适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，所述压裂液由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2～0.35g：0.2～0.35g：0.5～2.0g：0.05～0.2g：100L；制备方法如下：(1)修建配液池；(2)向配液池中加入水；(3)将上述稠化剂加入到配液池中，边加入边搅拌；(4)将上述防膨剂加入上述混合溶液中，并搅拌；(5)将上述交联剂和破胶剂加入到步骤(4)的混合溶液中，即得到压裂液。采用本发明专利技术的方法制备的压裂液具有良好的悬砂性能、防膨率及破胶液残渣含量低，适用于煤矿井下水力压裂加砂作业环境。

Fracturing Fluid Suitable for Hydraulic Fracturing and Sanding Operation in Coal Mine and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液及其制备方法
本专利技术属于水力压裂
，具体涉及一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液及其制备方法。
技术介绍
随着中国经济的快速发展及低碳经济的要求，天然气消费需求量将越来越大，作为常规天然气的重要补充，煤层气、页岩气等非常规天然气的开发将会更加受到重视。在煤矿领域，以水力压裂为代表的水力化措施被广泛应用于煤层增透，以提高煤层瓦斯的抽采效果。但随着开采深度的不断增加，在高地应力作用下，水力压裂后产生煤层缝隙会重新闭合，这样常规水力压裂增透措施已经不能满足煤矿的需求，亟待需要煤矿井下水力压裂加砂新技术，以满足新形势下煤层增透的需要。而研制出适用于煤矿井下的压裂液，能将支撑剂携带至煤层裂隙中，是该技术的重中之重。目前煤矿井下尚未形成水力压裂加砂技术，只有页岩气领域的地面压裂加砂技术成熟应用。然而水力压裂加砂技术不同于地面油气田压裂加砂技术，煤矿井下压裂加砂主要考虑以下几点因素：(1)煤矿井下水力压裂钻孔一般为向上钻孔，要求压裂砂不得沉于压裂液底部，需要高密度压裂液和低密度压裂砂；(2)煤层顶底板灰岩中一般包括含大量的黏土，存在遇水膨胀的特性；(3)煤矿井下空间狭小，压裂设备受限，不能进行大规模配液、大流量压裂，只能进行低排量加砂；(4)煤矿井下未有大的空间进行返排液的收集处理，因此需要压裂液具备较高的环保要求，破胶后直接对煤矿水源不能有大的影响。可见，虽然页岩气领域的压裂液的应用已趋于成熟，但是鉴于煤矿井下的特性，不能完全借鉴其压裂液的配方，则需要另外研制出适用于煤矿井下的水力压裂加砂作业的压裂液体系。专利技术内容针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，该压裂液具有良好的悬砂性能、防膨率及破胶液残渣含量低，适用于煤矿井下水力压裂加砂作业环境。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，所述压裂液由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2～0.35g：0.2～0.35g：0.5～2.0g：0.05～0.2g：100L。进一步，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2～0.3g：0.2～0.32g：1.0～2.0g：0.1～0.2g：100L。进一步，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.25g：0.25g：1.5g：0.15g：100L。进一步，所述稠化剂为瓜尔胶或聚丙烯酰胺或丙烯酰胺和丙烯酸的混合物，所述丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为3:1；所述交联剂为甜菜碱或硼砂或硼酸或乙二胺和环氧氯丙烷的混合物，所述乙二胺和环氧氯丙烷的质量比为5：16；所述防膨剂为氯化钾或氯化钙或氯化镁；所述破胶剂为过硫酸铵和复合胺盐类的混合物或硫酸铁或硫酸铬，所述过硫酸铵与复合胺盐类的质量比为1:1。进一步，所述复合胺盐类为低温激活剂SDP-1。上述适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液的制备方法，包括如下步骤：(1)在煤矿井下修建配液池，容量大小根据煤层压裂所需流量而定；(2)利用井下供水系统在配液池中加入水；(3)将上述稠化剂加入到配液池中，边加入边搅拌，搅拌60～90min；(4)将上述防膨剂加入步骤(3)得到的混合溶液中，并搅拌70～100min；(5)将上述交联剂和破胶剂加入到步骤(4)的混合溶液中，即得到压裂液。以现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：采用本专利技术的方法制备的压裂液，具有良好的悬砂性能，使得低密度陶粒砂剂更容易进入煤层，悬砂时间达12小时以上，满足了煤矿井下上向孔水力压裂加砂作业的工艺和时间要求，且该压裂液具有良好的防膨性能，能够避免煤矿井下压裂过程中黏土遇水膨胀后挤压缝隙，导致缝隙重新闭合的问题，有效维持了压裂缝隙的大小；同时该压裂液良好的破胶性能，可避免残渣含量过高对裂缝导流能力的影响，且对煤矿水源污染低，压裂后可直接排放，简化了煤矿井下水力压裂加砂工艺流程。附图说明图1为本专利技术的压裂液制备方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。一、制备适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液实施例1一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.25g：0.25g：1.5g：0.15g：100L。其中，所述稠化剂由质量比为3:1的丙烯酰胺和丙烯酸组成的混合物；所述交联剂为甜菜碱，其化学名称为三甲基乙内酯；所述防膨剂为氯化钾；所述破胶剂由质量比为1:1的过硫酸铵和复合胺盐类低温激活剂SDP-1组成的混合物。其具体制备步骤如下：(1)在煤矿井下修建配液池，容量大小根据煤层压裂所需流量而定；(2)利用井下供水系统在配液池中加入水100L；(3)将上述丙烯酰胺和丙烯酸混合物加入到配液池中，边加入边利用负压设备进行气动搅拌，搅拌60min，确保混合均匀，得到混合溶液；稠化剂丙烯酰胺和丙烯酸混合物加入时需要慢慢加入，防止稠化剂在水中形成絮状物，从而使得制备的压裂液在通过泵输送时堵塞管道。(4)将上述氯化钾加入到步骤(3)的混合溶液中，并搅拌70min；(5)将上述三甲基乙内酯与上述过硫酸铵和复合胺盐类低温激活剂SDP-1混合物通过CBZY55/0.5煤层气混砂增压装置加入到步骤(4)的混合溶液中，即得到压裂液。实施例2一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2g：0.2g：0.5g：0.05g：100L。其中，所述稠化剂为聚丙烯酰胺；所述交联剂为硼砂；所述防膨剂为氯化钙；所述破胶剂为硫酸铁。其具体制备步骤如下：(1)在煤矿井下修建配液池，容量大小根据煤层压裂所需流量而定；(2)利用井下供水系统在配液池中加入水100L；(3)将上述聚丙烯酰胺加入到配液池中，边加入边利用负压设备进行气动搅拌，搅拌90min，确保混合均匀，得到混合溶液；稠化剂聚丙烯酰胺加入时需要慢慢加入，防止稠化剂在水中形成絮状物，从而使得制备的压裂液在通过泵输送时堵塞管道。(4)将上述氯化钙加入到步骤(3)的混合溶液中，并搅拌100min；(5)将上述硼砂与上述硫酸铁通过CBZY55/0.5煤层气混砂增压装置加入到步骤(4)的混合溶液中，即得到压裂液。实施例3一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.35g：0.35g：2.0g：0.2g：100L。其中，所述稠化剂为瓜尔胶，其化学名称为瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵；所述交联剂由质量比为5:16的乙二胺和环氧氯丙烷组成的混合物；所述防膨剂为氯化镁；所述破胶剂硫酸铬。其具体制备步骤如下：(1)在煤矿井下修建配液池，容量大小根据煤层压裂所需流量而定；(2)利用井下供水系统在配液池中加入水100L；(3)将上述瓜尔胶加入到配液池中，边加入边利用负压设备进行气动搅拌，搅拌75min，确保混合均匀，得到混合溶液；稠化剂瓜尔胶加入时需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，其特征在于，所述压裂液由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2～0.35g：0.2～0.35g：0.5～2.0g：0.05～0.2g：100L。

【技术特征摘要】
1.一种适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，其特征在于，所述压裂液由如下组分组成：稠化剂、交联剂、防膨剂、破胶剂和水，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2～0.35g：0.2～0.35g：0.5～2.0g：0.05～0.2g：100L。2.根据权利要求1所述的适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，其特征在于，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.2～0.3g：0.2～0.32g：1.0～2.0g：0.1～0.2g：100L。3.根据权利要求2所述的适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，其特征在于，所述稠化剂：交联剂：防膨剂：破胶剂和水的质量体积比为0.25g：0.25g：1.5g：0.15g：100L。4.根据权利要求1所述的适用于煤矿井下水力压裂加砂作业的压裂液，其特征在于，所述稠化剂为瓜尔胶或聚丙烯酰胺或丙烯酰胺和丙烯酸的混合物，所述丙烯酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊杰，张尚斌，郭臣业，周东平，王凯，蒋和财，张翠兰，刘柯，刘登峰，龚齐森，刘军，范彦阳，谢飞，向沉浅，沈大富，黄昌文，王文春，张正辉，李文树，陈朝和，何华，贾振福，
申请(专利权)人：重庆市能源投资集团科技有限责任公司，重庆市能源投资集团有限公司，重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50