一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系及其用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系及其用途。該壓裂液體系含有：0.1%~5%的提粘劑、0.3%~6.5%的調(diào)理劑、其余組分為超臨界二氧化碳。本發(fā)明提供的超臨界二氧化碳壓裂液體系可用于油田壓裂，在應(yīng)用現(xiàn)場將各組分按一定質(zhì)量百分比混合后，攜帶支撐劑一起泵入地層。本發(fā)明提供的壓裂液體系具有攜砂性能好、易返排、無殘渣、無水相、完全消除水鎖水敏傷害、有效降低原油粘度、有效抑制粘土膨脹、改善儲層滲透率、大幅節(jié)約水資源等特點，可實現(xiàn)高效環(huán)保綠色施工的目的。
【專利說明】一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系及其用途【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系及其用途。該壓裂液體系可用于油田壓裂。
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂作為油氣藏的主要增產(chǎn)、增注措施已經(jīng)得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，壓裂液是壓裂技術(shù)的重要組成部分。目前，國內(nèi)外最常使用的壓裂液為水基壓裂液，已取得良好的增產(chǎn)效果。但這些壓裂液體系存在缺點，比如壓裂液破膠不完全，而且破膠后殘渣將殘留在裂縫內(nèi)，殘留在裂縫中的聚合物將嚴(yán)重地降低支撐劑填充層的滲透率，從而傷害產(chǎn)層，導(dǎo)致壓裂效果變差。
[0003]另外，對于水敏、水鎖地層，傳統(tǒng)的水基壓裂液體系已不再適用。
[0004]目前，溫室效應(yīng)嚴(yán)重，二氧化碳是很強(qiáng)的溫室氣體，利用二氧化碳壓裂既可以節(jié)約有限的水資源，又可以減少大氣中二氧化碳，并且二氧化碳進(jìn)入油藏中，可以降低原油粘度，利于原油的開米。
[0005]在這種情況下，研究一種基于二氧化碳的壓裂液是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系及其用途。該壓裂液體系具有攜砂性能好、易返排、無水相、無殘留、無水敏水鎖傷害等特點，且具有深穿透性，有效溝通天然裂縫并可解除近井地帶污染，有效期長。它是可用于低滲、水敏、水鎖地層的壓裂液體系。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于，該壓裂液體系包含下述質(zhì)量百分比的組分:0.1%_5%提粘劑、0.3%-6.5%調(diào)理劑、其余組分為超
臨界二氧化碳。
[0008]所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，由甘油與高級脂肪酸化合而成，高級脂肪酸為軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、桐油酸、亞麻酸、蓖麻醇酸中的幾種的組合。
[0009]所述的調(diào)理劑是飽和脂肪環(huán)烴和小分子鹵代烷烴的組合。
[0010]所述的超臨界二氧化碳是處于溫度高于31.3°C、壓力高于7.38MPa條件下。
[0011]所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系的室內(nèi)制備方法，包括如下步驟: 將二氧化碳加熱加壓，使溫度高于31.3°C，壓力高于7.38MPa，此時二氧化碳處于超臨
界狀態(tài)；通過密閉注入系統(tǒng)，取配方量的超臨界二氧化碳，將配方量的提粘劑、調(diào)理劑，加入到超臨界二氧化碳中，充分?jǐn)嚢枞芙馀渲瞥沙R界二氧化碳壓裂液體系。
[0012]所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，由甘油與高級脂肪酸化合而成，甘油與高級脂肪酸化合的摩爾比為1:1或1:2或1:3。
[0013]所述的飽和脂肪環(huán)烴為環(huán)己烷、環(huán)庚烷或二環(huán)癸烷中的一種或幾種的組合，小分子鹵代烷烴為四氯甲烷或二氟二氯甲烷中的一種或幾種的組合。[0014]所述的超臨界二氧化碳壓裂液體系粘度值可調(diào)，可以根據(jù)提粘劑、調(diào)理劑的加量進(jìn)行調(diào)控。
[0015]所述的超臨界二氧化碳壓裂液體系能攜帶支撐劑進(jìn)入地層形成支撐裂縫，平均砂比達(dá)3.5%ο
[0016]所述的超臨界二氧化碳壓裂液體系無水相，能實現(xiàn)無水壓裂。
[0017]上述所涉及的化學(xué)試劑市場上均有銷售。 [0018]本發(fā)明超臨界二氧化碳壓裂液體系具有以下優(yōu)良效果:
(I)本發(fā)明超臨界二氧化碳壓裂液體系粘度值可調(diào)，可以根據(jù)提粘劑、調(diào)理劑的加量進(jìn)行調(diào)控。
[0019](2)本發(fā)明超臨界二氧化碳壓裂液體系攜砂性能良好，能攜帶支撐劑進(jìn)入地層形成支撐裂縫，平均砂比達(dá)3.5%。
[0020](3)本發(fā)明壓裂液與地層水接觸后，可形成弱酸性液體，對地層滲透率有改善作用，提高地層滲透率而增產(chǎn)。
[0021](4)本發(fā)明壓裂液與地層原油接觸后，可降低原油粘度，利于原油開采。
[0022](5)本發(fā)明壓裂液主要成分為二氧化碳，無水相，實現(xiàn)無水壓裂，完全無水鎖水敏傷害。
[0023](6)本發(fā)明壓裂液體系可有效節(jié)約施工時間，降低工作強(qiáng)度，無需提前配液，可實現(xiàn)連續(xù)混配壓裂。
[0024](7)本發(fā)明壓裂液主要成分為二氧化碳，進(jìn)入地層氣化后易返排。
[0025](8)可大幅節(jié)約有限的水資源，該壓裂液返排無液體殘留，可實現(xiàn)高效環(huán)保綠色施工的目的。
[0026]下面結(jié)合實施例及實施例附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1實施例1中的超臨界二氧化碳壓裂液體系室內(nèi)耐溫耐剪切測試曲線；
圖2實施例2中的超臨界二氧化碳壓裂液體系室內(nèi)耐溫耐剪切測試曲線；
圖3實施例3中的超臨界二氧化碳壓裂液體系室內(nèi)耐溫耐剪切測試曲線；
圖4實施例4中的某氣井CO2干法加砂壓裂現(xiàn)場施工曲線。
【具體實施方式】
[0028]實施例1
室內(nèi)將二氧化碳加溫至62°C，壓力升至20MPa。取為5%提粘劑、6.5%調(diào)理劑通過密閉注入設(shè)備添加至88.5% 二氧化碳中，攪拌溶解配制成超臨界二氧化碳壓裂液體系。該體系經(jīng)耐溫耐剪切測試，粘度在9-12mPa.s內(nèi)波動，見附圖1。
[0029]上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，它是由甘油與高級脂肪酸按摩爾比1:3的比例化合而成，高級脂肪酸是軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸的組合，摩爾比為1.5:1:2:0.5。所述的調(diào)理劑是環(huán)己烷和四氯甲烷的組合，摩爾比為1:1。
[0030]實施例2室內(nèi)將二氧化碳加溫至63 °C，壓力升至20MPa。取0.1%提粘劑、0.3%調(diào)理劑通過密閉注入設(shè)備添加至99.6% 二氧化碳中，攪拌溶解配制成超臨界二氧化碳壓裂液體系。該體系經(jīng)耐溫耐剪切測試，粘度值在4-8mPa.s內(nèi)波動，見附圖2。
[0031]上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，它是由甘油與高級脂肪酸按摩爾比1:2的比例化合而成，高級脂肪酸是軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞麻酸的組合，摩爾比為1:1:1: 0.2。所述的調(diào)理劑是環(huán)庚烷、四氯甲烷、二氟二氯甲烷的組合，摩爾比為1:1:1。
[0032]實施例3 室內(nèi)將二氧化碳加溫至63°C，壓力升至20MPa。取2%提粘劑、2%調(diào)理劑通過密閉注入設(shè)備添加至96% 二氧化碳中，攪拌溶解配制成超臨界二氧化碳壓裂液體系。該體系經(jīng)耐溫耐剪切測試，粘度值在6-10mPa.s內(nèi)波動，見附圖3。
[0033]上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，它是由甘油與高級脂肪酸按摩爾比1:1的比例化合而成，高級脂肪酸是軟脂酸、油酸、亞油酸、蓖麻醇酸的組合，摩爾比為1:1:1:10。所述的調(diào)理劑是環(huán)己烷、二環(huán)癸烷、四氯甲烷、二氟二氯甲烷的組合,摩爾比為
[0034]實施例4
國內(nèi)某低壓、低孔、低滲氣田氣井，氣層溫度105°C，存在強(qiáng)水敏、水鎖效應(yīng)。在該井開展我國第一口 “C02干法加砂壓裂”現(xiàn)場試驗。
[0035]壓裂作業(yè)開始后，先向氣井地層內(nèi)中泵注二氧化碳，待壓力穩(wěn)定后，以一定比例加入提粘劑和調(diào)理劑，使二氧化碳、提粘劑、調(diào)理劑充分混合，其中提粘劑、調(diào)理劑和二氧化碳的質(zhì)量百分比為2:1:97。待注入液量達(dá)到120m3時，啟動混砂裝置，持續(xù)加入陶粒支撐劑。壓裂施工排量2.0~4.0mVmin,平均砂比3.5%，累計加入支撐劑2.8m3。整個施工過程順利，實現(xiàn)了無水壓裂。施工曲線見附圖4。
[0036]壓后關(guān)井23小時返排，48小時后點火。求產(chǎn)測試結(jié)果，無阻流量達(dá)到2.7X104m3/d，與鄰井相比取得了明顯的增產(chǎn)效果。
[0037]上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，它是由甘油與高級脂肪酸按摩爾比1:3的比例化合而成，高級脂肪酸是硬脂酸、油酸、亞油酸、桐油酸的組合，摩爾比為1: 1: 1:10。所述的調(diào)理劑是環(huán)己烷、二環(huán)癸烷、四氯甲烷、二氟二氯甲烷的組合，摩爾比為
[0038]本發(fā)明將超臨界二氧化碳與一些添加劑混合組成壓裂液體系。這種壓裂液的優(yōu)點有:一是在地層中，二氧化碳與地層水作用可形成弱酸性液體，對地層滲透率有改善作用，提高地層滲透率而增產(chǎn)。二是在地層中，二氧化碳與原油作用并融入原油中，可使原油粘度降低，有利于原油的開采。三是壓裂液體系無水相，實現(xiàn)無水壓裂，完全消除水相對儲層產(chǎn)生的水敏、水鎖傷害。四是超臨界二氧化碳的壓裂液具有攜砂性能好、有效抑制粘土膨脹、易返排等特點；可有效攜帶支撐劑進(jìn)入地層，形成具有一定導(dǎo)流能力的支撐裂縫。五是可大幅節(jié)約有限的水資源。六是該壓裂液體系可有效節(jié)約施工時間，降低工作強(qiáng)度，無需提前配液，可實現(xiàn)連續(xù)混配壓裂。七是該壓裂液返排無液體殘留，可實現(xiàn)高效環(huán)保綠色施工的目的。
[0039]本實施例沒有詳細(xì)敘述的工藝屬本行業(yè)的公知常用手段，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于，該壓裂液體系包含下述質(zhì)量百分比的組分:0.1%-5%提粘劑、0.3%-6.5%調(diào)理劑、其余組分為超臨界二氧化碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，由甘油與高級脂肪酸化合而成，高級脂肪酸為軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、桐油酸、亞麻酸、蓖麻醇酸中的幾種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的調(diào)理劑是飽和脂肪環(huán)烴和小分子鹵代烷烴的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的超臨界二氧化碳是處于溫度高于31.3°C、壓力高于7.38MPa條件下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系的室內(nèi)制備方法，包括如下步驟: 將二氧化碳加熱加壓，使溫度高于31.3°C，壓力高于7.38MPa，此時二氧化碳處于超臨界狀態(tài)；通過密閉注入系統(tǒng)，取配方量的超臨界二氧化碳，將配方量的提粘劑、調(diào)理劑，加入到超臨界二氧化碳中，充分?jǐn)嚢枞芙馀渲瞥沙R界二氧化碳壓裂液體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的提粘劑為高級脂肪酸脂，由甘油與高級脂肪酸化合而成，甘油與高級脂肪酸化合的摩爾比為1:1或1:2或1:3。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的飽和脂肪環(huán)烴為環(huán)己烷、環(huán)庚烷或二環(huán)癸烷中的一種或幾種的組合，小分子鹵代烷烴為四氯甲烷或二氟二氯甲烷中的一種或幾種的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的超臨界二氧化碳壓裂液體系粘度值可調(diào)，可以根據(jù)提粘劑、調(diào)理劑的加量進(jìn)行調(diào)控。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的超臨界二氧化碳壓裂液體系能攜帶支撐劑進(jìn)入地層形成支撐裂縫，平均砂比達(dá)3.5%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的壓裂液體系，其特征在于:所述的超臨界二氧化碳壓裂液體系無水相，能實現(xiàn)無水壓裂。
【文檔編號】E21B43/26GK103540308SQ201310515621
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】宋振云, 張勁, 李勇, 吳沖, 汪小宇, 孟思煒, 李志航, 王所良, 周然, 楊發(fā), 蘇偉東, 文果, 陳迎花, 王玉功, 李童, 金娜 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司, 中國石油大學(xué)(北京)