泡沫壓裂液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田化學(xué)及壓裂增產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于非常規(guī)油氣藏開 發(fā)的抗高溫清潔C02泡沫壓裂液。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國內(nèi)優(yōu)質(zhì)油氣藏的不斷減少，非常規(guī)油氣藏的開發(fā)越來越成為眾多專家和學(xué) 者研究的重點。非常規(guī)油氣藏的開發(fā)主要包括致密砂巖氣藏、頁巖氣、煤層氣等，在此類油 氣藏的開發(fā)中，普遍采用壓裂作業(yè)進行增產(chǎn)，而目前在壓裂作業(yè)中面臨很多問題，如地層能 量低、水鎖傷害嚴重、壓裂液返排困難、壓裂二次污染嚴重等，這些問題的存在，導(dǎo)致非常規(guī) 油氣田開發(fā)的壓裂增產(chǎn)效果不盡人意。
[0003] 對于解決上述問題，研發(fā)高性能、低傷害的壓裂液體系已成為近年來非常規(guī)油氣 藏開發(fā)研究和發(fā)展的重中之重。其中，C02泡沫壓裂液由于具有攜砂能力強、排液迅速徹底 和對儲層傷害小等優(yōu)點，特別適合低壓、低滲透和水敏性儲層，采用C0 2泡沫壓裂技術(shù)在減 少或解決以上提及的難題方面具有突出性優(yōu)勢。C〇2泡沫壓裂施工，最早可追溯到80年代 初，嘗試性地在常壓中深井及高溫井的儲層中進行了二氧化碳泡沫壓裂作業(yè)，其中的〇) 2泡 沫壓裂液使用線性膠(胍膠)作為液相形成穩(wěn)定的泡沫。近年來國內(nèi)外應(yīng)用比較成功的C02 泡沫壓裂液體系是以胍膠為稠化劑的交聯(lián)壓裂液體系，此類泡沫壓裂液能滿足高溫壓裂要 求，但壓裂液體系破膠后殘渣含量高，不易返排，對地層傷害大，并且交聯(lián)形成的泡沫凍膠 摩阻較高，增大了壓裂施工的難度。2005年斯倫貝謝公司新推出了VES類清潔C0 2壓裂液技 術(shù)，有效解決了摩阻和殘渣傷害問題，但其在低pH值下穩(wěn)定性差、耐溫性能差，并且其高昂 成本問題阻礙其推廣應(yīng)用。
[0004] 因此，國內(nèi)外目前還沒有較為理想的適用于非常規(guī)油氣藏開發(fā)的⑶2泡沫壓裂液 體系，這大大限制了此類非常規(guī)油氣藏的開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對非常規(guī)油氣藏開發(fā)的難題以及常規(guī)胍膠泡沫壓裂液、VES泡沫壓裂液存在的 缺點和不足，本發(fā)明結(jié)合了清潔壓裂液和粘VES壓裂液的突出優(yōu)點，應(yīng)用超分子結(jié)構(gòu)流體理 論，研發(fā)相關(guān)的添加劑，解決了稠化劑水溶性、抗溫、抗鹽及與C0 2配伍性等諸多問題，形成 一種超分子聚合物抗高溫清潔壓裂液。將抗高溫清潔壓裂液與C02泡沫壓裂液兩者結(jié)合起 來，形成一種抗高溫清潔二氧化碳泡沫壓裂液。本發(fā)明不但能降低甚至消除壓裂液殘渣，還 能很好地發(fā)揮C0 2泡沫壓裂液的優(yōu)勢，解決非常規(guī)油氣藏壓裂開發(fā)中存在的問題，并顯著提 高壓裂增產(chǎn)效果。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種適用于非常規(guī)油氣藏開發(fā)的抗高溫清潔C02泡沫壓裂液，包括氣相的二氧化 碳和液相的抗高溫清潔，其泡沫質(zhì)量(在給定溫度和壓力下，氣體體積占泡沫體積百分比） 為52~75% ;
[0008]其中，所述的適用于非常規(guī)油氣藏開發(fā)的抗高溫清潔c〇2泡沫壓裂液由0.3~ 0 · 65wt %的稠化劑、0 · 2~0 · 5wt %的粘度增效劑、0 · 2~0 · 3wt %的pH值調(diào)節(jié)劑、0~0 · 2wt % 的高溫穩(wěn)定劑、0.01~0. lwt %的破膠劑和水制備而成；
[0009] 優(yōu)選地，當?shù)貙訙囟葹?0~90°C，所述的稠化劑為0.3~0.45wt%，所述的pH值調(diào) 節(jié)劑為0.2wt%，所述的高溫穩(wěn)定劑為0，所述的粘度增效劑為0.2~0.4wt%，所述的破膠劑 為過硫酸銨，加量為0.01~0.05wt % ;當?shù)貙訙囟葹?0~140 °C時，所述的稠化劑為0.46~ 0.65wt%，所述的pH值調(diào)節(jié)劑為0.3wt%，所述的高溫穩(wěn)定劑為0.1~0.2wt%，所述的粘度 增效劑為0.4~0.5wt%，所述破膠劑為過硫酸銨和膠囊破膠劑兩種，膠囊破膠劑為由膠囊 包裹的過硫酸銨，壓裂施工前期使用膠囊破膠劑，加量從O.Olwt%至O.lwt%逐漸遞增，栗 入地層后在一定壓力和溫度狀況下膠囊破裂，過硫酸銨再產(chǎn)生作用;壓裂施工后期使用過 硫酸銨，加量從〇. 〇 1 wt %至0.1 wt %逐漸遞增，加入后即產(chǎn)生作用。
[0010] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述稠化劑由下列重量百分比的組分制備而成：丙烯 酰胺為25%~30%，乙烯吡咯烷酮為3%~5%，順丁烯二酸為4%~6%，陰離子功能性單體 為5%~7%，引發(fā)劑為0.08%~0.15%，氫氧化鉀為1 %~8%，無機鹽為5%~10%，其余為 水；
[0011] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述陰離子功能性單體為丙烯酸、乙烯基磺酸鈉鹽或 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一種或兩種任意比例的混合。
[0012] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉，其中過硫酸鉀與 亞硫酸氫鈉的質(zhì)量比為4:3。
[0013] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述無機鹽為氯化鈉、氯化鉀中的一種或兩種任意比 例的混合。
[0014] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述粘度增效劑由下列重量百分比的組分制備而成： 陰離子表面活性劑為25~30wt%、乙二醇為5~10wt%，片堿3~5wt%，其余為水；
[0015] 所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、油酸鈉、油酸鉀、十二烷基苯磺酸鈉、 椰油基磺酸鈉中的一種或兩種按1:1的質(zhì)量比混合。
[0016] 所述pH值調(diào)節(jié)劑是由下列重量百分比的組分制備而成:有機酸為15~25wt%，甲 醇為3~5wt%，乙二醇為5~10wt%，其余為水；
[0017] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述的有機酸為乙酸、乳酸、檸檬酸中的一種。
[0018] 所述的高溫穩(wěn)定劑為硫代硫酸鈉和抗壞血酸中的一種。
[0019] 本發(fā)明還提供一種上述的適用于非常規(guī)油氣藏開發(fā)的抗高溫清潔⑶2泡沫壓裂液 的制備方法，包括以下步驟：
[0020] (1)泡沫壓裂液用稠化劑的制備
[0021] 將所述的丙烯酰胺單體、所述的乙烯吡咯烷酮、所述的順丁烯二酸、所述的陰離子 功能性單體和所述的水加入反應(yīng)釜中混合均勻，開始通入氮氣，加入所述氫氧化鉀調(diào)節(jié)反 應(yīng)體系的pH值至8，加入所述無機鹽，對反應(yīng)釜通循環(huán)水，在溫度為23 °C~45 °C下加入所述 引發(fā)劑，并停止通氮氣，反應(yīng)2h~5h后停止通循環(huán)水，通入水蒸氣并在80°C~120°C下保溫 4h~8h，得到膠體狀產(chǎn)物，對膠體進行造粒、干燥、粉碎，即得所述泡沫壓裂液用稠化劑； [0022] (2)泡沫壓裂液用粘度增效劑的制備
[0023]將所述的乙二醇、所述的片堿和所述的水加入反應(yīng)釜中混合均勻，對反應(yīng)釜通循 環(huán)水，并開動攪拌器，在溫度為35°C~40°C下加入所述的陰離子表面活性劑，攪拌2h~3h， 待固體溶解完全，溶液混合均勻后，即得泡沫壓裂液用粘度增效劑；
[0024] (3)泡沫壓裂液用pH值調(diào)節(jié)劑的制備
[0025]將所述的有機酸、所述的甲醇、所述的乙二醇和所述的水加入反應(yīng)釜中，開動攪拌 器攪拌0.5h左右，待溶液混合均勻后，即得泡沫壓裂液用pH值調(diào)節(jié)劑；
[0026] (4)壓裂液制備
[0027] 本發(fā)明提供的抗高溫清潔壓裂液基液的實驗室內(nèi)配制方法如下：
[0028] 在實驗室內(nèi)，按抗高溫清潔壓裂液組分的重量百分比，向攪拌器中加入水，在攪拌 條件下向水中加入所述的pH值調(diào)節(jié)劑、高溫穩(wěn)定劑，混合均勻后，再緩慢加入所述的泡沫壓 裂液用稠化劑，攪拌均勻后，得到抗高溫清潔壓裂液基液。
[0029] 本發(fā)明提供的適用于非常規(guī)油氣藏開發(fā)的抗高溫清潔C02泡沫壓裂液的實驗室內(nèi) 配制方法如下：
[0030] 在實驗室內(nèi)，在攪拌器中，按壓裂液組分的重量百分比向抗高溫清