CN104531129A - 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法 - Google Patents

一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104531129A
CN104531129A CN201510013085.1A CN201510013085A CN104531129A CN 104531129 A CN104531129 A CN 104531129A CN 201510013085 A CN201510013085 A CN 201510013085A CN 104531129 A CN104531129 A CN 104531129A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
fracturing
forming material
fracturing liquid
pore forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510013085.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104531129B (zh
Inventor
刘通义
陈光杰
谭坤
牛光洲
林波
杨小波
魏俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU BAICHUN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
CHENGDU BAICHUN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU BAICHUN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical CHENGDU BAICHUN PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201510013085.1A priority Critical patent/CN104531129B/zh
Publication of CN104531129A publication Critical patent/CN104531129A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104531129B publication Critical patent/CN104531129B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/36—Amides or imides
    • C08F222/38—Amides
    • C08F222/385—Monomers containing two or more (meth)acrylamide groups, e.g. N,N'-methylenebisacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/70—Compositions for forming crevices or fractures characterised by their form or by the form of their components, e.g. foams
    • C09K8/703—Foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/86—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/88—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/882—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/92—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • C09K8/94—Foams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Abstract

本发明公开了一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法，涉及油田化学及压裂增产技术领域。该二氧化碳压裂液主要由质量比为100：0.15-0.45：0.02-0.08：100-900的基液、起泡剂、破胶剂和液体二氧化碳组成；其中，所述基液由0.2-0.55％的稠化剂和水制备而成；所述稠化剂主要由双丙烯酰胺，乙烯吡咯烷酮，阳离子不饱和单体，阴离子不饱和单体，引发剂，纯碱，乳化剂，助溶剂制成；所述起泡剂主要由十六烷基二甲基叔胺，硫酸二甲酯，片碱，过硫酸钾和溶剂制备而成。该二氧化碳泡沫压裂液具有泡沫稳定性强，耐温耐剪切性能强以及携砂性能强，适用温度范围广的特点，残渣含量极低，并且返排性能强，压裂后对储层的二次伤害小，从而提高压裂效果，增加储层产能。

Description

一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田化学及压裂增产技术领域，特别涉及一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法。
背景技术
泡沫压裂的使用已有30多年的发展历史。国外60年代开始进行泡沫压裂，70～80年代泡沫压裂技术逐渐成熟，到80年代中期，泡沫压裂工艺技术得到了飞速发展。特别是气井压裂，1986～1990年，采用泡沫压裂的比例由20％上升到50％。90年代以来在北美地区(美国和加拿大)超过90％气井均采用泡沫压裂技术，油井亦有30％采用CO2泡沫压裂液。近年来泡沫压裂技术得到了飞速发展，特别是气井压裂，泡沫压裂工艺技术的市场份额正在不断地增加。
对于泡沫压裂施工，最初采用氮气泡沫压裂，80年代初开始尝试二氧化碳泡沫压裂技术，常用于常压中深井及高温井的压裂作业。最初CO2泡沫压裂液使用线性胶(胍胶)作为液相形成稳定的泡沫，近年来国内外应用比较成功的CO2泡沫压裂液体系是以胍胶为稠化剂的交联压裂液体系,此类泡沫压裂液适用温度范围较广，也能满足高温要求，但压裂液体系中要添加起泡剂及杀菌剂等化学添加剂，破胶后残渣含量高，不易返排，对地层伤害大，并且交联形成的泡沫冻胶由于粘度高，摩阻增大，进一步提高了压裂施工的难度。2005年斯伦贝谢公司新推出了VES类清洁CO2压裂液技术，VES(有机粘弹表面活性剂)压裂液，有效解决了摩阻和残渣伤害问题，但抗温性能还有待提高，其高昂成本问题阻碍其推广应用。
值得注意的是，国内目前还没有大量应用清洁CO2泡沫压裂液，这大大限制了一些需要泡沫压裂施工的特殊储层的开发。因此在VES类清洁CO2泡沫压裂液和水溶性聚合物研究的思路及基础上，研究开发具备抗高温抗剪切性能优良、低伤害无残渣并且摩阻低的新型清洁CO2泡沫压裂液体系尤为重要，从而提高了二氧化碳泡沫压裂施工的成功率，提高压裂增产效果。
发明内容
针对现有技术在制备压裂液中存在的不足，本发明提供了一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法。
本发明中，清洁的二氧化碳泡沫压裂液主要由质量比为100：0.15-0.45：0.02-0.08：100-900的基液、起泡剂、破胶剂和液体二氧化碳组成；
优选的，当地层温度为30～90℃，所述基液与所述起泡剂、所述破胶剂的质量比为100：0.15-0.30：0.03-0.08；当地层温度为90～120℃时，所述基液与所述起泡剂、所述破胶剂的质量比为100：0.30-0.45：0.01-0.03。
所述基液由0.2-0.55％的稠化剂和水制备而成；
所述稠化剂由下列重量百分比的组分制备而成：双丙烯酰胺为40％～60％，乙烯吡咯烷酮为5％～10％，阳离子不饱和单体为5％～8％，阴离子不饱和单体为12％～16％，引发剂为0.05％～0.3％，纯碱为3％～8％，乳化剂为2％，助溶剂为1％～5％，其余为水；
作为优选的，所述阳离子不饱和单体为n烷基二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸n烷基酯，其中n为10、12、14、16、18或20；阴离子不饱和单体为丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
作为优选的，所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为3:2。
作为优选的，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或油酸钠中的一种或两种任意比例的混合。
作为优选的，所述助溶剂为尿素。
所述起泡剂由下列重量百分比的组分制备而成：十六烷基二甲基叔胺为40％～60％，硫酸二甲酯为20％～30％，片碱为1％～2％，过硫酸钾为0.5％～2％，其余为溶剂乙二醇。
制备上述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液的方法，包括以下步骤：
(1)稠化剂的制备：将所述双丙烯酰胺单体单元、所述乙烯吡咯烷酮、所述阳离子不饱和单体单元、所述阴离子烯属不饱和单体单元和水加入反应釜中混合均匀，通入氮气，加入所述纯碱调节体系pH值至7～8，加入所述乳化剂与所述助溶剂，对反应釜通循环水，并加入所述氧化还原引发剂，在反应温度为25℃～55℃下反应3h～6h，再通入水蒸气80℃～110℃下保温6h～10h后得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得所述压裂液稠化剂；
(2)起泡剂的制备：
向反应釜中加入所述溶剂，并加入所述硫酸二甲酯和所述十六烷基二甲基叔胺做为反应物，加入所述片碱调节pH值为7～9，加入所述过硫酸钾为催化剂，在65℃～85℃条件下，进行烃基化反应4h～8h，反应结束后，冷却过滤得到压裂液用起泡剂固体产物；将固体产物加水溶解，配制成质量分数为12％-16％的溶液，溶解完全后，搅拌混合均匀，即得压裂液用起泡剂，作为优选的，所述起泡剂的固体质量百分数为15％；
(3)将所述稠化剂加入水中搅拌后静置，制得所述压裂液基液，向其中加入所述起泡剂和所述破胶剂，并泵入所述液体二氧化碳混合，形成清洁的二氧化碳泡沫压裂液。
本发明提供的一种清洁的压裂液基液的实验室内配制方法如下：
在实验室内，按基液组分的重量百分比，向waring搅拌器中加入水，在搅拌条件下缓慢向水中加入压裂液稠化剂，搅拌均匀后，得到清洁的压裂液基液。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的实验室内配制方法如下：
在实验室内，在waring搅拌器中，按压裂液组分的重量百分比向基液中加入压裂液起泡剂和压裂液破胶剂，再加入液态二氧化碳(按液态二氧化碳与压裂液基液的重量比)，开启搅拌器搅拌一定时间起泡，制得清洁的二氧化碳泡沫压裂液。
本发明提供的一种清洁的压裂液基液的施工现场配制方法如下：
在施工现场，按基液组分的重量百分比，在配液罐中加入水，在大罐搅拌条件下从射流枪吸入基液的压裂液稠化剂，稠化剂的吸入须缓慢，即以不结块和不形成鱼眼为准；稠化剂加完后，搅拌20min，液体静置2小时，得到清洁的压裂液基液。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的施工现场配制方法如下：
在压裂混砂车上，按压裂液组分的重量百分比向基液中加入压裂液起泡剂和压裂液破胶剂，并通过二氧化碳增压泵泵入液体二氧化碳(占基液的重量百分比为50-90％)与基液混合，形成清洁的二氧化碳泡沫压裂液。
本发明的有益效果为：提供了一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液用稠化剂的合成方法、压裂液用起泡剂的合成方法，以及利用该稠化剂和起泡剂制备一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的方法，该稠化剂、起泡剂以及压裂液的优良性能主要概述如下：
(1)压裂液稠化剂的水溶液表观粘度随使用浓度的增大而增大，在常温下，这种稠化剂0.50％时溶液的表观粘度即可达到90mPa s(170s-1)以上，具有较强的增粘能力；
(2)压裂液起泡剂起泡性能好，并且与压裂液稠化剂一起配制的泡沫压裂液具有泡沫稳定性强，耐温耐剪切性能强以及携砂性能强的特点。
(3)正是由于清洁的二氧化碳泡沫压裂液可逆的结构，粘度随速梯增加而下降，而当剪切作用停止后，其结构恢复，粘度也会随之恢复，从而决定了该压裂液具有触变性，因此压裂施工中在保证良好携砂性能的前提下又能大幅度降低流动阻力，摩阻明显低于常规的胍胶泡沫压裂液；
(4)该泡沫压裂液残渣含量极低，并且返排性能强，压裂后对储层的二次伤害小，从而提高压裂效果，增加储层产能；
(5)在中原油田某井，应用本发明提供的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，在高温井的压裂施工顺利，并获得了良好的增产效果。这说明本发明提供的压裂液适用温度范围广，不但能很好地满足压裂施工要求，而且对地层伤害小，证实了该压裂液是一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液。
附图说明
图1为本发明提供一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液稠化剂增稠能力曲线。
图2为本发明提供一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液60℃耐温耐剪切测试曲线。
图3为本发明提供一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液90℃耐温耐剪切测试曲线。
图4为本发明提供一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液120℃耐温耐剪切测试曲线。
图5为本发明提供一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液剪切稀释性测试曲线。
图6为本发明提供一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液现场应用施工曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
若未特别指出，实施例中涉及到的压裂液性能评价实验条件和实验方法均参照中石油行业标准“SY/T6376-2008压裂液通用技术条件”和“SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法”；若未特别指出，实施例中涉及到的百分号“％”均为质量百分比。
实施例1
压裂液稠化剂的合成
将40kg双丙烯酰胺、9kg乙烯吡咯烷酮、8kg十六烷基二甲基二烯丙基氯化铵、15kg丙烯酸和16.7kg水加入反应釜中混合均匀，加入6kg纯碱调节pH值，用pH计测得pH为7.88，加入2kg乳化剂十二烷基磺酸钠，加入3kg助溶剂尿素，加入0.3kg氧化还原引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为3:2，在温度为28℃下反应6h，并在95℃下保温水解9h后得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得压裂液稠化剂。
压裂液用起泡剂的合成
向反应釜中加入31.5kg乙二醇作为溶剂，加入20kg硫酸二甲酯和45kg十六烷基二甲基叔胺做为反应物，加入2kg片碱调节pH值为8.69，加入1.5kg催化剂过硫酸钾，在81℃条件下，进行烃基化反应6h，反应结束后，冷却过滤得到压裂液用起泡剂固体产物。
将得到的压裂液用起泡剂固体产物加水溶解，配制成质量分数为15％的溶液，溶解完全后，搅拌混合均匀，即得本压裂液体系的压裂液用起泡剂。
实施例4-7所用压裂液稠化剂和起泡剂均为本实施例所述产品。
实施例2
压裂液稠化剂的合成
将60kg双丙烯酰胺、5kg乙烯吡咯烷酮、5kg十六烷基二甲基二烯丙基氯化铵、12kg丙烯酸和7.9kg水加入反应釜中混合均匀，加入3kg纯碱调节pH值，用pH计测得pH为7.28，加入2kg乳化剂十二烷基磺酸钠，加入5kg助溶剂尿素，加入0.1kg氧化还原引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为3:2，在温度为40℃下反应5h，并在110℃下保温水解6h后得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得压裂液稠化剂。
压裂液用起泡剂的合成
向反应釜中加入26kg乙二醇作为溶剂，加入30kg硫酸二甲酯和40kg十六烷基二甲基叔胺做为反应物，加入2kg片碱调节pH值为8.09，加入2kg催化剂过硫酸钾，在85℃条件下，进行烃基化反应4h，反应结束后，冷却过滤得到压裂液用起泡剂固体产物。
将得到的压裂液用起泡剂固体产物加水溶解，配制成质量分数为15％的溶液，溶解完全后，搅拌混合均匀，即得本压裂液体系的压裂液用起泡剂。
实施例3
压裂液稠化剂的合成
将50kg双丙烯酰胺、7kg乙烯吡咯烷酮、7kg十六烷基二甲基二烯丙基氯化铵、16kg丙烯酸和8.95kg水加入反应釜中混合均匀，加入8kg纯碱调节pH值，用pH计测得pH为7.95，加入2kg乳化剂十二烷基磺酸钠，加入1kg助溶剂尿素，加入0.05kg氧化还原引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为3:2，在温度为55℃下反应3h，并在80℃下保温水解10h后得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得压裂液稠化剂。
压裂液用起泡剂的合成
向反应釜中加入13.5kg乙二醇作为溶剂，加入25kg硫酸二甲酯和60kg十六烷基二甲基叔胺做为反应物，加入1kg片碱调节pH值为7.55，加入0.5kg催化剂过硫酸钾，在65℃条件下，进行烃基化反应8h，反应结束后，冷却过滤得到压裂液用起泡剂固体产物。
将得到的压裂液用起泡剂固体产物加水溶解，配制成质量分数为15％的溶液，溶解完全后，搅拌混合均匀，即得本压裂液体系的压裂液用起泡剂。
实施例4
适合30℃地层压裂的清洁的二氧化碳泡沫压裂液
按重量百分比计算，基液部分：压裂液稠化剂0.2％、余量为水；
破胶测试时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.15％、过硫酸铵0.08％；
现场施工时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.15％、过硫酸铵0.08％；添加的液态二氧化碳与基液的重量百分比为52:48。
实施例5
适合60℃地层压裂的清洁的二氧化碳泡沫压裂液
按重量百分比计算，基液部分：压裂液稠化剂0.35％、余量为水；
破胶测试时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.15％、过硫酸铵0.04％；
现场施工时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.25％、过硫酸铵0.04％；添加的液态二氧化碳与基液的重量百分比为60:40。
基液的实验室制备：按基液的实验室制备方法，配制得到压裂液基液。
流变测试：按比例向基液中加入0.25％压裂液用起泡剂，并测试压裂液耐温耐剪切性能。
实验仪器：哈克RS6000流变仪，旋转圆筒测试系统，使用转子PZ38；
测试条件：温度60℃、剪切速率170s-1、测试时间60min。
实施例6
适合90℃地层压裂的清洁的二氧化碳泡沫压裂液
基液部分：压裂液稠化剂0.45％，余量为水；
破胶测试时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.15％、过硫酸铵0.03％；
现场施工时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.35％，过硫酸铵0.03％；添加的液态二氧化碳与基液的重量百分比为80:20。
基液的实验室制备：按基液的实验室制备方法，配制得到压裂液基液。
流变测试：按比例向基液中加入0.35％压裂液用起泡剂，并测试压裂液耐温耐剪切性能。
实验仪器：哈克RS6000流变仪，旋转圆筒测试系统，使用转子PZ38；
测试条件：温度90℃、剪切速率170s-1、测试时间90min。
实施例7
适合120℃地层压裂的清洁的二氧化碳泡沫压裂液
基液部分：压裂液稠化剂0.55％，余量为水；
破胶测试时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.15％、过硫酸铵0.02％；
现场施工时添加部分占基液的重量百分比为：压裂液用起泡剂0.45％，过硫酸铵0.02％；添加的液态二氧化碳与基液的重量百分比为90:10。
流变测试：按比例向基液中加入0.45％压裂液用起泡剂，并测试压裂液耐温耐剪切性能。
实验仪器：哈克RS6000流变仪，旋转圆筒测试系统，使用转子PZ38；
测试条件：温度120℃、剪切速率170s-1、测试时间120min。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液稠化剂的性能评价如下：
本发明制备的清洁的二氧化碳泡沫压裂液稠化剂，能够在pH值为5～6的酸性环境中溶胀并具有良好的稳定性，而二氧化碳的饱和水溶液pH值为5.5～5.8，本稠化剂完全能用于二氧化碳泡沫压裂，因此，在此条件下评价了稠化剂的溶胀性能，其溶液的表观粘度随稠化剂使用浓度的增大而增大，具体的变化曲线见图1。在常温下，这种0.50％稠化剂溶液的表观粘度即可达到90mPa s(170s-1)以上，具有较强的增粘能力。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的起泡性能和稳定性能如下：
本发明制备的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，压裂液用起泡剂和压裂液基液作用后，能够形成一定强度的可逆结构流体，起泡性能强，并且泡沫压裂液稳定性能强，泡沫半衰期长，泡沫压裂液的起泡率和半衰期等实验结果见表1。
表1泡沫压裂液基础数据
组别 配方组分 适用温度/℃ 起泡率/％ 泡沫半衰期/hr
实施例3 0.2％稠化剂+0.15％起泡剂 30 125.5 72
实施例4 0.35％稠化剂+0.25％起泡剂 60 140.8 88
实施例5 0.45％稠化剂+0.35％起泡剂 90 156.2 90
实施例6 0.55％稠化剂+0.45％起泡剂 120 182.6 96
实验结果表明：适用于不同温度的泡沫压裂液配方，其起泡率均可达到100％以上，并且随稠化剂和起泡剂使用浓度的增加，泡沫压裂液的稳定性增加，半衰期超过3天。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的破胶及残渣含量测试如下：
为了提高压裂液的返排，降低对储层的伤害，要求压裂液在施工结束时实现快速彻底破胶，又要求压裂液破胶时间和裂缝闭合时间相匹配。为此，采用实施例中的几个配方配制压裂液，进行破胶测试，几组压裂液的测试结果见表2。
表2实施例破胶测试结果
实验结果表明：在地层温度条件下，按配方比例加入破胶剂，8h内压裂液都能完全破胶且破胶性能良好，破胶液粘度低；破胶后的溶液为透明液体，根据水基压裂液性能评价方法SYT5107-2005来测定压裂液残渣含量，残渣几乎测不出；测得破胶液表面张力低(26mN/m以下)。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的耐温耐剪切性能评价如下：
实施例4-6三组压裂液的耐温耐剪切性能测试的实验结果分别见图2、图3、图4。在60℃、90℃、120℃，170s-1剪切60-120min，该压裂液在升温过程中存在一定的温度敏感性，表观粘度随温度升高而降低，但达到一定温度后，压裂液有一个弱交联的作用，使得表观粘度有一个上升过程，随后下降。当温度稳定后，压裂液表观粘度对时间没有依赖性，体系中存在一个结构动态平衡，表观粘度不随时间改变，而是保持在一个相对平稳的数值范围。
结果表明：本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液在30～120℃下的耐温耐剪切性能优良，压裂液结构稳定，通过配方调整，可以满足温度范围内的长时间压裂施工井的要求。
本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液的剪切稀释性测试如下：
对实施例6中的压裂液进行了剪切稀释性测试，并计算了该压裂液的n、K值。
测试仪器：哈克RS6000流变仪，锥板测试系统，使用转子C60/1°Ti；
测试条件：室温，剪切速率0s-1～1000s-1～0s-1。
测试结果见图5，通过软件计算出的压裂液参数为：k＝1.601、n＝0.4983，压裂液体系的稠度系数k较大，流态指数n较小，即液体增粘性强，剪切稀释性好。
实验结果表明，本发明提供的清洁二氧化碳泡沫压裂液，其表观粘度随剪切速梯增加而下降，但停止剪切后压裂液粘度又能恢复，因此该压裂液的使用在保证良好携砂性能的前提下，又能大幅度降低流体流动阻力，这样更能体现其低摩阻特性，更有利于高温深井压裂。
实施例8
中原油田某井位于东濮凹陷中央隆起带文留构造主块，原生产层位为沙四5-6，由于产能低，本次在沙四3-4砂组补孔进行压裂改造，压裂井段为(2823.3～2852.8)m，15.8m/12n，电解序号为25-36号层。最大井斜为17.5°，地层温度为108℃。
2009年9月4日进行清洁二氧化碳泡沫压裂施工，泵注前置液90m3，携砂液110m3，总液量为235.9m3；加入粒径为(212～425)μm的陶粒支撑剂2.2m3，粒径为(425～850)μm陶粒支撑剂35m3，平均砂比31.8％，破裂压力32.8MPa，加砂压力35.1MPa，排量3.7m3/min，停泵压力6.8MPa，压裂施工曲线如图6所示。2009年9月15日开井生产，工作制度为无气咀生产，截止到2010年1月13日，压后累计产气316.4484万方，平均日产气2.12万方。
现场应用证明本发明提供的一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液能够满足施工要求，并且确实具有良好的抗高温性能，而且在产能低的地层也取得了良好的增产效果，体现了压裂液的清洁无残渣低伤害特性。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，其主要由质量比为100：0.15-0.45：0.02-0.08：100-900的基液、起泡剂、破胶剂和液体二氧化碳组成；
其中，所述基液由0.2-0.55％的稠化剂和99.45-99.8％的水制备而成；
所述稠化剂由下列重量百分比的组分制备而成：双丙烯酰胺为40％～60％，乙烯吡咯烷酮为5％～10％，阳离子不饱和单体为5％～8％，阴离子不饱和单体为12％～16％，引发剂为0.05％～0.3％，纯碱为3％～8％，乳化剂为2％，助溶剂为1％～5％，其余为水；
所述起泡剂由下列重量百分比的组分制备而成：十六烷基二甲基叔胺为40％～60％，硫酸二甲酯为20％～30％，片碱为1％～2％，过硫酸钾为0.5％～2％，其余为溶剂乙二醇。
2.根据权利要求1所述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述阳离子不饱和单体为n烷基二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸n烷基酯，其中n为10、12、14、16、18或20；阴离子不饱和单体为丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
3.根据权利要求1所述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的质量比为3:2。
4.根据权利要求1所述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或油酸钠中的一种或两种任意比例的混合。
5.根据权利要求1所述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，所述助溶剂为尿素。
6.根据权利要求1所述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液，其特征在于，
当地层温度为30～90℃，所述基液与所述起泡剂、所述破胶剂的质量比为100：0.15-0.30：0.03-0.08；
当地层温度为90～120℃时，所述基液与所述起泡剂、所述破胶剂的质量比为100：0.30-0.45：0.01-0.03。
7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的清洁的二氧化碳泡沫压裂液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)稠化剂的制备：将所述双丙烯酰胺单体单元、所述乙烯吡咯烷酮、所述阳离子不饱和单体单元、所述阴离子烯属不饱和单体单元和所述水加入反应釜中混合均匀，通入氮气，加入所述纯碱调节体系pH值至7～8，加入所述乳化剂与所述助溶剂，对反应釜通循环水，并加入所述氧化还原引发剂，在反应温度为25℃～55℃下反应3h～6h，再通入水蒸气80℃～110℃下保温6h～10h后得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得所述压裂液稠化剂；
(2)起泡剂的制备：
向反应釜中加入所述溶剂，并加入所述硫酸二甲酯和所述十六烷基二甲基叔胺做为反应物，加入所述片碱调节pH值为7～9，加入所述过硫酸钾为催化剂，在65℃～85℃条件下，进行烃基化反应4h～8h，反应结束后，冷却过滤得到压裂液用起泡剂固体产物；将固体产物加水溶解，按要求配制成质量分数为12％～16％的溶液，溶解完全后，搅拌混合均匀，即得压裂液用起泡剂；
(3)将所述稠化剂加入所述水中搅拌后静置，制得所述压裂液基液，向其中加入所述起泡剂和所述破胶剂，并泵入所述液体二氧化碳混合，形成清洁的二氧化碳泡沫压裂液。
CN201510013085.1A 2015-01-09 2015-01-09 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法 Active CN104531129B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510013085.1A CN104531129B (zh) 2015-01-09 2015-01-09 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510013085.1A CN104531129B (zh) 2015-01-09 2015-01-09 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104531129A true CN104531129A (zh) 2015-04-22
CN104531129B CN104531129B (zh) 2018-05-22

Family

ID=52846767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510013085.1A Active CN104531129B (zh) 2015-01-09 2015-01-09 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104531129B (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105131930A (zh) * 2015-07-22 2015-12-09 中国石油天然气股份有限公司 一种液态二氧化碳压裂液
CN105219370A (zh) * 2015-09-10 2016-01-06 成都佰椿石油科技有限公司 一种多功能的储层改造液及其制备方法
CN105348441A (zh) * 2015-12-10 2016-02-24 李准 一种石油油气井用超低浓度清洁稠化剂压裂液的生产工艺
CN106010496A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 陕西科技大学 一种co2增能酸性清洁压裂液及其制备方法
CN106433602A (zh) * 2016-09-08 2017-02-22 四川奥赛德材料科技有限公司 一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法
CN106675546A (zh) * 2016-12-09 2017-05-17 中国石油天然气股份有限公司 耐高温co2泡沫清洁缔合压裂液及其制备方法与应用
CN106800926A (zh) * 2015-11-26 2017-06-06 北京纽荷瑞晨能源技术有限公司 一种纳米复合纤维液态二氧化碳压裂液
CN107573915A (zh) * 2017-10-11 2018-01-12 中国石油大学(华东) 一种基于聚合物微球与两亲聚合物的多相co2稳定泡沫体系及其制备方法
CN107686724A (zh) * 2017-09-01 2018-02-13 中国石油天然气股份有限公司 一种超低含水二氧化碳压裂液及其制备方法
CN108071378A (zh) * 2017-12-28 2018-05-25 东方宝麟科技发展(北京)有限公司 一种适用于致密油气藏的co2泡沫压裂方法
CN108424759A (zh) * 2018-04-17 2018-08-21 四川申和新材料科技有限公司 一种新型抗110℃高温的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法
CN109233784A (zh) * 2018-10-24 2019-01-18 中国石油大学(北京) 一种混合气体泡沫压裂液体系及其制备
CN110607171A (zh) * 2018-06-15 2019-12-24 中国石油化工股份有限公司 一种陆相页岩压裂用酸性泡沫滑溜水及其制备方法
CN113719262A (zh) * 2021-09-08 2021-11-30 山东科技大学 基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置及压裂方法
CN113881424A (zh) * 2021-12-07 2022-01-04 山东德仕化工有限公司 一种复合二氧化碳压裂液及其制备方法
CN115288647A (zh) * 2022-07-22 2022-11-04 捷贝通石油技术集团股份有限公司 一种用于提高油井采收率的复合扩容方法
US11559711B2 (en) 2017-03-01 2023-01-24 China Petroleum & Chemical Corporation Foam producing method, fire extinguishing method, and appliance for foam extinguishing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752173A (zh) * 2004-09-23 2006-03-29 中国石油天然气股份有限公司 一种清洁压裂液添加剂的组成和压裂地层的方法
CN103254886A (zh) * 2012-12-31 2013-08-21 东营明德石油科技有限公司 一种超分子多元缔合清洁压裂液及其制备方法
CN103740345A (zh) * 2012-10-17 2014-04-23 中国石油化工股份有限公司 泡沫封窜组合物及其制备方法和用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752173A (zh) * 2004-09-23 2006-03-29 中国石油天然气股份有限公司 一种清洁压裂液添加剂的组成和压裂地层的方法
CN103740345A (zh) * 2012-10-17 2014-04-23 中国石油化工股份有限公司 泡沫封窜组合物及其制备方法和用途
CN103254886A (zh) * 2012-12-31 2013-08-21 东营明德石油科技有限公司 一种超分子多元缔合清洁压裂液及其制备方法

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105131930A (zh) * 2015-07-22 2015-12-09 中国石油天然气股份有限公司 一种液态二氧化碳压裂液
CN105219370A (zh) * 2015-09-10 2016-01-06 成都佰椿石油科技有限公司 一种多功能的储层改造液及其制备方法
CN105219370B (zh) * 2015-09-10 2018-03-16 成都佰椿石油科技有限公司 一种多功能的储层改造液及其制备方法
CN106800926A (zh) * 2015-11-26 2017-06-06 北京纽荷瑞晨能源技术有限公司 一种纳米复合纤维液态二氧化碳压裂液
CN105348441A (zh) * 2015-12-10 2016-02-24 李准 一种石油油气井用超低浓度清洁稠化剂压裂液的生产工艺
CN106010496A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 陕西科技大学 一种co2增能酸性清洁压裂液及其制备方法
CN106433602A (zh) * 2016-09-08 2017-02-22 四川奥赛德材料科技有限公司 一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法
CN106433602B (zh) * 2016-09-08 2019-06-04 四川奥赛德材料科技有限公司 一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法
CN106675546A (zh) * 2016-12-09 2017-05-17 中国石油天然气股份有限公司 耐高温co2泡沫清洁缔合压裂液及其制备方法与应用
CN106675546B (zh) * 2016-12-09 2022-08-02 中国石油天然气股份有限公司 耐高温co2泡沫清洁缔合压裂液及其制备方法与应用
US11980785B2 (en) 2017-03-01 2024-05-14 China Petroleum & Chemical Corporation Foam producing method, fire extinguishing method, and appliance for foam extinguishing
US11559711B2 (en) 2017-03-01 2023-01-24 China Petroleum & Chemical Corporation Foam producing method, fire extinguishing method, and appliance for foam extinguishing
CN107686724A (zh) * 2017-09-01 2018-02-13 中国石油天然气股份有限公司 一种超低含水二氧化碳压裂液及其制备方法
CN107686724B (zh) * 2017-09-01 2020-08-11 中国石油天然气股份有限公司 一种超低含水二氧化碳压裂液及其制备方法
CN107573915B (zh) * 2017-10-11 2019-02-01 中国石油大学(华东) 一种基于聚合物微球与两亲聚合物的多相co2稳定泡沫体系及其制备方法
CN107573915A (zh) * 2017-10-11 2018-01-12 中国石油大学(华东) 一种基于聚合物微球与两亲聚合物的多相co2稳定泡沫体系及其制备方法
CN108071378A (zh) * 2017-12-28 2018-05-25 东方宝麟科技发展(北京)有限公司 一种适用于致密油气藏的co2泡沫压裂方法
CN108424759A (zh) * 2018-04-17 2018-08-21 四川申和新材料科技有限公司 一种新型抗110℃高温的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法
CN110607171B (zh) * 2018-06-15 2021-10-22 中国石油化工股份有限公司 一种陆相页岩压裂用酸性泡沫滑溜水及其制备方法
CN110607171A (zh) * 2018-06-15 2019-12-24 中国石油化工股份有限公司 一种陆相页岩压裂用酸性泡沫滑溜水及其制备方法
CN109233784B (zh) * 2018-10-24 2020-09-04 中国石油大学(北京) 一种混合气体泡沫压裂液体系及其制备
CN109233784A (zh) * 2018-10-24 2019-01-18 中国石油大学(北京) 一种混合气体泡沫压裂液体系及其制备
CN113719262A (zh) * 2021-09-08 2021-11-30 山东科技大学 基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置及压裂方法
CN113719262B (zh) * 2021-09-08 2023-03-03 山东科技大学 基于二氧化碳相变的自发泡清洁压裂装置及压裂方法
CN113881424A (zh) * 2021-12-07 2022-01-04 山东德仕化工有限公司 一种复合二氧化碳压裂液及其制备方法
CN115288647A (zh) * 2022-07-22 2022-11-04 捷贝通石油技术集团股份有限公司 一种用于提高油井采收率的复合扩容方法
CN115288647B (zh) * 2022-07-22 2023-05-19 捷贝通石油技术集团股份有限公司 一种用于提高油井采收率的复合扩容方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104531129B (zh) 2018-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104531129A (zh) 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法
CN105567213A (zh) 适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁co2泡沫压裂液
CN102352232B (zh) 抗温抗盐聚合物清洁压裂液增稠剂及其制备方法
CN104178102A (zh) 一种可交联的抗高温无残渣多元共聚型压裂液及其制备方法
CN103265939B (zh) 一种压裂液增稠剂及其制备和应用
CN103923254B (zh) 一种盐增稠型水溶性支化聚合物及其制备方法与应用
CN102516976A (zh) 一种多组分有机交联酸液制备方法
CN106467600A (zh) 一种用于滑溜水压裂液的降阻剂及其制备方法
CN101845301A (zh) 一种清洁压裂液增稠剂及其制备方法
CN103788289B (zh) 一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用
CN103525393B (zh) 一种速溶型酸液稠化剂及其制备方法与应用
CN104449649A (zh) 一种高浓度油包水乳液态缔合聚合物压裂液及其制备方法
CN103059217A (zh) 一种耐温抗盐疏水缔合聚合物驱油剂及制备方法
CN106085404A (zh) 一种低伤害、超低浓度瓜胶压裂液体系、制备方法及应用
CN103805158A (zh) 一种交联酸酸化压裂液及其制备方法和应用
CN115073660B (zh) 一种压裂用一体化稠化剂及其制备方法
CN110804431A (zh) 用于油气藏酸化压裂增产措施的稠化自生酸体系及制备方法
CN114479820B (zh) 一种可实时控制的自生热复合泡沫压裂液及现场施工方法
CN106928957B (zh) 一种泡沫压裂用结构型聚合物稳泡剂及其制备方法
CN103788293B (zh) 一种丙烯酰胺系共聚物及其制备方法和应用
CN106318363A (zh) 一种压裂返排液破胶剂及其制备方法
CN105219370A (zh) 一种多功能的储层改造液及其制备方法
CN104449638A (zh) 一种原油降粘剂及其制备方法
US11655412B2 (en) Spherical organic nano boron crosslinker with PAMAM core and preparation method thereof, and gel fracturing fluid
CN107312121B (zh) 一种聚合物型非交联自转向酸化转向剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant