CN102031103A

CN102031103A - 一种co2清洁泡沫压裂液体系

Info

Publication number: CN102031103A
Application number: CN2010105485392A
Authority: CN
Inventors: 王香增; 高瑞民; 吴金桥; 张军涛; 雷晓岚; 申峰; 李辉; 汶锋刚
Original assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-04-27

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

一种CO2清洁泡沫压裂液体系

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，因此酸性交联是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酸性交联的羟丙基胍胶（HPG）冻胶和CO₂组成，其中AL-1和AC-8是酸性交联剂；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。但这类酸性交联胍胶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

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%。