CN114940895A - 一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分制成：聚合物（稳泡剂）0.3‑0.7%、起泡剂0.03‑0.6%、交联剂0.4‑1.0%、余量为清水。本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，携砂能力强，能实现增能补压、促进返排，并大幅降低水敏、水锁及残渣伤害。本发明还提供了所述的二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，包括以下步骤：（1）按配比准备原料，将所述聚合物加入装有清水的清水罐中，充分循环30‑60min至无鱼眼；（2）将所述起泡剂加入步骤（1）中所述清水罐中，充分循环30‑60min，配制好基液；（3）施工期间，通过比例泵在线将所述交联剂加入步骤（2）中所述基液中。
Description
技术领域
本发明涉及油田石油天然气增产技术领域，尤其是涉及一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法。
背景技术
由于超临界二氧化碳密度近似于液态，粘度近似于气态，同时具有极低的表界面张力和极高的扩散系数，理论上能通过任何大于二氧化碳分子的孔隙。国内外大量研究表明，相对于常规压裂方式，利用超临界二氧化碳干法压裂改造储层有诸多优点：（1）超临界态二氧化碳能大幅降低破岩门限，提高裂缝波及体积，维持裂缝远端导流能力；（2）对于油藏改造可形成混相驱，大幅降低原油粘度，增加原油体积。对于气层改造，二氧化碳对岩层的吸附能力是甲烷的4~16倍，对甲烷有很强的置换和解析作用；（3）二氧化碳对储层无水敏、水锁、残渣污染等伤害；（4）对于低压地层，还能起到增能助排的作用。国外自1960~2000年，超过1200口井采用纯二氧化碳进行压裂，并取得较好的增产效果。国内自1998年开始引进二氧化碳压裂技术，先后在苏里格、吉林、延长等地进行了二氧化碳干法压裂。
然而，二氧化碳干法压裂工艺在国内应用面临一系列技术难题：相应的二氧化碳增稠减阻剂技术在国内尚不成熟，配套的密闭混砂车容量小、造价高。因此，二氧化碳携砂能力差，摩阻高，难以实现连续大规模加砂，无法获得理想的改造效果成为行业痛点。
为适应当前低油价下市场行情，现场施工通常将二氧化碳纯干法和泡沫压裂组合起来，既能利用超临界二氧化碳优越的储层改造优势，又能利用常规设备保证大规模连续加砂，因此研发配套的二氧化碳泡沫压裂液体系势在必行。
但是国内现有的二氧化碳泡沫压裂液体系普遍存在以下几点缺陷：高温地层条件下泡沫质量低（不足60wt%），半衰期短（不足一小时）；流变性能差、施工期间易脱砂；残渣含量高、对储层伤害大；配液期间，易产生大量泡沫导致冒罐，带来相关环保问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种流变性能好，泡沫质量好，对地层伤害小的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分制成：聚合物（稳泡剂）0.3-0.7%、起泡剂0.03-0.6%、交联剂0.4-1.0%、余量为清水。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述的聚合物是丙烯酰胺或羧甲基羟丙基胍胶、阴离子单体和阳离子单体共聚所得到的聚合物。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种；所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、异丁烯和二甲基二烯丙基氯化铵中的一种。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述聚合物由聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸和异丁烯聚合获得。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述的起泡剂是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中、烯基磺酸钠中的一种或两种。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述的交联剂是硼砂、三氯化铬、氧氯化锆、硫酸铬钾、有机钛、有机锆、有机硼、四氯化钛中的一种或几种复配而成。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述的交联剂是三氯化铬和有机锆；所述的起泡剂是烯基磺酸钠。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，由以下质量百分比的组分制成：聚合物0.52-0.58%、起泡剂0.55-0.58%、交联剂0.6-0.8%、余量为清水。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其中，所述清水的pH值为6.5-7.5，矿化度在5000ppm以内。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将所述聚合物加入装有清水的清水罐中，充分循环30-60min至无鱼眼；
（2）将所述起泡剂加入步骤（1）中所述清水罐中，充分循环30-60min，配制好基液；
（3）施工期间，通过比例泵在线将所述交联剂加入步骤（2）中所述基液中。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液具有以下优点：
（1） 耐高温耐剪切，120℃下170s-1剪切120min，泡沫液粘度仍高达250mPa.s左右；
（2）泡沫质量好：90℃下泡沫质量高达75%，泡沫半衰期长达150min；
（3）泡沫液携砂能力强：现场施工，加砂60m3，最高砂浓度600kg/m3，压力平稳，顺利完成施工；
（4）破胶良好，无残渣：破胶后残液粘度1.2mPa.s，无任何残渣；
（5）该二氧化碳泡沫压裂液携砂能力强，能实现增能补压、促进返排，并大幅降低水敏、水锁及残渣伤害。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，所述聚合物由聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸和异丁烯聚合获得，压裂液能够快速溶胀，水化后粘度高，耐酸性好。
本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，采用三氯化铬和有机锆两者作为交联剂，交联后粘度高，耐温耐剪切性能优越。采用烯基磺酸钠作为起泡剂，泡沫质量更高。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分制成：聚合物0.58%、起泡剂0.58%、交联剂0.8%、余量为清水。
所述的聚合物是聚丙烯酰胺的一种衍生物，由聚丙烯酰胺、阴离子单体甲基丙烯酸和阳离子单体异丁烯聚合获得；来源于北京希涛技术开发有限公司。
所述起泡剂是烯基磺酸钠；
所述交联剂是三氯化铬和有机锆按体积比1:2配制而成；
所述清水的pH值为6.5-7.5，矿化度在5000ppm以内。
本实施例所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将所述聚合物加入装有清水的清水罐中，充分循环40min至无鱼眼；
（2）将所述起泡剂加入步骤（1）中所述清水罐中，充分循环40min，配制好基液；
（3）施工期间，通过比例泵在线将所述交联剂加入步骤（1）中所述基液中。
实施例2
一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分制成：聚合物0.52%、起泡剂0.55%、交联剂0.6%、余量为清水。
所述的聚合物是聚丙烯酰胺的一种衍生物，由聚丙烯酰胺、阴离子单体甲基丙烯酸和阳离子单体异丁烯聚合获得；来源于北京希涛技术开发有限公司。
所述起泡剂是烯基磺酸钠；
所述交联剂是三氯化铬和有机锆按体积比1:2配制而成；
所述清水的pH值为6.5-7.5，矿化度在5000ppm以内。
本实施例所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将所述聚合物加入装有清水的清水罐中，充分循环45min至无鱼眼；
（2）将所述起泡剂加入步骤（1）中所述清水罐中，充分循环45min，配制好基液；
（3）施工期间，通过比例泵在线将所述交联剂加入步骤（1）中所述基液中。
现场施工情况：
案例一：
井基本情况：锦XX-XX-XX井，位于大牛地气田，目的层山1层，射孔段3391.0-3395.0m，孔隙度8.9%，渗透率0.45mD，含气饱和度56.3%，泥质含量10.2%。地层压力系数0.89，地层温度124℃。采用常规压裂液进行改造，易产生水敏、水锁及残渣伤害，同时由于地层能量不足，返排困难，难以实现有效改造。采用实施例1中二氧化碳泡沫压裂液，可增能补压，可减少水相产生的水敏、水锁及液体残渣伤害。同时由于二氧化碳对岩层的吸附能力远高于甲烷，因此采用该压裂液改造此类低压水敏地层。
配液过程：在30m3压裂液罐中加入28m3合格的清水，通过高压吸枪加入140kg聚合物，充分循环30~60分钟至无鱼眼后，按比例加入起泡剂，充分循环30~60min。施工过程中，按照比例加入交联剂。按上述方法，依次配完剩余施工液量。
施工过程：施工排量3.4m3/min，施工液量452m3，加砂量60m3，平均啥砂度396kg/m3，最高砂浓度520 kg/m3，施工压力42-49-44-46MPa，加砂期间压力平稳。
压后效果：压后返排率63.9%，采用8mm测试，单井日产7.2万方，是同层位邻井的2~3倍。
案例二：
苏XX-XX-XX井，位于苏里格气田，目的层盒8段，射孔段3260.1-3271.8m，孔隙度12.1%，渗透率1.43mD，含气饱和度34.4~50.2%，泥质含量11.3%。地层压力系数0.85，地层温度112℃。采用常规压裂液进行改造，易产生水敏、水锁及残渣伤害，同时由于地层能量不足，返排困难，难以实现有效改造。采用实施例2中二氧化碳泡沫压裂液，可增能补压，可减少水相产生的水敏、水锁及液体残渣伤害。同时由于二氧化碳对岩层的吸附能力远高于甲烷，因此采用该压裂液改造此类低压水敏地层。
配液过程：在30m3压裂液罐中加入28m3合格的清水，通过高压吸枪加入140kg聚合物，充分循环30~60分钟至无鱼眼后，按比例加入起泡剂，充分循环30~60min。施工过程中，按照比例加入交联剂。按上述方法，依次配完剩余施工液量。
施工过程：共计清洁压裂液量334.5m3，液态二氧化碳208.5m3，加20-40目陶粒40m3，施工总排量4.4-5.0m3/min，二氧化碳排量2.8-0.8m3/min，压裂液排量1.6-4.6m3/min，施工平均砂比16.7%，施工压力套压8.9-45.8MPa，油压11.25-25.1MPa。。
压后效果：返排率83.1%，返排周期小于24小时，试气周期5天。采用8mm测试，单井日产17.4万方，是同层位邻井的3~5倍。
由上述施工案例可以看出，本发明所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，耐温耐剪切能力强，携砂能力强，破胶性能良好，发泡效果、稳泡效果良好，助排、防膨效果显著，能适用于60~180℃地层。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：由以下质量百分比的组分制成：聚合物0.3-0.7%、起泡剂0.03-0.6%、交联剂0.4-1.0%、余量为清水。
2.根据权利要求1所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述的聚合物是丙烯酰胺或羧甲基羟丙基胍胶、阴离子单体和阳离子单体共聚所得到的聚合物。
3.根据权利要求2所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种；所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、异丁烯和二甲基二烯丙基氯化铵中的一种。
4.根据权利要求1所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述聚合物由聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸和异丁烯聚合获得。
5.根据权利要求1所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述的起泡剂是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中、烯基磺酸钠中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述的交联剂是硼砂、三氯化铬、氧氯化锆、硫酸铬钾、有机钛、有机锆、有机硼、四氯化钛中的一种或几种复配而成。
7.根据权利要求1所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述的交联剂是三氯化铬和有机锆；所述的起泡剂是烯基磺酸钠。
8.根据权利要求1所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：由以下质量百分比的组分制成：聚合物0.52-0.58%、起泡剂0.55-0.58%、交联剂0.6-0.8%、余量为清水。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于：所述清水的pH值为6.5-7.5，矿化度在5000ppm以内。
10.权利要求1-9任意一项所述的清洁高性能二氧化碳泡沫压裂液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将所述聚合物加入装有清水的清水罐中，充分循环30-60min至无鱼眼；
（2）将所述起泡剂加入步骤（1）中所述清水罐中，充分循环30-60min，配制好基液；
（3）施工期间，通过比例泵在线将所述交联剂加入步骤（2）中所述基液中。
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