本發(fā)明屬于油氣儲(chǔ)層壓裂增產(chǎn)用壓裂液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可循環(huán)利用的co2響應(yīng)型清潔壓裂液。

背景技術(shù)：

隨著油氣工業(yè)的發(fā)展，非常規(guī)氣藏(致密砂巖氣、煤層氣、頁巖氣)已成為全球低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新趨勢，其勘探與開發(fā)已逐漸走向了規(guī)?；?。我國已探明石油儲(chǔ)量中，低滲油田占有四分之一以上的份額，隨著大部分油田進(jìn)入高含水其，開發(fā)難度起來越大，開發(fā)好此類油氣田對(duì)維持我國石油能源穩(wěn)定具有重要意義。

壓裂技術(shù)已經(jīng)作為常規(guī)油氣田增產(chǎn)增注技術(shù)廣泛應(yīng)用。壓裂液是壓裂施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，素有壓裂“血液”之稱，目前使用最廣泛的是滑溜水壓裂液和胍膠壓裂液?；锼畨毫岩赫扯鹊?，攜砂能力有限；胍膠壓裂液對(duì)地層傷害大。清潔壓裂液因其分子結(jié)構(gòu)簡單、溶解性好、對(duì)地層傷害小、破膠性能佳等一系列優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際開采油氣時(shí)性能表現(xiàn)優(yōu)秀，因此受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注并開始逐步應(yīng)用。但由于非常規(guī)油氣藏的井深、水平段長，對(duì)壓裂液和水資源需求量大，且壓裂施工后產(chǎn)生的返排液不僅處理成本高，外排嚴(yán)重污染環(huán)境。且滑溜水壓裂液和胍膠壓裂液其破膠后分子結(jié)構(gòu)均發(fā)生改變或被破壞，要實(shí)現(xiàn)其返排液重復(fù)利用則需經(jīng)過大量繁瑣的化學(xué)和物理處理或重新加入大量主劑。因此，如何能高效利用這些大量的返排液是目前非常規(guī)油氣藏高效壓裂開發(fā)普遍面臨的一個(gè)難題。無論是從成本還是從環(huán)保考慮，返排液重復(fù)利用都是油氣田工業(yè)發(fā)展的未來趨勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種油氣田可循環(huán)利用co2響應(yīng)型清潔壓裂液及其應(yīng)用，能解決油氣儲(chǔ)層壓裂改造中傳統(tǒng)壓裂液存在的破膠不徹底，對(duì)儲(chǔ)層傷害大，返排液污染嚴(yán)重等問題，同時(shí)可以通過通入co2氣體實(shí)現(xiàn)返排液修復(fù)再利用。

本發(fā)明所提供的油田用清潔壓裂液，是通過通入co2氣體進(jìn)行成膠，并通過惰性氣體進(jìn)行破膠；

所述的惰性氣體，優(yōu)選為氮?dú)?，空氣或氬氣?/p>

上述的清潔壓裂液，其一種具體的質(zhì)量百分比組成如下：

1-6％的叔胺類表面活性劑、

0.1-0.6％的助劑，

余量為水；

其中，叔胺類表面活性劑和助劑的質(zhì)量比優(yōu)選為10：1。

其中，1％-2％的叔胺表面活性劑濃度適合于溫度小于50℃的地層；

2％-4％的叔胺表面活性劑濃度適合于溫度在50-80℃的地層；

4％-6％的叔胺表面活性劑濃度適合于溫度在80-95℃的地層。

所述叔胺類表面活性劑為軟脂酸酰胺丙基二甲胺、硬脂酸酰胺丙基二甲胺、油酸酰胺丙基二甲胺、芥酸酰胺丙基二甲胺、山崳酸酰胺丙基二甲胺中的任一種或幾種。

所述助劑為水楊酸鈉、順丁烯二酸、鄰苯二甲酸、十二烷基磺酸鈉對(duì)甲苯磺酸鈉和苯甲酸鈉其中任一種或幾種。

本發(fā)明的清潔壓裂液的使用方法如下：

1)將叔胺類表面活性劑和助劑加入到水中進(jìn)行攪拌得到水溶液

2)向水溶液中通入co2氣體1-2分鐘，密封靜置得清潔壓裂液。

本發(fā)明的清潔壓裂液的循環(huán)使用方法，是向已通入了co2氣體的清潔壓裂液體系中再次通入惰性氣體來恢復(fù)體系的粘彈性。

本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果：

1)采用本發(fā)明的油氣田油氣井循環(huán)利用co2響應(yīng)型清潔壓裂液時(shí)，成膠比較容易，破膠方法簡單且徹底，易返排且易實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)利用；

2)所用引發(fā)劑均為無毒無害氣體，方便、廉價(jià)、易得；

3)既解決了傳統(tǒng)壓裂液的破膠不徹底和對(duì)儲(chǔ)層傷害大等危害，同時(shí)也解決了清潔壓裂液成本高，返排液污染嚴(yán)重等問題；

4)節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)資源開采和環(huán)境保護(hù)兩不誤。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1所用co2響應(yīng)型硬脂酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系剪切粘度隨剪切速率的變化結(jié)果圖；

圖2為實(shí)施例1所用co2響應(yīng)型硬脂酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液重復(fù)通入co2和氮?dú)夂篌w系粘度的變化結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例來詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是這些實(shí)施例不以任何方式限定本發(fā)明的范圍。除非另有說明，下文實(shí)施例中的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，基于所述co2響應(yīng)型壓裂液體系的總重。

實(shí)施例1：適用于中溫儲(chǔ)層的3％硬脂酸酰胺丙基二甲胺/對(duì)甲苯磺酸鈉體系

co2響應(yīng)型硬脂酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的制備：

首先稱取白色固體硬脂酸酰胺丙基二甲胺3克，對(duì)甲苯磺酸鈉0.3克，攪拌情況下加入到裝有96.7克水的燒杯中，在40℃下攪拌10分鐘，靜置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的硬脂酸酰胺丙基二甲胺表面活性劑水溶液，體系粘度約為18mpa·s。隨后再向上述體系中通入co2氣體1-2分鐘，密封靜置得3％的co2響應(yīng)型硬脂酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系。

co2響應(yīng)型硬脂酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的流變性能實(shí)驗(yàn)

1.室溫條件下：所配制的co2響應(yīng)型叔胺類清潔壓裂液溶液100ml，采用哈克流變儀中開放的同軸圓桶模塊測試了體系室溫條件下的剪切粘度隨剪切速率0.1-600s^-1的變化規(guī)律及體系粘彈性模量隨振蕩頻率(0.01-10hz)的變化規(guī)律。通過剪切粘度外推出體系零剪切粘度為300pa·s以上。模量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在測試頻率范圍內(nèi)，體系彈性模量一直大于粘性模量，說明體系具有很好的粘彈性，可利用彈性攜砂。

2.高溫高壓條件下：采用哈克流變儀中高溫高壓模塊，在70℃、170s^-1剪切且有3兆帕co2壓力條件下測試體系的剪切粘度隨著時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果顯示體系在剪切2個(gè)小時(shí)后，粘度仍然在50mpa·s以上。

co2響應(yīng)型硬脂酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的co2響應(yīng)性及循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)

所配制的co2響應(yīng)型叔胺類清潔壓裂液溶液50ml，在實(shí)驗(yàn)室條件下通入空氣或者氮?dú)?5分鐘后破膠，體系變?yōu)榘咨鞚嵋呵艺扯容^低。使用哈克流變儀測試破膠后體系粘度為15mpa·s。隨后再次通入co2氣體，兩鐘內(nèi)體系變?yōu)闊o色澄清的高粘性流體，使用哈克流變儀測試體系零剪切粘度仍能達(dá)到200pa·s以上。如此重復(fù)3次，仍能得到與第一次的粘度相近的粘度值。

由此可見體系具有良好的co2響應(yīng)性能且有適用于中溫儲(chǔ)層優(yōu)越的循環(huán)利用潛力。

實(shí)施例2：適用于中高溫儲(chǔ)層的5％芥酸酰胺丙基二甲胺/順丁烯二酸體系

co2響應(yīng)型芥酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的制備：

首先稱取白色塊狀固體芥酸酰胺丙基二甲胺5克，順丁烯二酸0.5克，攪拌情況下加入到94.5克水中，在40℃下攪拌10分鐘，靜置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的芥酸酰胺丙基二甲胺水溶液，體系粘度約為19mpa·s。隨后再向上述體系中通入co2氣體1-2分鐘，密封靜置得5％的co2響應(yīng)型芥酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系。

co2響應(yīng)型芥酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的流變性能實(shí)驗(yàn)

1.室溫條件下：所配制的co2響應(yīng)型芥酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液溶液100ml，采用哈克流變儀中開放的同軸圓桶模塊測試了體系室溫條件下的剪切粘度隨剪切速率0.1-600s^-1的變化規(guī)律及體系粘彈性模量隨振蕩頻率(0.01-10hz)的變化規(guī)律。通過剪切粘度外推出體系零剪切粘度為1800pa·s以上。模量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在測試頻率范圍內(nèi)，體系彈性模量一直大于粘性模量，說明體系具有很好的粘彈性，可利用彈性攜砂。

2.高溫高壓條件下：采用哈克流變儀中高溫高壓模塊，在85℃、170s^-1剪切且有3兆帕co2壓力條件下測試體系的剪切粘度隨著時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果顯示體系在剪切2個(gè)小時(shí)后，粘度仍然在45mpa·s以上。

co2響應(yīng)性及循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)：

所配制的co2響應(yīng)型叔胺類清潔壓裂液溶液50ml，在實(shí)驗(yàn)室條件下通入空氣或者氮?dú)?5分鐘后破膠，體系變?yōu)榘咨鞚嵋呵艺扯容^低。使用哈克流變儀測試破膠后體系粘度為14mpa·s。隨后再次通入co2氣體，兩鐘后體系變澄清且粘度很高，使用哈克流變儀測試體系零剪切粘度仍能達(dá)到1800pa·s以上。如此重復(fù)3次，仍能得到與第一次的粘度相近的值。

由此可見體系具有良好的co2響應(yīng)性能且有適用于中高溫儲(chǔ)層的優(yōu)越的循環(huán)利用潛力。

實(shí)施例3：適用于低溫儲(chǔ)層的2％油酸酰胺丙基二甲胺/水楊酸鈉體系

co2響應(yīng)型油酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的制備：

首先稱取黃色油狀油酸酰胺丙基二甲胺2克，水楊酸鈉0.2克，攪拌情況下加入到裝有97.8克水的大燒杯中，在40℃下攪拌10分鐘，靜置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的油酸酰胺丙基二甲胺水溶液，體系呈淡黃色且粘度約為9mpa·s。隨后再向上述體系中通入co2氣體1-2分鐘，密封靜置得2％的co2響應(yīng)型油酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系。

co2響應(yīng)型油酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的流變性能實(shí)驗(yàn)

1.室溫條件下：取所配制的co2響應(yīng)型油酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液溶液50ml，采用哈克流變儀中開放的同軸圓桶模塊測試了體系室溫條件下的剪切粘度隨剪切速率0.1-600s^-1的變化規(guī)律及體系粘彈性模量隨振蕩頻率(0.01-10hz)的變化規(guī)律。通過剪切粘度外推出體系零剪切粘度為1800pa·s以上。模量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在測試頻率范圍內(nèi)，體系彈性模量一直大于粘性模量，說明體系具有很好的粘彈性，可利用彈性攜砂。

2.高溫高壓條件下：采用哈克流變儀中高溫高壓模塊，在85℃、170s^-1剪切且有3兆帕co2壓力條件下測試體系的剪切粘度隨著時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果顯示體系在剪切2個(gè)小時(shí)后，粘度仍然在45mpa·s以上。

co2響應(yīng)型油酸酰胺丙基二甲胺清潔壓裂液體系的co2響應(yīng)性及循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)：

所配制的co2響應(yīng)型叔胺類清潔壓裂液溶液50ml，在實(shí)驗(yàn)室條件下通入空氣或者氮?dú)?5分鐘后破膠，體系變?yōu)辄S色混濁液且粘度較低。使用哈克流變儀測試破膠后體系粘度為11mpa·s。隨后再次通入co2氣體，兩鐘后體系變淡黃色澄清的高粘流體，使用哈克流變儀測試體系零剪切粘度仍能達(dá)到50pa·s以上。如此重復(fù)3次，仍能得到與第一次的粘度相近的值。

上述結(jié)果表明本發(fā)明提供的體系具有良好的co2響應(yīng)性能且有適用于低溫儲(chǔ)層的優(yōu)越的循環(huán)利用潛力。