[发明专利]一种用于压裂返排液回用的缓释碱颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压裂返排液回用的缓释碱颗粒及其制备方法，属于油田化学和石油开发领域。

背景技术

随着非常规油气资源的开发，大型水力压裂施工越来越多，不仅消耗大量清水，而且产生了大量压裂返排液。由于压裂返排液成分复杂，具有较高的粘度、COD，含有大量的原油、悬浮物等污染物质，已成为影响非常规油气藏开发的重要问题。将压裂返排液处理后用于再次压裂，不仅可以解决影响压裂施工的环境问题，而且可以节约清水资源，已成为目前压裂返排液处理的发展趋势。

目前所用压裂液体系主要是瓜胶交联型压裂液，其返排液的处理回用方法是，首先进行水质净化，然后按照正常的压裂液配制顺序(配制瓜胶基液—调pH至强碱性—加交联剂和支撑剂交联成胶—注入)进行施工。而目前对压裂液的水质净化，主要是采用氧化、絮凝、化学软化或络合等工艺，以去除其中的原油、悬浮物和钙镁等结垢离子为目的，未考虑其中残余交联剂组分的去除，在利用该净化后水按照常规压裂液配方体系将基液pH调节至强碱性时，由于基液中同时存在大量瓜胶与残余的交联剂，因此会发生提前交联反应形成冻胶，当再进行后续交联加砂时，已无法形成均匀的压裂液体系，常导致注入过程中的砂堵，影响压裂改造效果。

尽管对污水中交联剂有一些处理方法，如化学沉淀法、离子交换法、反渗透法，但由于去除工艺本身带来的污泥处理、产水率低和影响压裂液性能等问题，不仅难以实现交联剂的高效经济处理，而且也存在浪费交联剂资源的问题。

若采用适当的方法，既解决交联和加砂不匀问题，又利用残余交联剂，具有重要的实用意义。在利用水质净化后返排液进行压裂液配制时，不加pH调节剂，而在后续的交联加砂时再投加pH调节剂，可解决上述问题。但此时投加的pH调节剂，不能采用现有压裂液pH调节剂，例如：氢氧化钠、碳酸钠。现用氢氧化钠和碳酸钠型pH调节剂的碱性全部释放时间低于20s，当溶液中存在交联剂时，过快的碱性释放导致局部交联过快，无法完成加砂，不能形成高强度的压裂液体系。

因此，迫切需要根据压裂返排液含残余交联剂的特点和压裂施工要求，研制一种缓释碱型pH调节剂。该pH调节剂应具有一定的缓释作用，其碱性完全释放时间应在30-300s，既满足加砂时交联混合均匀所需时间(20-40s)，又能在压裂液达井底时实现完全交联，达到压裂液冻胶强度要求，满足不同温度油藏压裂液性能要求。

发明内容

本发明针对现有压裂返排液回用工艺中存在的不足，提供了一种用于压裂返排液回用的缓释碱颗粒及其制备方法，利用该颗粒可为加砂交联提高充分的时间，解决返排液回用过程中交联过快，加砂不匀、压裂液强度低等问题，为压裂返排液的重复利用提供保障。

本发明提供了一种用于压裂返排液回用的缓释碱颗粒，具体是用包衣材料把碱性材料包衣形成的缓释碱颗粒，其中包衣材料质量占缓释碱颗粒质量的15～35％。

本发明中所述的包衣材料由速溶型包衣材料和缓溶型包衣材料组成，其中速溶型包衣材料占包衣材料质量百分比的50～70％。

本发明中所述的速溶型包衣材料为冷水可溶性PVA(聚乙烯醇)，PVA的聚合度为600～800、醇解度为87～88％。

本发明中所述的缓溶型包衣材料为HPMC(羟丙级甲基纤维素)或PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，HPMC分子量为12～15万，PVP分子量为27～40万。

本发明中所述的碱性材料为工业级的碳酸钠或工业级的碳酸钾。

本发明还提供了一种用于压裂返排液回用的缓释碱颗粒的制作方法，具体是用包衣材料把碱性材料包衣制成缓释碱颗粒的方法，该方法的具体步骤如下：

(1)碱性材料的筛分

将碱性材料进行筛分，得到粒径为0.18～0.2mm的碱性材料颗粒。

(2)速溶型包衣材料溶液的配制

向常温水中，加入速溶型包衣材料，在100～150rpm速度下搅拌1～1.5h，使速溶型包衣材料完全溶解，配制成质量浓度为10～20％速溶型包衣材料溶液。

(3)缓溶型包衣材料溶液的配制

向常温水中，加入缓溶型包衣材料，在200～300rpm速度下搅拌2～2.5h，使缓溶型包衣材料完全溶解，配制成质量浓度为9～12％缓溶型包衣材料溶液。

(4)碱性材料颗粒的一次喷雾包衣