稠剂原料组合物来制备；所述制备方法包括如下步骤：
58.(1)保持反应容器内温度30～40℃，在反应容器中加入配方量的去离子水，再依次加入配方量的增粘单体、改性单体、阴离子乳化活性单体和阳离子季铵盐型单体，充分分散，使单体完全溶解；
59.(2)向反应容器内依次加入配方量的油溶性溶剂、阴离子乳化剂和非离子乳化剂，充分溶解后，使其乳化1～2h；
60.(3)在保护气体氛围下，加入引发剂进行引发，将反应体系升温至80～90℃，控制在此温度下反应12～16h，全程控制反应容器内压力≤0.4mpa；
61.(4)反应结束后，冷却降温至20～30℃，得到所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂；
62.作为优选，所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈和过氧化叔丁基醇中的任意一种或两种以上的组合；
63.作为优选，所述引发剂的用量，按体系总质量100％计，其占比为0.01～0.05％。
64.作为优选，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂的密度为0.9～1.1g/cm3、ph值为5.0～8.0。
65.其中，上述的滑溜水的概念范围，包括但不限于通常理解的具有减阻功能的减阻液、减阻水和常规滑溜水和高砂比滑溜水；
66.其中，上述的携砂液的概念范围，包括但不限于通常理解的具有造缝功能的胶液、携砂用的线性胶和冻胶、常规携砂液和高砂比携砂液；
67.其中，上述的破胶剂包括但不限于过硫酸铵、胶囊破胶剂、酶破胶剂中的一种或多种；
68.其中，上述的支撑剂包括石英砂、陶粒、树脂覆膜砂中的至少一种。
69.本发明还提供前述一体化自交联压裂方法的应用步骤，包括以下步骤：
70.使用配液设备或混砂车液添设备，使用现场水，并保持水温0～40℃，现场实时调整一体化自交联压裂液增稠剂的质量分数，制备一体化自交联压裂液：
71.方法a：当一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液0.05～0.4wt％时配制滑溜水，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂，按设计排量进行滑溜水减阻压裂；
72.方法b：当一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液0.4～2.0wt％时配制携砂液，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂，按设计排量进行携砂压裂；
73.方法c：一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液的质量分数在方法a中的0.05～0.4wt％和方法b中的0.4～2.0wt％之间任意切换，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂，按设计排量进行滑溜水减阻压裂和携砂压裂。
74.上述任一方法制备的一体化自交联压裂液，依次通过地面高压管线、井内油管或套管、炮眼进入储层，将支撑剂带入储层主裂缝和支裂缝中进行造缝填砂，然后关井闭压一定时间，最后破胶返排，完成压裂施工全过程。
75.其中，上述的压裂液设计排量，为1.2～15m3/min。
76.其中，上述的滑溜水分为常规滑溜水和高砂比滑溜水，其中，常规滑溜水一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液0.05～0.2wt％，砂比0～15％，高砂比滑溜水一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液0.2～0.4wt％，砂比15～40％；
77.其中，上述的携砂液砂比分为常规携砂液和高砂比携砂液，其中，常规携砂液一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液0.4～0.8wt％，砂比0～40％，高砂比携砂液一体化自交联压裂液增稠剂占所述一体化自交联压裂液0.8～2.0wt％，砂比40～100％；
78.其中，上述的关井闭压时间，可以结合现场施工情况、地层情况和压裂后生产需要等实际情况进行设计，包括但不限于1小时～100天，较佳为2小时～7天；
79.其中，上述的彻底破胶是指返排液黏度≤5mpa
·
s。
80.此外，在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意变化和/或组合，即得本发明各优选实施例。
81.下面举若干具体的实施例，以便对本发明的技术方案作更为详细的说明。需要说明的是，下述实施例中的具体数值和用量仅是为了举例说明，在具体应用时可以根据配比关系进行缩放。
82.实施例1
83.一体化自交联压裂方法的室内应用和性能测试：
84.保持水温10℃，在配液设备中加入298.8g自来水，保持搅拌，同时加入1.2g一体化自交联压裂液增稠剂、0.15g过硫酸铵和120cm3陶粒，混砂均匀后成为一体化自交联压裂液。放入老化罐中，升温至180℃，2h后彻底破胶，完成室内评价过程。
85.上述配制的一体化自交联压裂液作为滑溜水使用，经测试，粘度为28mpa
·
s，减阻率70％，砂比40％，破胶液粘度2.4mpa
·
s，岩心伤害率12％，耐温180℃，10℃按3℃/min连续升温至180℃、170s-1
连续剪切至180℃时粘度6mpa
·
s。
86.实施例2
87.一体化自交联压裂方法的室内应用和性能测试：
88.保持水温40℃，在配液设备中加入490.0g地表水，保持搅拌，同时加入10.0g一体
化自交联压裂液增稠剂、0.5g胶囊破胶剂和500cm3石英砂，混砂均匀后成为一体化自交联压裂液。放入老化罐中，升温至180℃，2h后彻底破胶，完成室内评价过程。
89.上述配制的一体化自交联压裂液作为携砂液使用，经测试，粘度为198mpa
·
s，减阻率45％，砂比100％，破胶液粘度1.8mpa
·
s，岩心伤害率8％，耐温180℃，180℃、170s-1
剪切90min粘度62.0mpa
·
s。
90.实施例3
91.一体化自交联压裂方法的室内应用和性能测试：
92.保持水温20℃，在配液设备中加入398.8g地下水，保持搅拌，同时加入1.2g一体化自交联压裂液增稠剂、0.08g过硫酸铵和120cm3陶粒，混砂均匀转移至烧杯1中，再保持水温20℃，在配液设备中加入396.0g自来水，保持搅拌，同时加入4.0g一体化自交联压裂液增稠剂、0.08g过硫酸铵和和240cm3陶粒，混砂均匀转移至烧杯2中。将烧杯1和烧杯2密闭，升温至90℃，4h后彻底破胶，完成室内评价过程。
93.上述配制的烧杯1中的一体化自交联压裂液作为滑溜水使用，经测试，粘度为18.0mpa
·
s，减阻率75％，砂比30％，破胶液粘度4.2mpa
·
s，岩心伤害率10％；上述配制的烧杯2中的一体化自交联压裂液作为携砂液使用，经测试，粘度为99.0mpa
·
s，减阻率56％，砂比60％，破胶液粘度4.5mpa
·
s，岩心伤害率12％。
94.实施例4
95.一体化自交联压裂方法的现场应用和性能测试：新疆某油田某致密气井的现场应用
96.在水罐中准备3000t地表水，其中1800t用于配制滑溜水，1200t用于配制携砂液。保持水温12℃，使用混砂车的一个加液口连续加入3.6t一体化自交联压裂液增稠剂，干粉加料口连续加入0.18t胶囊破胶剂，再连续加入360m3石英砂，混砂均匀后成为一体化自交联压裂液1作为滑溜水；再使用混砂车的一个加液口连续加入7.2t一体化自交联压裂液增稠剂，干粉加料口连续加入0.12t胶囊破胶剂，再连续加入480m3石英砂，混砂均匀后成为一体化自交联压裂液2作为携砂液。
97.上述一体化自交联压裂液1和一体化自交联压裂液2均采用12m3/min的排量，依次连续通过地面高压管线、井内套管、炮眼进入储层，将石英砂带入储层主裂缝和支裂缝中进行造缝填砂，然后关井闭压30d，最后彻底破胶返排，完成压裂施工全过程。
98.上述配制的一体化自交联压裂液1，经测试，粘度为9mpa
·
s，减阻率77％，砂比20％，破胶液粘度3.0mpa
·
s，岩心伤害率10％；上述配制的一体化自交联压裂液2，经测试，粘度为54.0mpa
·
s，减阻率58％，砂比40％，破胶液粘度3.3mpa
·
s，岩心伤害率15％。
99.对比例1
100.对比例1压裂液的室内应用和性能测试：
101.保持水温20℃，在配液设备中加入299.1g自来水，保持搅拌，同时加入0.09g一体化自交联压裂液增稠剂、0.009g过硫酸铵，成为压裂液。放入老化罐中，升温至120℃，2h后彻底破胶，完成室内评价过程。
102.上述配制的压裂液，经测试，粘度为1.0mpa
·
s，减阻率30％，砂比0％，破胶液粘度1.0mpa
·
s，岩心伤害率28％。
103.对比例2
104.对比例2压裂液的室内应用和性能测试：
105.保持水温30℃，在配液设备中加入292.8g地表水，保持搅拌，同时加入7.2g一体化自交联压裂液增稠剂、1.2g过硫酸铵和120cm3石英砂，混砂均匀后成为压裂液。放入老化罐中，升温至150℃，4h后彻底破胶，完成室内评价过程。
106.上述配制的压裂液，经测试，粘度为270mpa
·
s，减阻率18％，砂比40％，破胶液粘度4.8mpa
·
s，岩心伤害率42％。
107.上述实施例和对比例的主要材料、配比和性能测试结果数据列于下表1。
108.表1实施例和对比例的主要材料、配比和性能测试结果统计表
[0109][0110]
上述实施例实施的一体化自交联压裂方法，经过实践应用表明，具有以下显著优势：
[0111]
1、减阻和携砂压裂方法一体化：压裂设计和施工方式上集滑溜水减阻压裂和携砂压裂为一体，可根据压裂设计和现场施工具体实际实时调整。
[0112]
2、增稠剂材料和制备压裂液一体化：集一体化自交联乳液型压裂液增稠剂作为减阻剂和携砂液增稠剂材料和进行滑溜水和携砂液的压裂液制备为一体，材料和制备一体化。
[0113]
3、多功能一体化：制备的一体化自交联压裂液性质上集减阻、携砂、造缝、防膨、助排和低伤害等功能为一体。
[0114]
4、制备一体化自交联压裂液：一体化自交联乳液型压裂液增稠剂材料所具有的不需额外使用交联剂即可通过液体的自交联方式进行常规砂比和高砂比携砂。
[0115]
5、滑溜水和携砂液易配制易操作：一体化自交联乳液型压裂液增稠剂单剂使用，乳液形态泵送和计量方便，易于配制压裂液且易于泵送。
[0116]
6、常规配液和在线连续配液：现场配液可以无需使用配液车，实时配制，满足大规模在线连续配液，“万方液千方砂”也能轻易完成。
[0117]
7、高砂比低摩阻易泵送易携砂：配制的滑溜水和携砂液具有自交联特性，为非牛顿流体，可以达到高砂比低摩阻易泵送易携砂，滑溜水最高砂比40％，最高减阻率78％，携砂液最高砂比可达100％、最高减阻率60％。
[0118]
8、有利于环境和储层保护：无需额外助剂，有效减少其对地表和环境的污染，有利于环境保护；压裂液清洁低伤害并具有防膨和助排功能，有利于储层保护。
[0119]
9、综合成本低，增产效果优异，性价比高：一体化自交联压裂方法显著降低人力物力财力成本，具有的突出优势和特点经现场应用得以确认，相对邻井常规水基压裂，增产三倍以上，增产效果优异，性价比高。该技术除了应用于常规油气藏，还特别适宜于页岩油、页岩气、致密油气和煤层气等非常规油气藏。
[0120]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种一体化自交联压裂液，其特征在于，所述一体化自交联压裂液通过使用配液设备或混砂车液添设备，保持水温0～40℃的水，调整增稠剂的质量分数而制备得到，其中：当用作滑溜水时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.05～0.4wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；或者当用作携砂液时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.4～2.0wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂。2.根据权利要求1所述的一体化自交联压裂液，其特征在于，所述水为常规水源水，包括自来水、地表水、地下水、压裂液返排液、海水或原油分离水中的一种或多种；作为优选，所述滑溜水的概念范围包括具有减阻功能的减阻液、减阻水、常规滑溜水和/或高砂比滑溜水；作为优选，所述携砂液的概念范围包括具有造缝功能的胶液、携砂用的线性胶和冻胶、常规携砂液和/或高砂比携砂液；作为优选，所述增稠剂，是不额外使用交联剂即能够通过调整增稠剂浓度，达到自交联作用的乳液型增稠剂；作为优选，所述破胶剂包括过硫酸铵、胶囊破胶剂、酶破胶剂中的一种或多种；作为优选，所述破胶剂的设计比例为所述破胶剂占所述一体化自交联压裂液的质量分数的0.005～0.3％；作为优选，所述支撑剂包括石英砂、陶粒、树脂覆膜砂中的一种或多种；作为优选，所述支撑剂的设计砂比为：作为滑溜水时，砂比为0～40％，作为携砂液时，砂比为0～100％。3.根据权利要求2所述的一体化自交联压裂液，其特征在于，所述常规滑溜水中，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.05～0.2wt％，砂比0～15％；所述高砂比滑溜水中，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.2～0.4wt％，砂比15～40％；所述常规携砂液中，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.4～0.8wt％，砂比0～40％；所述高砂比携砂液中，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.8～2.0wt％，砂比40～100％。4.根据权利要求1所述的一体化自交联压裂液，其特征在于，作为滑溜水时，所述一体化自交联压裂液的粘度为2～30mpa
·
s，减阻率为60～78％，砂比为0～40％，岩心伤害率≤20％，0.4wt％一体化自交联压裂液耐温180℃，按3℃/min连续升温至180℃、170s-1
连续剪切至180℃时粘度≥5mpa
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s；作为携砂液时，所述一体化自交联压裂液的粘度为30～200mpa
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s，减阻率为40～60％，砂比为0～100％，岩心伤害率≤20％，2.0wt％一体化自交联压裂液耐温180℃，按3℃/min连续升温至180℃、170s-1
剪切90min粘度≥50mpa
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s；作为优选，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂是不需要额外使用交联剂即能够通过调整增稠剂浓度，达到自交联、内交联、预交联和/或复合交联作用的乳液型增稠剂；
作为优选，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂的原料组合物按质量百分比计，包括如下各原料组分：油溶性溶剂35～50％；去离子水26～30％；增粘单体12～15％；改性单体5～8％；阴离子乳化活性单体2～3％；阳离子季铵盐型单体2～3％；阴离子乳化剂0.5～1％；非离子乳化剂2.5～4％；作为优选，所述油溶性溶剂包括白油、硅油和石油醚中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述增粘单体包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸钾中的任意一种或两种以上与2-丙酰胺基-2-甲基丙磺酸钠按(6～8)∶1比例的组合；作为优选，所述改性单体包括n-乙烯基吡咯烷酮与n-十六烷基丙烯酰胺按(0.5～2)∶1比例的组合；作为优选，所述阴离子乳化活性单体包括对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基丙烯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述阳离子季铵盐型单体包括丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐中的任意一种或两种的组合；作为优选，所述阴离子乳化剂包括十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种的组合；作为优选，所述非离子乳化剂包括司盘类乳化剂、吐温类乳化剂与异构长碳链醇聚氧乙烯醚按(6～10)∶1∶1比例的组合；作为优选，所述司盘类乳化剂选自司盘60、司盘80和司盘85中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述吐温类乳化剂选自吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述异构长碳链醇聚氧乙烯醚选自异构十醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的任意一种或两种的组合。作为优选，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂通过如上所述的一体化自交联乳液型压裂液增稠剂原料组合物来制备；所述制备方法包括如下步骤：(1)保持反应容器内温度30～40℃，在反应容器中加入配方量的去离子水，再依次加入配方量的增粘单体、改性单体、阴离子乳化活性单体和阳离子季铵盐型单体，充分分散，使单体完全溶解；(2)向反应容器内依次加入配方量的油溶性溶剂、阴离子乳化剂和非离子乳化剂，充分溶解后，使其乳化1～2h；(3)在保护气体氛围下，加入引发剂进行引发，将反应体系升温至80～90℃，控制在此温度下反应12～16h，全程控制反应容器内压力≤0.4mpa；(4)反应结束后，冷却降温至20～30℃，得到所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂；
作为优选，所述油溶性溶剂包括白油、硅油和石油醚中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述增粘单体包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯酸钾中的任意一种或两种以上与2-丙酰胺基-2-甲基丙磺酸钠按(6～8)∶1比例的组合；作为优选，所述改性单体包括n-乙烯基吡咯烷酮与n-十六烷基丙烯酰胺按(0.5～2)∶1比例的组合；作为优选，所述阴离子乳化活性单体包括对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基丙烯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述阳离子季铵盐型单体包括丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐中的任意一种或两种的组合；作为优选，所述阴离子乳化剂包括十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种的组合；作为优选，所述非离子乳化剂包括司盘类乳化剂、吐温类乳化剂与异构长碳链醇聚氧乙烯醚按(6～10)∶1∶1比例的组合；作为优选，所述司盘类乳化剂选自司盘60、司盘80和司盘85中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述吐温类乳化剂选自吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述异构长碳链醇聚氧乙烯醚选自异构十醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的任意一种或两种的组合。作为优选，所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈和过氧化叔丁基醇中的任意一种或两种以上的组合；作为优选，所述引发剂的用量，按体系总质量100％计，其占比为0.01～0.05％。5.一种如权利要求1～4任一项所述的一体化自交联压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：使用配液设备或混砂车液添设备，使用水温0～40℃的水，调整增稠剂的质量分数来制备得到所述一体化自交联压裂液：其中：当配制滑溜水时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.05～0.4wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂；当配制携砂液时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的0.4～2.0wt％，同时加入设计比例的破胶剂和设计砂比的支撑剂当分阶段混合使用滑溜水和携砂液时，增稠剂占所述一体化自交联压裂液的比例以及破胶剂和支撑剂的添加比例随着时间段和使用要求而在上述滑溜水和携砂液的配比之间实时改变。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤是在施工现场实时进行的。7.一种一体化自交联压裂方法，其特征在于，包括如下步骤：采用如权利要求5或6所述的制备方法制备得到一体化自交联压裂液；根据工艺要求将对应的所述一体化自交联压裂液输送到储层，完成后关井闭压一定时间，彻底破胶并返排，完成压裂施工全过程。
8.根据权利要求7所述的一体化自交联压裂方法，其特征在于，所述关井闭压时间为1小时～100天，优选为2小时～7天；所述彻底破胶是指返排液黏度≤5mpa
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s。9.根据权利要求7所述的一体化自交联压裂方法，其特征在于，所述一体化自交联压裂液是通过在现场实时改变增稠剂占所述一体化自交联压裂液的比例来分别作为滑溜水和/或携砂液使用，整个过程是连续的。10.一种如权利要求1～4任一项所述的一体化自交联压裂液在常规油气田和包括页岩气、页岩油、致密油气、煤层气的非常规油气田中的应用。
技术总结
一体化自交联压裂方法、所用压裂液、其制备方法及应用，该压裂方法利用一体化自交联乳液型压裂液增稠剂，通过配制不同质量分数的水溶液作为压裂液，即0.05～0.4wt％的增稠剂溶液进行常规砂比和高砂比的滑溜水减阻压裂、0.4～2.0wt％的增稠剂溶液进行常规砂比和高砂比的携砂压裂，质量分数任意调整，滑溜水减阻压裂和携砂压裂随时切换，满足减阻和携砂常规压裂和大规模连续压裂的现场应用。本发明的压裂液具有减阻和携砂压裂一体化、材料与制备一体化、多功能一体化，压裂液具有自交联特性，易配制易操作，满足常规配液和大规模在线连续配液，有利于环境保护和储层保护，成本低、性价比高、增产效果优异等特点。比高、增产效果优异等特点。


技术研发人员：郑焰 袁彦峰 白小丹 罗于建 杨传海 王亚男
受保护的技术使用者：北京爱普聚合科技有限公司
技术研发日：2019.12.25
技术公布日：2021/6/24