CN105567213B - 适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁co2泡沫压裂液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，该泡沫压裂液气相为二氧化碳，液相为抗高温清洁压裂液，泡沫质量为52～75％；抗高温清洁压裂液由0.3～0.65wt％的稠化剂、0.2～0.5wt％的粘度增效剂、0.2～0.3wt％的pH值调节剂、0～0.2wt％的高温稳定剂、0.01～0.1wt％的破胶剂和水制备而成；稠化剂由丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、顺丁烯二酸、阴离子功能性单体、引发剂、无机盐等制备而成；粘度增效剂主要是一种阴离子表面活性剂；pH值调节剂主要是一种有机酸。该泡沫压裂液耐温能力可达140℃，携砂性能优良，摩阻低、泡沫稳定性强、残渣含量极低、地层配伍性好、易返排，施工见效快，对非常规油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。

Description

适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液
技术领域
本发明涉及油田化学及压裂增产技术领域，特别涉及一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液。
背景技术
随着国内优质油气藏的不断减少，非常规油气藏的开发越来越成为众多专家和学者研究的重点。非常规油气藏的开发主要包括致密砂岩气藏、页岩气、煤层气等，在此类油气藏的开发中，普遍采用压裂作业进行增产，而目前在压裂作业中面临很多问题，如地层能量低、水锁伤害严重、压裂液返排困难、压裂二次污染严重等，这些问题的存在，导致非常规油气田开发的压裂增产效果不尽人意。
对于解决上述问题，研发高性能、低伤害的压裂液体系已成为近年来非常规油气藏开发研究和发展的重中之重。其中，CO2泡沫压裂液由于具有携砂能力强、排液迅速彻底和对储层伤害小等优点，特别适合低压、低渗透和水敏性储层，采用CO2泡沫压裂技术在减少或解决以上提及的难题方面具有突出性优势。CO2泡沫压裂施工，最早可追溯到80年代初，尝试性地在常压中深井及高温井的储层中进行了二氧化碳泡沫压裂作业，其中的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，此类泡沫压裂液能满足高温压裂要求，但压裂液体系破胶后残渣含量高，不易返排，对地层伤害大，并且交联形成的泡沫冻胶摩阻较高，增大了压裂施工的难度。2005年斯伦贝谢公司新推出了VES类清洁CO2压裂液技术，有效解决了摩阻和残渣伤害问题，但其在低pH值下稳定性差、耐温性能差，并且其高昂成本问题阻碍其推广应用。
因此，国内外目前还没有较为理想的适用于非常规油气藏开发的CO2泡沫压裂液体系，这大大限制了此类非常规油气藏的开发。
发明内容
针对非常规油气藏开发的难题以及常规胍胶泡沫压裂液、VES泡沫压裂液存在的缺点和不足，本发明结合了清洁压裂液和粘VES压裂液的突出优点，应用超分子结构流体理论，研发相关的添加剂，解决了稠化剂水溶性、抗温、抗盐及与CO2配伍性等诸多问题，形成一种超分子聚合物抗高温清洁压裂液。将抗高温清洁压裂液与CO2泡沫压裂液两者结合起来，形成一种抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液。本发明不但能降低甚至消除压裂液残渣，还能很好地发挥CO2泡沫压裂液的优势，解决非常规油气藏压裂开发中存在的问题，并显著提高压裂增产效果。
本发明的技术方案如下：
一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，包括气相的二氧化碳和液相的抗高温清洁，其泡沫质量(在给定温度和压力下，气体体积占泡沫体积百分比)为52～ 75％；
其中，所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液由0.3～0.65wt％的稠化剂、0.2～0.5wt％的粘度增效剂、0.2～0.3wt％的pH值调节剂、0～0.2wt％的高温稳定剂、0.01～0.1wt％的破胶剂和水制备而成；
优选地，当地层温度为30～90℃，所述的稠化剂为0.3～0.45wt％，所述的pH值调节剂为0.2wt％，所述的高温稳定剂为0，所述的粘度增效剂为0.2～0.4wt％，所述的破胶剂为过硫酸铵，加量为0.01～0.05wt％；当地层温度为90～140℃时，所述的稠化剂为0.46～0.65wt％，所述的pH值调节剂为0.3wt％，所述的高温稳定剂为0.1～0.2wt％，所述的粘度增效剂为0.4～ 0.5wt％，所述破胶剂为过硫酸铵和胶囊破胶剂两种，胶囊破胶剂为由胶囊包裹的过硫酸铵，压裂施工前期使用胶囊破胶剂，加量从0.01wt％至0.1wt％逐渐递增，泵入地层后在一定压力和温度状况下胶囊破裂，过硫酸铵再产生作用；压裂施工后期使用过硫酸铵，加量从0.01 wt％至0.1wt％逐渐递增，加入后即产生作用。
作为本发明的进一步改进，所述稠化剂由下列重量百分比的组分制备而成：丙烯酰胺为 25％～30％，乙烯吡咯烷酮为3％～5％，顺丁烯二酸为4％～6％，阴离子功能性单体为5％～ 7％，引发剂为0.08％～0.15％，氢氧化钾为1％～8％，无机盐为5％～10％，其余为水；
作为本发明的进一步改进，所述阴离子功能性单体为丙烯酸、乙烯基磺酸钠盐或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或两种任意比例的混合。
作为本发明的进一步改进，所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠，其中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比为4：3。
作为本发明的进一步改进，所述无机盐为氯化钠、氯化钾中的一种或两种任意比例的混合。
作为本发明的进一步改进，所述粘度增效剂由下列重量百分比的组分制备而成：阴离子表面活性剂为25～30wt％、乙二醇为5～10wt％，片碱3～5wt％，其余为水；
所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、油酸钠、油酸钾、十二烷基苯磺酸钠、椰油基磺酸钠中的一种或两种按1:1的质量比混合。
所述pH值调节剂是由下列重量百分比的组分制备而成：有机酸为15～25wt％，甲醇为 3～5wt％，乙二醇为5～10wt％，其余为水；
作为本发明的进一步改进，所述的有机酸为乙酸、乳酸、柠檬酸中的一种。
所述的高温稳定剂为硫代硫酸钠和抗坏血酸中的一种。
本发明还提供一种上述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液的制备方法，包括以下步骤：
(1)泡沫压裂液用稠化剂的制备
将所述的丙烯酰胺单体、所述的乙烯吡咯烷酮、所述的顺丁烯二酸、所述的阴离子功能性单体和所述的水加入反应釜中混合均匀，开始通入氮气，加入所述氢氧化钾调节反应体系的pH值至8，加入所述无机盐，对反应釜通循环水，在温度为23℃～45℃下加入所述引发剂，并停止通氮气，反应2h～5h后停止通循环水，通入水蒸气并在80℃～120℃下保温4h～8h，得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得所述泡沫压裂液用稠化剂；
(2)泡沫压裂液用粘度增效剂的制备
将所述的乙二醇、所述的片碱和所述的水加入反应釜中混合均匀，对反应釜通循环水，并开动搅拌器，在温度为35℃～40℃下加入所述的阴离子表面活性剂，搅拌2h～3h，待固体溶解完全，溶液混合均匀后，即得泡沫压裂液用粘度增效剂；
(3)泡沫压裂液用pH值调节剂的制备
将所述的有机酸、所述的甲醇、所述的乙二醇和所述的水加入反应釜中，开动搅拌器搅拌0.5h左右，待溶液混合均匀后，即得泡沫压裂液用pH值调节剂；
(4)压裂液制备
本发明提供的抗高温清洁压裂液基液的实验室内配制方法如下：
在实验室内，按抗高温清洁压裂液组分的重量百分比，向搅拌器中加入水，在搅拌条件下向水中加入所述的pH值调节剂、高温稳定剂，混合均匀后，再缓慢加入所述的泡沫压裂液用稠化剂，搅拌均匀后，得到抗高温清洁压裂液基液。
本发明提供的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液的实验室内配制方法如下：
在实验室内，在搅拌器中，按压裂液组分的重量百分比向抗高温清洁压裂液基液中加入所述的压裂液用粘度增效剂和破胶剂并加盖密闭，利用二氧化碳气源向压裂液中通入二氧化碳，开启搅拌器，转数维持在700转/分，搅拌一定时间使压裂液起泡，起泡量达到所需值后，制得所述的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液。
本发明提供的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液基液在压裂施工现场配制的方法如下：
在配液现场，将配液大罐中备满水，加入所述pH值调节剂、所述的温度稳定剂到水中并搅拌均匀，采用射流枪技术，在向大罐中加水的同时均匀吸入所述稠化剂，并让稠化剂均匀溶解到水中，循环30min后制得清洁压裂液基液，并静置备用。
本发明提供的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的现场配制方法如下：
压裂施工时，在混砂车上，按压裂液组分的重量百分比向抗高温清洁压裂液基液中加入所述粘度增效剂和所述破胶剂，并泵入液态二氧化碳，在管路中气化成所述的气相二氧化碳并与抗高温清洁压裂液混合，形成所述的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液。
本发明的有益效果为：提供了一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液用稠化剂的合成方法、压裂液用粘度增效剂的合成方法、压裂液用pH值调节剂的合成方法，以及利用稠化剂、粘度增效剂、pH值调节剂等制备一种抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的方法，该稠化剂、粘度增效剂、pH值调节剂以及泡沫压裂液的优良性能主要概述如下：
(1)泡沫压裂液用稠化剂能在pH值为4～7范围内溶胀，溶胀时间和表观黏度受pH值的影响较小，并且溶液放置4天后黏度无变化，说明稠化剂溶液在低pH值下具有良好稳定性，与CO2复配形成泡沫压裂液后其性能不会受到影响；
(2)泡沫压裂液用粘度增效剂起泡性能好，加入粘度增效剂后，压裂液的表观黏度和起泡率都有一个明显的上升过程，能够显著提高体系的性能；
(3)泡沫压裂液用调节剂的加入，可以一定程度的阻止CO2的电离，将泡沫压裂液的 pH值控制在一定的范围内，提高压裂液稳定性，减少pH过低对压裂液性能的影响。
(4)低pH值下抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的耐温性能可达140℃，体系具有良好的耐温耐剪切性能；
(5)由于抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液具有超分子结构，并且泡沫间存在的界面作用对支撑剂有包裹和支撑作用，使得泡沫压裂液携砂性能显著提高；
(6)抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液残渣含量低至0.1mg/L，表面张力低至24mN/m以下，施工摩阻低，有利于破胶液的迅速返排，并且残液呈酸性，极大地降低了压裂液对支撑裂缝导流能力和储层的伤害，对页岩气等非常规油气藏的储层改造具有指导意义。
这些有益效果说明本发明提供的压裂液性能优良，适用温度范围广，不但能很好地满足非常规油气藏的压裂施工要求，而且对地层伤害小，增产效果好。证实了该压裂液是一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液。
附图说明
图1为本发明提供的抗高温清洁CO2泡沫压裂液有效粘度随泡沫质量的变化曲线；
图2为本发明提供的不同泡沫质量下抗高温清洁CO2泡沫压裂液粘度-时间变化曲线 (P＝10MPa，升温速率为1℃/min，γ＝170s-1)；
图3为本发明提供的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液耐温性能测试曲线；
图4为本发明提供的压裂液静态悬砂实验对比示意图；
图5为本发明提供的抗高温清洁CO2泡沫压裂液在延长油田某页岩气井的施工实例。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，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、
泡沫压裂液用稠化剂的合成：
将30kg丙烯酰胺、4kg乙烯吡咯烷酮、4kg顺丁烯二酸、5kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和40.85kg水加入反应釜中并混合均匀，开始通入氮气，加入8kg氢氧化钾调节pH值，用pH计测得pH为8.02，加入8kg氯化钾，对反应釜通循环水，在温度为28℃下加入0.15 kg氧化还原引发剂过硫酸钾-亚硫酸氢钠，其中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比为4：3，并停止通氮气，反应4h后停止通循环水，通入水蒸气并在95℃下保温8h，得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得所述泡沫压裂液用稠化剂。
泡沫压裂液用粘度增效剂的合成：
将10kg乙二醇、3kg片碱和57kg水加入反应釜中混合均匀，对反应釜通循环水，并开动搅拌器，在温度为40℃下加入15kg十二烷基苯磺酸钠、25kg十二烷基硫酸钠，搅拌3h，待固体溶解完全，溶液均匀后，即得泡沫压裂液用粘度增效剂。
泡沫压裂液用pH值调节剂的制备：
将25kg柠檬酸、5kg甲醇、10kg乙二醇和60kg水加入反应釜中，开动搅拌器搅拌0.5h 左右，待溶液混合均匀后，即得泡沫压裂液用pH值调节剂。
实施例2～5所用泡沫压裂液用稠化剂、泡沫压裂液用粘度增效剂及泡沫压裂液用pH值调节剂均为本实施例所述产品。
实施例2、
适合60℃地层压裂的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液：
按重量百分比计算，抗高温清洁压裂液部分：泡沫压裂液用稠化剂0.36％、泡沫压裂液用pH值调节剂0.2％，泡沫压裂液用粘度增效剂0.25％、余量为水；
(1)流变测试：测试抗高温清洁压裂液的耐温耐剪切性能。
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。
(2)破胶测试：向抗高温清洁压裂液中添加的过硫酸铵为0.045％；
(3)现场施工时在混砂车上向抗高温清洁压裂液中添加过硫酸铵0.045％，添加的液态二氧化碳与抗高温清洁压裂液的重量百分比为1：2，液态二氧化碳气化后形成的泡沫压裂液泡沫质量为52％～55％。
实施例3、
适合90℃地层压裂的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液：
按重量百分比计算，抗高温清洁压裂液部分：泡沫压裂液用稠化剂0.44％、泡沫压裂液用pH值调节剂0.2％，泡沫压裂液用粘度增效剂0.35％、余量为水；
(1)流变测试：测试抗高温清洁压裂液的耐温耐剪切性能。
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60min。
(2)破胶测试：向抗高温清洁压裂液中添加的过硫酸铵为0.035％；
(3)现场施工时在混砂车上向抗高温清洁压裂液中添加过硫酸铵0.035％，添加的液态二氧化碳与抗高温清洁压裂液的重量百分比为3：4，液态二氧化碳气化后形成的泡沫压裂液泡沫质量为60％～65％。
实施例4、
适合140℃地层压裂的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液：
按重量百分比计算，抗高温清洁压裂液部分：泡沫压裂液用稠化剂0.65％、泡沫压裂液用pH值调节剂0.3％，硫代硫酸钠0.2％、泡沫压裂液用粘度增效剂0.45％、余量为水；
(1)流变测试：测试抗高温清洁压裂液的耐温耐剪切性能。
实验仪器：哈克RS6000流变仪，旋转圆筒测试系统，转子PZ38；
测试条件：温度140℃、剪切速率170s-1、测试时间120min。
(2)破胶测试：向抗高温清洁压裂液中添加的过硫酸铵为0.03％；
(3)现场施工时在混砂车上向抗高温清洁压裂液中添加胶囊破胶剂0.05％、过硫酸铵 0.03％，添加的液态二氧化碳与抗高温清洁压裂液的重量百分比为1：1，液态二氧化碳气化后形成的泡沫压裂液泡沫质量为70％～75％。
本发明提供的泡沫压裂液用稠化剂的性能评价如下：
本发明制备的泡沫压裂液用稠化剂，分子链段上引入了羧酸基团、磺酸基团和疏水基团等，当稠化剂在溶液中溶解时，首先，分子链上的两性基团相互电性作用促进了稠化剂分子在低pH值溶液中的溶解；其次，分子链上的疏水侧基，提高了稠化剂在酸性溶液中的增粘性能；最后，分子链中的刚性侧基提高了聚合物分子的热运动阻力，从而提高溶液的抗温性能。表1即为稠化剂性能测试结果。
表1泡沫压裂液用稠化剂(0.5％)在不同pH值水中的粘度变化情况
稠化剂在pH值为4～7的范围内溶胀性能好，溶液放置4天后，粘度基本无变化，说明稳定性强，保证了压裂液与CO2复配形成泡沫压裂液后其性能不会受到影响。
本发明提供的泡沫压裂液用粘度增效剂的增黏和起泡性能如下：
本发明制备的泡沫压裂液用粘度增效剂是一种阴离子表面活性剂，在体系中起到提高压裂液表观粘度和结构强度，促进溶液生成稳定、均匀泡沫的作用，不同加量下B-55的增黏及起泡性能见表2。
表2泡沫压裂液用粘度增效剂的增黏和起泡性能测试
加入泡沫压裂液用粘度增效剂后，压裂液的表观粘度和起泡率都提高明显，说明粘度增效剂能显著提高体系的整体性能，但用量超过一定比例后增加趋势不大，所以粘度增效剂与稠化剂的用量之间有个最适比例。
本发明提供的泡沫质量对抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液性能影响评价如下：
采用大型泡沫回路模拟工况条件，使压裂液与液态CO2在管路中混合形成CO2泡沫压裂液，并按测试要求设置温度、压力、剪切速率等参数，测试了实施例3中压裂液的流变特性。得到的抗高温清洁CO2泡沫压裂液有效粘度随泡沫质量的变化曲线见图1。
从变化规律可以看出，随泡沫质量的增大，压裂液体系的有效粘度有较大幅度的增加，并且在泡沫质量为75％时出现最大值，随后急剧下降，由此推断，在泡沫质量为55％～75％时，压裂液有效粘度保持在较高的值，因此在实际应用中压裂液泡沫质量应尽量控制在此范围，以满足泡沫压裂施工要求。
本发明提供的温度对抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液性能影响评价如下：
采用大型泡沫回路模拟工况条件，使压裂液与液态CO2在管路中混合形成CO2泡沫压裂液，并按测试要求设置温度、压力、剪切速率等参数，测试了实施例3中压裂液的流变特性。得到的不同泡沫质量下压裂液粘度-时间变化曲线见图2。
由图可知，液态CO2与压裂液混合后，由于稀释作用体系的有效粘度大幅下降，但当温度升至32℃(临界温度)后，CO2转变为超临界状态，体系的粘度作用机理发生突变，内相泡沫体积增大，相互影响和干扰增强，使得泡沫液有效粘度急剧增大，但当温度逐渐稳定后，体系有效粘度逐渐下降并趋于平缓。
本发明提供的抗高温清洁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中抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的耐温性能测试曲线见图3。
评价方法：量取70ml已制备的抗高温清洁泡沫液并称其质量，便于计算泡沫质量，转入 RS6000高温流变仪密闭系统，接入CO2气源加压保证压裂液处于CO2环境，开启程序进行耐温性能测试。
结果表明，在低pH值体系下的耐温性能可达140℃，在140℃、170s-1下剪切120min后表观粘度保持在30mPa·s以上，而此类压裂液表观粘度大于20mPa·s时就具有强大的空间结构，说明抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液具有良好的耐温耐剪切性能。
本发明提供的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的悬砂性能评价如下：
评价方法：采用实施例3中的清洁二氧化碳泡沫压裂液，取200mL样品倒入烧杯中，置于90℃水浴锅中恒温20min，再将样品倒入吴茵混调器中，按30％的砂比加入20～40目的陶粒并搅拌均匀，随即倒入250mL的量筒，并放入90℃的烘箱中，计时，每隔一定时间记录上层析出的清液体积。压裂液静态悬砂实验对比见图4，图中各组左侧量筒内为水基压裂液，右侧量筒内为泡沫压裂液。
从现象可以看出，室温下，放置一天后泡沫压裂液中支撑剂无沉降，而在90℃下放置4 h后底部支撑剂量很少。结果表明，泡沫间的界面作用对支撑剂有包裹和支撑作用，抗高温清洁泡沫压裂液携砂性能显著提高。
本发明提供的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的破胶返排性能评价如下：
评价方法：采用实施例2、3、4中的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液，分别放置于60℃、 90℃、140℃的烘箱中，每半小时观察和记录破胶情况，待液体完全破胶，冷却后测试相关数据，结果见表3。
表3实施例破胶测试结果
实验结果表明：在地层温度条件下，几组液体5h内均能完全破胶，粘度低并且表面张力在24mN/m以下，利于返排；泡沫压裂液残渣含量低至0.1mg/L，几乎无法检测到，显著降低了残渣对储层和支撑裂缝导流能力带来的伤害。
实施例5、
延长油田英旺采油厂一页岩气探井云页2井，井深2600m，地层温度80℃。压裂施工难度大并且措施效果差，主要表现为：砂泥岩互层，高角度充填缝，不利控缝高，施工难度大；页岩层理发育，微裂缝发育，压裂时容易开启大量天然裂缝，液体效率低造成加砂困难；泥质含量高，储层伤害严重。
该井采用本发明的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液施工，施工总用液702m3，用二氧化碳182m3，加入陶粒80m3，平均砂比18.0％。压裂液排量2～5.3m3/min，液态CO2排量1.5～ 1.85m3/min，前置液阶段压裂液泡沫质量52％～66.2％。由于CO2不足，携砂液阶段压裂液泡沫质量为42％～46％左右；施工破裂压力16.9MPa，施工过程压力低(20～30MPa)且波动小，施工顺利，加砂率100％，施工曲线如图5。
施工结束后3h排液30m3，由于人工井底浅，地层少量出砂后造成射孔段被砂埋，冲砂后排液50m3左右，总计排液80m3后产气，3mm油嘴放喷点火，压力在11MPa以上，无阻气量为10万m3/d左右，含水量很小。
本次施工表明，采用本发明的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液不仅抗温性能优良、携砂性能好、压裂液摩阻低，提高了施工安全性，而且压裂液对地层伤害很小，措施见效快，显著提高了增产效果。该发明对页岩气等非常规油气藏的储层改造具有重要指导意义。
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 (8)

1.一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，其主要是以二氧化碳为气相，以抗高温清洁压裂液为液相配制而成，其泡沫质量为52～75％；
其中，所述抗高温清洁压裂液由0.3～0.65wt％的稠化剂、0.2～0.5wt％的粘度增效剂、0.2～0.3wt％的pH值调节剂、0～0.2wt％的高温稳定剂、0.01～0.1wt％的破胶剂和水制备而成；
所述稠化剂由下列重量百分比的组分制备而成：丙烯酰胺为25％～30％，乙烯吡咯烷酮为3％～5％，顺丁烯二酸为4％～6％，阴离子功能性单体为5％～7％，引发剂为0.08％～0.15％，氢氧化钾为1％～8％，无机盐为5％～10％，其余为水；
所述粘度增效剂由下列重量百分比的组分制备而成：阴离子表面活性剂为25～30wt％、乙二醇为5～10wt％，片碱3～5wt％，其余为水；
所述pH值调节剂是由下列重量百分比的组分制备而成：有机酸为15～25wt％，甲醇为3～5wt％，乙二醇为5～10wt％，其余为水；
所述的高温稳定剂为硫代硫酸钠和抗坏血酸中的一种。
2.根据权利要求1所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，所述的阴离子功能性单体为丙烯酸、乙烯基磺酸钠盐或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
3.根据权利要求1所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠，其中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比为4：3。
4.根据权利要求1所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，所述无机盐为氯化钠、氯化钾中的一种或两种任意比例的混合。
5.根据权利要求1所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、油酸钠、油酸钾、十二烷基苯磺酸钠、椰油基磺酸钠中的一种或两种按1：1的质量比混合。
6.根据权利要求1所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，所述的有机酸为乙酸、乳酸、柠檬酸中的一种。
7.根据权利要求1所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液，其特征在于，
当地层温度为30～90℃，所述的稠化剂为0.3～0.45wt％，所述的pH值调节剂为0.2wt％，所述的高温稳定剂为0，所述的粘度增效剂为0.2～0.4wt％，所述的破胶剂为过硫酸铵，加量为0.01～0.05wt％；当地层温度为90～140℃时，所述的稠化剂为0.46～0.65wt％，所述的pH值调节剂为0.3wt％，所述的高温稳定剂为0.1～0.2wt％，所述的粘度增效剂为0.4～0.5wt％，所述破胶剂为过硫酸铵和胶囊破胶剂两种，胶囊破胶剂为由胶囊包裹的过硫酸铵，压裂施工前期使用胶囊破胶剂，加量从0.01wt％至0.1wt％逐渐递增，泵入地层后在一定压力和温度状况下胶囊破裂，过硫酸铵再产生作用；压裂施工后期使用过硫酸铵，加量从0.01wt％至0.1wt％逐渐递增，加入后即产生作用。
8.一种制备如权利要求1～7任一项所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO2泡沫压裂液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)泡沫压裂液用稠化剂的制备
将所述丙烯酰胺单体、所述乙烯吡咯烷酮、所述顺丁烯二酸、所述阴离子功能性单体和所述水加入反应釜中混合均匀，开始通入氮气，加入所述氢氧化钾调节体系pH值至8，加入所述无机盐，对反应釜通循环水，在温度为23℃～45℃下加入所述引发剂，并停止通氮气，反应2h～5h后停止通循环水，通入水蒸气并在80℃～120℃下保温4h～8h，得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得所述泡沫压裂液用稠化剂；
(2)泡沫压裂液用粘度增效剂的制备
将所述的乙二醇、所述的片碱和所述的水加入反应釜中混合均匀，对反应釜通循环水，并开动搅拌器，在温度为35℃～40℃下加入所述的阴离子表面活性剂，搅拌2h～3h，待固体溶解完全，溶液均匀后，即得泡沫压裂液用粘度增效剂；
(3)泡沫压裂液用pH值调节剂的制备
将所述的有机酸、所述的甲醇、所述的乙二醇和所述的水加入反应釜中，开动搅拌器搅拌0.5h，待溶液混合均匀后，即得泡沫压裂液用pH值调节剂；
(4)抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液的现场制备
在配液现场，将配液大罐中备满水，加入所述pH值调节剂、所述的温度稳定剂到水中并搅拌均匀，采用射流枪技术，在向大罐中加水的同时均匀吸入所述稠化剂，并让稠化剂均匀溶解到水中，循环30min后制得清洁压裂液基液，并静置备用；在混砂车上向清洁压裂液基液中加入所述粘度增效剂和所述破胶剂，并泵入液态二氧化碳，在管路中气化成所述的二氧化碳气相并与形成的抗高温清洁压裂液混合，形成所述的抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液。
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