CN112761608B - 压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，包括：（1）配制自生气压裂液；（2）使用自生气压裂液携砂进行压裂施工；（3）裂缝形成后，依据目的层温度和生气剂反应速率设计反应时间进行关井闷井，对油藏进行浸泡，待自生气压裂液全部反应并在裂缝扩展面上充分渗吸；（4）开井返排剩余压裂液，开始正常采油生产。所述自生气压裂液通过向水基压裂液中添加2.5%‑77%的生气剂、0.05%‑0.1%的防垢剂配制而成。所述生气剂为能够与水反应生成气体的水溶性化合物。所述防垢剂为乙二胺四乙酸、聚丙烯酸钠或马来酸‑丙烯酸共聚物。本发明在提高页岩油采收率的同时降低压裂液返排量，产气速度可控，化学剂利用充分，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发领域中提高页岩油采收率的方法，特别是涉及压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法。
背景技术
随着我国常规油气资源的不断消耗，在加大油气资源勘探力度的背景下，非常规油气资源成为目前常规油气的重要补充，非常规油气中很重要的一种即为页岩油(liquidrich shale)。我国的页岩油可采资源量位居全球第三，为322×108桶，仅次于美国、俄罗斯。得益于长水平井多段压裂技术的成熟，美国已经对页岩油资源进行了规模化开发并借此成为了原油净出口国。根据美国现有的页岩油开发经验，其页岩油藏生产周期都短于10年，采收率在2％到10％之间。由于页岩油天然储集物性的特征，其开发初期的产量递减较为剧烈，通常产量在生产的前两年内降至最初的10％。在初期的快速递减结束后，还需投入数次重复压裂以部分恢复产能。所以提高页岩油压裂或重复压裂对油藏的开采效率是目前重要的攻关方向，也是我国重要的技术储备。
现有页岩油提高采收率方法研究集中于注气、注水、注表面活性剂吞吐以及原位微生物手段。但是由于页岩的基质渗透率过低，注入困难，不能实现传统提高采收率方法中的驱替形式。所以结合压裂施工的提高采收率技术是解决注入困难与施工成本的高效益选择。
原位CO2提高采收率是以化学剂在油藏中生成CO2，以运输和注入化学剂代替气态CO2，解决注CO2的部分问题。原位CO2技术就是众多提高采收率方法中较容易与压裂施工结合的技术，衍生出了不同的压裂液体系。单液法是指生气段塞具有单独生成CO2的能力，这种体系多为单一化学剂在地层温度热解或者缓释酸为主。双液法是指先后或多次交替注入两种化学剂段塞，两个段塞的主化学剂单独在油藏条件下不会生成CO2，在两个段塞混合后会生成CO2并且放热。目前涉及原位CO2的压裂液研发多基于双液法思路提出，如“一种自生能型清洁压裂液及其制备方法”(CN108531160A)使用的碳酸盐与水杨酸体系，“一种低腐蚀自生气增能压裂液及其制备方法”(CN111100624A)使用的尿素、亚硝酸钠与盐酸体系。双液法涉及多段塞注入，增加了压裂施工的复杂程度，并且生气反应会产生对提高采收率无效的盐，导致了投入化学剂的浪费，对控制施工成本有负面影响。
发明内容
本发明的目的在于提供压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，该方法原理可靠，操作简便，易于和压裂施工结合，注入后反应掉水基压裂液中的水，提高采收率效果强，产气速度可控，化学剂利用充分，具有广阔的市场应用前景。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
本发明综合增强渗吸和注气提高页岩油采收率的原理，具有生气能力可调，反应速率可调，可以消耗水基压裂液的水并在地面条件不反应，在提高页岩油采收率的同时降低压裂液的返排量，减少压裂液返排过程中的支撑剂返排。
压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，依次包括以下步骤：
(1)配制自生气压裂液；
(2)使用自生气压裂液携砂进行压裂施工；
(3)裂缝形成后，依据目的层温度和生气剂反应速率设计反应时间进行关井闷井，对油藏进行浸泡，待自生气压裂液全部反应并在裂缝扩展面上充分渗吸；
(4)开井返排剩余压裂液，开始正常采油生产。
所述压裂施工的方式可以为一次压裂，也可以为重复压裂。
所述自生气压裂液通过向水基压裂液中添加2.5％-77％的生气剂、0.05％-0.1％的防垢剂配制而成(均为质量百分比)。
所述水基压裂液为常规水基压裂液。
进一步地，该压裂液包括增粘剂粘弹性表面活性剂或羧甲基纤维素、减阻剂聚丙烯酰胺、杀菌剂十二烷基二甲基苄基氯化铵与水。
所述生气剂为能够与水反应生成气体的水溶性化合物，如尿素等。
所述防垢剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、聚丙烯酸钠(PAA)、马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)等。
本发明实现了在压裂完成后在目标地层中产生CO2的同时消耗水基压裂液中的水，反应历程如下：
上述反应在常温下不进行，随着溶液升温逐渐开始缓慢反应，在温度超过90℃时半衰期为11.78天，开始满足油藏实际应用条件，在120℃时半衰期达到0.9天，反应速度大幅提高。上述反应1mol生气剂将消耗1mol水，所以根据实际压裂和油藏优化需要优选生气剂浓度，在关井反应结束后，可以降低压裂完成后需要返排的压裂液液量，甚至完全将水基压裂液中的水消耗。本发明使用的生气剂是常用的增溶剂，具有增加各类物质在水中溶解度的作用，并且其溶解度不受溶液酸碱度的影响，与各种压裂液常用添加剂有很好的配伍性，生气剂的加入不会导致添加剂的沉淀。生气剂在压裂结束闷井过程中与水反应，生成CO2和NH3。CO2在页岩储层基质纳米孔隙中与碳氢化合物具有竞争吸附效应，在渗吸过程中可以置换出页岩油，在页岩微米或宏观裂缝中，可以与页岩油发生混相或溶解作用，提高采收率。NH3可以使原本油湿的无机孔表面转为水湿，且与油中酸性物质反应生成表面活性物质，进一步提高该压驱一体化过程的采收率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)CO2压裂对页岩油具有提高采收率作用。但是超临界CO2粘度低，携砂效果差，不利于裂缝导流能力，并且不利于造长缝，改造体积有限。本发明使用了水基压裂液自生气体系，压裂液在施工过程中为水相，所以不影响常规水基压裂液需要用到的增粘、减阻等调控措施，可以同时应用成熟水基压裂液和CO2的优点，在压驱一体化过程中大幅增加页岩油采收率。
(2)部分页岩油储层可能具有水敏性，本发明可以在造缝后将水消耗，减低了压裂液对水敏页岩油储层的可能伤害。
(3)由于本发明低返排的特性，可以降低支撑剂在返排过程中的回流，也可以降低返排需要处理的污水量。
(4)生气剂来源广泛，解决了CO2气源问题和现场压缩气体的成本问题，简化施工工艺，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的生气剂水溶解度随温度的变化关系。
图2为本发明实施例1的温度和溶液体积随关井时间的变化关系。
具体实施方式
下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
实施例1
一种用于压驱一体化提高页岩油采收率施工的低返排压裂液，由以下组分按重量百分比构成：尿素15％，聚丙烯酰胺1％，乙二胺四乙酸0.1％，余量为水。
该生气剂水溶解度随温度的变化关系如图1所示。
利用该压裂液进行增强渗吸提高页岩油采收率，过程如下：
1)通过加压浸泡的方式，将页岩油饱和加入对应页岩柱塞样，形成饱和油的页岩柱塞样，通过核磁共振方法确定油饱和度；
2)配置压裂液并称取100g该压裂液和饱和页岩油的页岩柱塞样，在常温下一同装入增强渗吸设备；
3)开始渗吸实验，将增强渗吸设备调至120℃，27.5MPa，恒温恒压，模拟压裂施工后的关井过程，记录溶液体积变化量；
4)72小时后结束实验，确认最终溶液体积；
5)取出岩心，再次通过核磁共振方法确定油饱和度变化，计算最终采收率。
该实施例温度和溶液体积随关井时间的变化关系如图2所示。
经过压裂液增强渗吸处理后，页岩油采收率相对水渗吸提高了23％。由于水的消耗，在关井结束后，压裂液体积降低了8.97％。
Claims (6)
1.压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，依次包括以下步骤：
(1)配制自生气压裂液，所述自生气压裂液通过向水基压裂液中添加2.5％-77％的生气剂、0.05％-0.1％的防垢剂配制而成；所述生气剂为能够与水反应生成气体的水溶性化合物；
(2)使用自生气压裂液携砂进行压裂施工；
(3)裂缝形成后，依据目的层温度和生气剂反应速率设计反应时间进行关井闷井，对油藏进行浸泡，待自生气压裂液全部反应并在裂缝扩展面上充分渗吸；
(4)开井返排剩余压裂液，开始正常采油生产。
2.如权利要求1所述的压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，其特征在于，所述压裂施工的方式为一次压裂或重复压裂。
3.如权利要求1所述的压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，其特征在于，所述水基压裂液为常规水基压裂液。
4.如权利要求3所述的压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，其特征在于，所述常规水基压裂液包括增粘剂粘弹性表面活性剂或羧甲基纤维素、减阻剂聚丙烯酰胺、杀菌剂十二烷基二甲基苄基氯化铵与水。
5.如权利要求1所述的压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，其特征在于，所述生气剂为尿素。
6.如权利要求1所述的压驱一体化提高页岩油采收率降低压裂液返排的方法，其特征在于，所述防垢剂为乙二胺四乙酸、聚丙烯酸钠或马来酸-丙烯酸共聚物。
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