CN102031103A - 一种co2清洁泡沫压裂液体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田使用的压裂液体系,具体说是一种CO2清洁泡沫压裂液体系,该压裂液体系由下述质量百分数的组分组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.3-0.8%、流变助剂为0.25-0.55%、粘土稳定剂为0.5-3.0%、起泡剂为0.1-0.5%、破胶剂为0.01-0.2%、液态CO2为30.0-80.0%、余量为水。与现有技术相比,本发明涉及的CO2清洁泡沫压裂液体系无需交联剂,起泡性好、稳泡能力高、携砂能力强,而且破胶易控制,破胶后无残渣,破胶液表/界面张力低,对地层伤害小,可用于60-140℃低渗、低压、水敏性储层的压裂改造。
Description
技术领域
本发明涉及油气田使用的压裂液体系,具体说是一种CO2清洁泡沫压裂液体系。
背景技术
CO2泡沫压裂液是泡沫压裂技术的核心内容之一,其优良的性能是确保压裂施工成功的重要保障。CO2泡沫压裂液由CO2和水基交联冻胶组成,pH值在3~4左右。由于常规水基压裂液通常在碱性条件下交联,酸性条件下破胶,因此酸***联是CO2泡沫压裂液的关键技术。目前,国内采用的CO2泡沫压裂液主要由AL-1或AC-8酸***联的羟丙基胍胶(HPG)冻胶和CO2组成,其中AL-1和AC-8是 酸***联剂;从现场应用情况来看,采用AL-1或AC-8交联的CO2泡沫压裂液基本能满足现场压裂施工的要求。但这类酸***联胍胶CO2泡沫压裂液体系由于采用胍胶衍生物作为稠化剂,含有一定量的水不溶物,而且破胶后留有残渣,对支撑裂缝导流能力产生伤害,影响到最终的压裂效果。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足之处,提供一种流变性能好、携砂性能强、无残渣的CO2清洁泡沫压裂液体系。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的,一种CO2清洁泡沫压裂液体系,其特征在于:它由下述质量百分数的组分组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.3-0.8%、流变助剂为0.25-0.55%、粘土稳定剂为0.5-3.0%、起泡剂为0.1-0.5%、破胶剂为0.01-0.2%、液态 CO2 为30.0-80.0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为9-11%、非离子表面活性剂为4.5-5.5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1-3%,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为烷基多糖苷C8-C10;所述的粘土稳定剂为氯化钾KCl;所述的起泡剂为α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
所述的一种CO2清洁泡沫压裂液体系,它的最佳组分是按下述质量百分数组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.55%、流变助剂为0.35%、粘土稳定剂为1.0%、起泡剂为0.2%、破胶剂为0.03%、液态 CO2 为55 .0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为10%、非离子表面活性剂为5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1%,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为烷基多糖苷C8-C10;所述的粘土稳定剂为氯化钾KCl;所述的起泡剂为α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸铵。
所述的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35的使用浓度为9-11%;所述的烷基多糖苷C8-C10的使用浓度为4.5%-5.5%;所述的非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度为1-3%;所述的氯化钾KCl的使用浓度0.5-3.0%;所述的α-烯基磺酸钠AOS的使用浓度为0.2-0.3%。
所述的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35的使用浓度为10%;所述的烷基多糖苷C8-C10的使用浓度为5%;所述的非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度为1%;所述的氯化钾KCl的使用浓度为1.0%;所述的α-烯基磺酸钠AOS的使用浓度为0.2%。
本发明中的化学试剂市场上均有销售。
本发明与现有技术相比具有以下优点:(1)本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系具有起泡性好、泡沫稳定性高、携砂能力强、滤失量低,满足60-140℃储层的压裂施工的要求;(2)本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系中破胶剂全程加入,易控制,且破胶液无残渣;(3)本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系所用的表面活性剂等助剂,在砂岩地层上吸附量小,表面张力低,有助于提高压后破胶液的返排速度和返排率。(4)本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系对低渗低压砂岩气藏岩心的伤害率较低(≤10.0%)。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。
图1是实施例中本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系有效粘度为121mPa.s时耐温抗剪切性能;
图2 是实施例中本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系有效粘度随泡沫质量的变化关系;
图3是实施例中本发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系有效粘度为144mPa.s时耐温抗剪切性能。
具体实施方式
图1-3是本发明的效果评价实验及结果:
由图1可以看出在70℃ 、80℃的使用温度下剪切90min粘度在50mpa.s以上,能够满足现场压裂施工的需要。由图2可以看出,当温度不变的情况下,该压裂液粘度随泡沫质量的增大而增大。当泡沫质量不变的情况下,该压裂液粘度随温度的升高粘度降低。由图3可以看出该配方的清洁泡沫压裂液体系耐温能力较好,可以满足140℃地层压裂施工的需要。
下面通过给出的具体实施例进一步清楚的说明本发明,但不作为对本发明的限定。
实施例1
一种CO2清洁泡沫压裂液体系,它的最佳组分是按下述质量百分数组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.55%、流变助剂为0.35%、粘土稳定剂为1.0%、起泡剂为0.2%、破胶剂为0.03%、液态 CO2 为55 .0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为10%、非离子表面活性剂为5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1%,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为使用浓度为10%的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为使用浓度为5%的烷基多糖苷C8-C10;非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度为1%,所述的粘土稳定剂为使用浓度为1.0%的氯化钾KCl;所述的起泡剂为使用浓度为0.2%的α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸铵。
取429g水加入1000mL容积的混调器中,加入10g使用浓度为1.0%的KCl,搅拌数分钟溶解后,再缓慢加入5.5g水溶性疏水缔合聚合物,在3000-6000转/min下搅拌5min,溶解增粘,然后加入2g 使用浓度为0.2%的α-烯基磺酸钠AOS,待溶解完后,加入3.5g流变助剂,得混合物,即为压裂液;20min后,采用Haake RS6000旋转流变仪在170s-1下测得压裂液的粘度为121mPa.s,耐温抗剪切性能如图1所示;然后在上述压裂液混入 0.3 g过硫酸铵和550mL液态 CO2 即得发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系。密闭条件下破胶,破胶时间120min,破胶液粘度3.21mPa.s;采用离心法测定破胶液的残渣含量,检测不出,无残渣。采用K100全自动张力仪测定了清洁压裂液破胶液的表/界面张力,结果表面张力为22.82mN/m,界面张力为0.53mN/m。采用大型泡沫循环回路,测试CO2清洁泡沫压裂液的流变特性,实验条件为:温度40、50、60、80℃,压力20MPa,CO2泡沫质量25%、55%、75%,剪切速率170s-1,实验结果见图2。
实施例2
一种CO2清洁泡沫压裂液体系,它的组分是按下述质量百分数组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.3%、流变助剂为0.25%、粘土稳定剂为0.5%、起泡剂为0.1%、破胶剂为0.01%、液态 CO2 为30.0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为9%、非离子表面活性剂为4.5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1.1%,,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为使用浓度为9%的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为使用浓度为4.5%的烷基多糖苷C8-C10;非离子氟碳表面活性剂FCN-18使用浓度为1.1%,所述的粘土稳定剂为使用浓度为0.5 %的氯化钾KCl;所述的起泡剂为使用浓度为0.25%的α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸钾。
取688g水加入1000mL容积的混调器中,加入5g使用浓度为0.5%的KCl,搅拌数分钟溶解后,再缓慢加入3g水溶性疏水缔合聚合物,在3000-6000转/min下搅拌5min,溶解增粘,然后加入1g 使用浓度为0.25%的α-烯基磺酸钠AOS,待溶解完后,加入2.5g流变助剂,得混合物,即为压裂液;然后在上述压裂液混入 0.1 g过硫酸钾和300mL液态 CO2 即得发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系。
实施例3
一种CO2清洁泡沫压裂液体系,它的组分是按下述质量百分数组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.8%、流变助剂为0.55%、粘土稳定剂为3.0%、起泡剂为0.5%、破胶剂为0.2%、液态 CO2 为80.0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为11%、非离子表面活性剂为5.5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为3%,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为使用浓度为11%的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为使用浓度为5.5%的烷基多糖苷C8-C10、非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度为3%;所述的粘土稳定剂为使用浓度为3.0 %的氯化钾KCl;所述的起泡剂为使用浓度为0.3%的α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为胶囊破胶剂。胶囊破胶剂由过硫酸铵包裹而成。
取150g水加入1000mL容积的混调器中,加入30g使用浓度为3.0%的KCl,搅拌数分钟溶解后,再缓慢加入8g水溶性疏水缔合聚合物,在3000-6000转/min下搅拌5min,溶解增粘,然后加入5g 使用浓度为0.3%的α-烯基磺酸钠AOS,待溶解完后,加入5.5g流变助剂,得混合物,即为压裂液;然后在上述压裂液混入2 g胶囊破胶剂和800mL液态 CO2 即得发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系。
实施例4
一种CO2清洁泡沫压裂液体系,它的组分是按下述质量百分数组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.8%、流变助剂为0.4%、粘土稳定剂为1.0%、起泡剂为0.2%、破胶剂为0.02%、液态 CO2 为55 .0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为10%、非离子表面活性剂为5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1%,,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为使用浓度为10%的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为使用浓度为5%的烷基多糖苷C8-C10、非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度为1%,;所述的粘土稳定剂为使用浓度为1.0%的氯化钾KCl;所述的起泡剂为使用浓度为0.2%的α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸铵。
取426g水加入1000mL容积的混调器中,加入10g使用浓度为1.0%的KCl,搅拌数分钟溶解后,再缓慢加入8g水溶性疏水缔合聚合物,在3000-6000转/min下搅拌5min,溶解增粘,然后加入2g 使用浓度为0.2%的α-烯基磺酸钠AOS,待溶解完后,加入4g流变助剂,得混合物,即为压裂液;20min后,采用Haake RS6000旋转流变仪在170s-1下测得压裂液的粘度为144mPa.s,耐温抗剪切性能如图3所示;然后在上述压裂液混入 0.2 g过硫酸铵和550mL液态 CO2 即得发明一种CO2清洁泡沫压裂液体系。
采用大型泡沫循环回路,测试140℃、20MPa、泡沫质量55.0%时CO2清洁泡沫压裂液的有效粘度为63mPa.s,满足压裂携砂的要求。
实施例5
采用本发明实施例1中的一种CO2清洁泡沫压裂液体系,在延长气田某井山2层进行了应用。该井山2段2621.2-2627.6m(有效厚度6.1m),渗透率0.2×10-3μm2、孔隙度7.7%、含气饱和度61.6%,射孔段2622.0-2626.0m(射开4.0m),射孔后无显示。该井于2009年7月用胍胶压裂液压裂,压后无阻流量为2.1×104m3/d。于2010年7月对该井段采用实施例1中的一种CO2清洁泡沫压裂液体系进行CO2清洁泡沫重复压裂,泵入压裂液61.0m3、液态CO2 106.8m3,平均泡沫质量63.6%,加入CarboLite®陶粒12.5m3。压后压裂液返排率119.6%,采用一点法求产,无阻流量为9.8952×104m3/d。该井用CO2清洁泡沫压裂液体系压裂较之前用胍胶压裂液压裂增产3.6倍,增产效果十分明显。
上述实施例中的化学试剂市场上均有销售。
Claims (4)
1.一种CO2清洁泡沫压裂液体系,其特征在于:它由下述质量百分数的组分组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.3-0.8%、流变助剂为0.25-0.55%、粘土稳定剂为0.5-3.0%、起泡剂为0.1-0.5%、破胶剂为0.01-0.2%、液态 CO2 为30.0-80.0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为9-11%、非离子表面活性剂为4.5-5.5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1-3%,余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为烷基多糖苷C8-C10;所述的粘土稳定剂为氯化钾KCl;所述的起泡剂为α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种CO2清洁泡沫压裂液体系,其特征在于:它由下述质量百分数的组分组成:水溶性疏水缔合聚合物为0.55%、流变助剂为0.35%、粘土稳定剂为1.0%、起泡剂为0.2%、破胶剂为0.03%、液态 CO2 为55.0%、余量为水,所述的水溶性疏水缔合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙基-烷基苯基醚单体、引发剂组成,具体合成方法及比例参见中国专利CN200510022249.3;所述的流变助剂由下述质量百分数的组分组成:两性离子表面活性剂为10%、非离子表面活性剂为5%,非离子氟碳表面活性剂FCN-18为1%;余量为水,其中所述的两性离子表面活性剂为椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35、非离子表面活性剂为烷基多糖苷C8-C10;非离子氟碳表面活性剂为FCN-18;所述的粘土稳定剂为氯化钾KCl;所述的起泡剂为α-烯基磺酸钠AOS;所述的破胶剂为过硫酸铵 。
3.根据权利要求1所述的一种CO2清洁泡沫压裂液体系,其特征是:所述的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35的使用浓度为9-11%;所述的烷基多糖苷C8-C10的使用浓度为4.5%-5.5%;所述的非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度1-3%;所述的氯化钾KCl的使用浓度0.5-3.0%;所述的α-烯基磺酸钠AOS的使用浓度为0.2-0.3%。
4.根据权利要求1所述的一种CO2清洁泡沫压裂液体系,其特征是:所述的椰油酰基丙基甜菜碱CAB-35的使用浓度为10%;所述的烷基多糖苷C8-C10的使用浓度为5%;所述的非离子氟碳表面活性剂FCN-18的使用浓度为1%;所述的氯化钾KCl的使用浓度为1.0%;所述的α-烯基磺酸钠AOS的使用浓度为0.2%。
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