CN103540308A - 一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系及其用途。该压裂液体系含有：0.1%~5%的提粘剂、0.3%~6.5%的调理剂、其余组分为超临界二氧化碳。本发明提供的超临界二氧化碳压裂液体系可用于油田压裂，在应用现场将各组分按一定质量百分比混合后，携带支撑剂一起泵入地层。本发明提供的压裂液体系具有携砂性能好、易返排、无残渣、无水相、完全消除水锁水敏伤害、有效降低原油粘度、有效抑制粘土膨胀、改善储层渗透率、大幅节约水资源等特点，可实现高效环保绿色施工的目的。

Description

一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系及其用途
技术领域
本发明涉及一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系及其用途。该压裂液体系可用于油田压裂。
背景技术
压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已经得到迅速发展和广泛应用，压裂液是压裂技术的重要组成部分。目前，国内外最常使用的压裂液为水基压裂液，已取得良好的增产效果。但这些压裂液体系存在缺点，比如压裂液破胶不完全，而且破胶后残渣将残留在裂缝内，残留在裂缝中的聚合物将严重地降低支撑剂填充层的渗透率，从而伤害产层，导致压裂效果变差。
另外，对于水敏、水锁地层，传统的水基压裂液体系已不再适用。
目前，温室效应严重，二氧化碳是很强的温室气体，利用二氧化碳压裂既可以节约有限的水资源，又可以减少大气中二氧化碳，并且二氧化碳进入油藏中，可以降低原油粘度，利于原油的开采。
在这种情况下，研究一种基于二氧化碳的压裂液是很有必要的。
发明内容
本发明目的是提供一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系及其用途。该压裂液体系具有携砂性能好、易返排、无水相、无残留、无水敏水锁伤害等特点，且具有深穿透性，有效沟通天然裂缝并可解除近井地带污染，有效期长。它是可用于低渗、水敏、水锁地层的压裂液体系。
本发明的技术方案是：一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于，该压裂液体系包含下述质量百分比的组分：0.1%-5%提粘剂、0.3%-6.5%调理剂、其余组分为超临界二氧化碳。
所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，由甘油与高级脂肪酸化合而成，高级脂肪酸为软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、桐油酸、亚麻酸、蓖麻醇酸中的几种的组合。
所述的调理剂是饱和脂肪环烃和小分子卤代烷烃的组合。
所述的超临界二氧化碳是处于温度高于31.3℃、压力高于7.38MPa条件下。
所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系的室内制备方法，包括如下步骤：
将二氧化碳加热加压，使温度高于31.3℃，压力高于7.38MPa，此时二氧化碳处于超临界状态；通过密闭注入系统，取配方量的超临界二氧化碳，将配方量的提粘剂、调理剂，加入到超临界二氧化碳中，充分搅拌溶解配制成超临界二氧化碳压裂液体系。
所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，由甘油与高级脂肪酸化合而成，甘油与高级脂肪酸化合的摩尔比为1:1或1:2或1:3。
所述的饱和脂肪环烃为环己烷、环庚烷或二环癸烷中的一种或几种的组合，小分子卤代烷烃为四氯甲烷或二氟二氯甲烷中的一种或几种的组合。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系粘度值可调，可以根据提粘剂、调理剂的加量进行调控。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系能携带支撑剂进入地层形成支撑裂缝，平均砂比达3.5%。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系无水相，能实现无水压裂。
上述所涉及的化学试剂市场上均有销售。
本发明超临界二氧化碳压裂液体系具有以下优良效果：
(1)本发明超临界二氧化碳压裂液体系粘度值可调，可以根据提粘剂、调理剂的加量进行调控。
(2)本发明超临界二氧化碳压裂液体系携砂性能良好，能携带支撑剂进入地层形成支撑裂缝，平均砂比达3.5%。
(3)本发明压裂液与地层水接触后，可形成弱酸性液体，对地层渗透率有改善作用，提高地层渗透率而增产。
(4)本发明压裂液与地层原油接触后，可降低原油粘度，利于原油开采。
(5)本发明压裂液主要成分为二氧化碳，无水相，实现无水压裂，完全无水锁水敏伤害。
(6)本发明压裂液体系可有效节约施工时间，降低工作强度，无需提前配液，可实现连续混配压裂。
(7)本发明压裂液主要成分为二氧化碳，进入地层气化后易返排。
(8)可大幅节约有限的水资源，该压裂液返排无液体残留，可实现高效环保绿色施工的目的。
下面结合实施例及实施例附图对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1 实施例1中的超临界二氧化碳压裂液体系室内耐温耐剪切测试曲线；
图2 实施例2中的超临界二氧化碳压裂液体系室内耐温耐剪切测试曲线；
图3 实施例3中的超临界二氧化碳压裂液体系室内耐温耐剪切测试曲线；
图4实施例4中的某气井CO2干法加砂压裂现场施工曲线。
具体实施方式
实施例1
室内将二氧化碳加温至62℃，压力升至20MPa。取为5%提粘剂、6.5%调理剂通过密闭注入设备添加至88.5%二氧化碳中，搅拌溶解配制成超临界二氧化碳压裂液体系。该体系经耐温耐剪切测试，粘度在9-12mPa·s内波动，见附图1。
上述百分数均为质量百分数。所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，它是由甘油与高级脂肪酸按摩尔比1:3的比例化合而成，高级脂肪酸是软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸的组合，摩尔比为1.5:1:2:0.5。所述的调理剂是环己烷和四氯甲烷的组合，摩尔比为1:1。
实施例2
室内将二氧化碳加温至63℃，压力升至20MPa。取0.1%提粘剂、0.3%调理剂通过密闭注入设备添加至99.6%二氧化碳中，搅拌溶解配制成超临界二氧化碳压裂液体系。该体系经耐温耐剪切测试，粘度值在4-8mPa·s内波动，见附图2。
上述百分数均为质量百分数。所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，它是由甘油与高级脂肪酸按摩尔比1:2的比例化合而成，高级脂肪酸是软脂酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸的组合，摩尔比为1:1:1:0.2。所述的调理剂是环庚烷、四氯甲烷、二氟二氯甲烷的组合，摩尔比为1:1:1。
实施例3
室内将二氧化碳加温至63℃，压力升至20MPa。取2%提粘剂、2%调理剂通过密闭注入设备添加至96%二氧化碳中，搅拌溶解配制成超临界二氧化碳压裂液体系。该体系经耐温耐剪切测试，粘度值在6-10mPa·s内波动，见附图3。
上述百分数均为质量百分数。所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，它是由甘油与高级脂肪酸按摩尔比1:1的比例化合而成，高级脂肪酸是软脂酸、油酸、亚油酸、蓖麻醇酸的组合，摩尔比为1:1:1:10。所述的调理剂是环己烷、二环癸烷、四氯甲烷、二氟二氯甲烷的组合，摩尔比为1:1:1:1。
实施例4
国内某低压、低孔、低渗气田气井，气层温度105℃，存在强水敏、水锁效应。在该井开展我国第一口“CO2干法加砂压裂”现场试验。
压裂作业开始后，先向气井地层内中泵注二氧化碳，待压力稳定后，以一定比例加入提粘剂和调理剂，使二氧化碳、提粘剂、调理剂充分混合，其中提粘剂、调理剂和二氧化碳的质量百分比为2:1:97。待注入液量达到120m3时，启动混砂装置，持续加入陶粒支撑剂。压裂施工排量2.0～4.0m3/min，平均砂比3.5%，累计加入支撑剂2.8m3。整个施工过程顺利，实现了无水压裂。施工曲线见附图4。
压后关井23小时返排，48小时后点火。求产测试结果，无阻流量达到2.7×104m3/d，与邻井相比取得了明显的增产效果。
上述百分数均为质量百分数。所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，它是由甘油与高级脂肪酸按摩尔比1:3的比例化合而成，高级脂肪酸是硬脂酸、油酸、亚油酸、桐油酸的组合，摩尔比为1:1:1:10。所述的调理剂是环己烷、二环癸烷、四氯甲烷、二氟二氯甲烷的组合，摩尔比为1:1:1:2。
本发明将超临界二氧化碳与一些添加剂混合组成压裂液体系。这种压裂液的优点有：一是在地层中，二氧化碳与地层水作用可形成弱酸性液体，对地层渗透率有改善作用，提高地层渗透率而增产。二是在地层中，二氧化碳与原油作用并融入原油中，可使原油粘度降低，有利于原油的开采。三是压裂液体系无水相，实现无水压裂，完全消除水相对储层产生的水敏、水锁伤害。四是超临界二氧化碳的压裂液具有携砂性能好、有效抑制粘土膨胀、易返排等特点；可有效携带支撑剂进入地层，形成具有一定导流能力的支撑裂缝。五是可大幅节约有限的水资源。六是该压裂液体系可有效节约施工时间，降低工作强度，无需提前配液，可实现连续混配压裂。七是该压裂液返排无液体残留，可实现高效环保绿色施工的目的。
本实施例没有详细叙述的工艺属本行业的公知常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于，该压裂液体系包含下述质量百分比的组分：0.1%-5%提粘剂、0.3%-6.5%调理剂、其余组分为超临界二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，由甘油与高级脂肪酸化合而成，高级脂肪酸为软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、桐油酸、亚麻酸、蓖麻醇酸中的几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的调理剂是饱和脂肪环烃和小分子卤代烷烃的组合。
4.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的超临界二氧化碳是处于温度高于31.3℃、压力高于7.38MPa条件下。
5.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系的室内制备方法，包括如下步骤：
将二氧化碳加热加压，使温度高于31.3℃，压力高于7.38MPa，此时二氧化碳处于超临界状态；通过密闭注入系统，取配方量的超临界二氧化碳，将配方量的提粘剂、调理剂，加入到超临界二氧化碳中，充分搅拌溶解配制成超临界二氧化碳压裂液体系。
6.根据权利要求2所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的提粘剂为高级脂肪酸脂，由甘油与高级脂肪酸化合而成，甘油与高级脂肪酸化合的摩尔比为1:1或1:2或1:3。
7.根据权利要求3所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的饱和脂肪环烃为环己烷、环庚烷或二环癸烷中的一种或几种的组合，小分子卤代烷烃为四氯甲烷或二氟二氯甲烷中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的超临界二氧化碳压裂液体系粘度值可调，可以根据提粘剂、调理剂的加量进行调控。
9.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的超临界二氧化碳压裂液体系能携带支撑剂进入地层形成支撑裂缝，平均砂比达3.5%。
10.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系，其特征在于：所述的超临界二氧化碳压裂液体系无水相，能实现无水压裂。
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