CN106010496A - 一种co2增能酸性清洁压裂液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种CO2增能酸性清洁压裂液的制备方法。本发明将水溶性聚醚类非离子表面活性剂和长链叔铵盐阳离子表面活性剂以及氯化钾溶解在水中形成复合乳液基液；将液态CO2加入上述乳液中，搅拌均匀获得酸性清洁压裂液。本发明CO2增能压裂液不仅可提高返排能力；而且液态CO2可与低黏度复合乳液相互作用，形成高黏度的冻胶，酸性清洁压裂液和CO2泡沫压裂液共同作用，提高采收效率。

Description

一种CO2增能酸性清洁压裂液及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种CO2增能酸性清洁压裂液及其制备方法。
背景技术
压裂技术是在采油过程中，把具有一定粘度的液体挤入油层，当油层压出许多裂缝后，加入支撑剂充填进裂缝，提高油气层的渗透能力，以增加产油量的一种常见的工艺。常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液等基本类型。泡沫压裂液是CO2压裂技术中经常采用的方式，CO2压裂技术又细分为CO2泡沫增能压裂、CO2泡沫压裂和纯CO2压裂。其中纯 CO2压裂采用液态CO2为压裂液，即100%CO2压裂，施工过程需专门的密闭混砂车，因此不适合中、大规模的压裂改造；CO2泡沫压裂的泡沫质量一般为60%~85%，水基压裂液用量少，使得压裂施工中提高砂比受到限制，且施工压力偏高；CO2增能压裂泡沫质量一般为30%～52%，CO2可提高返排能力和携沙能力，适用于较大规模的压裂，因此CO2增能压裂方式是目前应用较为广泛的。CO2增能压裂方法中所使用的液体主要成分是液态二氧化碳、增稠剂和化学添加剂组成的液-液两相混合体系。液态二氧化碳用量在30%~52%，化学添加剂主要指氯化钾防膨剂，增稠剂一般选用聚合物水冻胶，如酸性交联羧甲基瓜尔胶或酸性交联羧甲基羟丙基瓜尔胶。在实际生产中发现这类高黏度聚合物增稠剂一方面不利于井口注入，需较大施工压力；另一方面会产生大量残渣，残渣颗粒对地层储层孔隙造成伤害，伤害率在50~80%左右，对地层造成永久伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种CO2增能清洁酸性压裂液及其制备方法，以提高采收率和返排能力，同时减少对地层的伤害，而且施工压力小，减小了施工成本，提高了施工安全性。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种CO2增能酸性清洁压裂液，由以下组分配制而成，按质量百分比计：
水溶性聚醚类非离子表面活性剂 0.1~0.3%；
长链叔铵盐阳离子表面活性剂 1.0~3.0%；
氯化钾 1.0~3.0%；
液态二氧化碳 30 ~ 52%；
水余量。
制备一种如前所述的CO2增能酸性清洁压裂液的制备方法，依次包括以下步骤:
步骤一：复合乳液的制备
配制质量浓度为1~3%的氯化钾溶液，搅拌状态下加入0.1~0.3%水溶性聚醚类非离子表面活性剂；在上述溶液中加入长链叔铵盐阳离子表面活性剂1~3%，搅拌均匀，形成复合乳液基液；
步骤二：酸性清洁压裂液的制备
将液态二氧化碳加入到上述复合乳液基液中，液态二氧化碳占复合乳液基液的质量比为30~65%，搅拌均匀，得耐酸性清洁压裂液。
所述水溶性聚醚类非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧化乙烯醚和脂肪酸聚氧化乙烯醚。
所述长链叔铵盐阳离子表面活性剂为芥酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐、芥酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐、油酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐或油酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐。
本发明具有以下优点：
1、采收率和返排能力有效提升：本发明中复合乳液基液和液态二氧化碳所形成的酸性清洁压裂液，相互作用形成高黏度水凝胶，可提高采收率，同时在压裂液返排时， CO2起到气驱作用，有助于提高返排能力，返排速度加速，有效降低对地层的伤害；
2、施工成本低，安全性高：当复合乳液与液态CO2一起通过管道注入井底时，CO2不仅作为增能压裂技术的气体，同时作为复合乳液基液的交联剂，在管道中相互作用形成高黏度冻胶，即保证了压裂液的携砂性能，又降低压裂液井口注入压力；
3、对地层伤害小：本发明基液中的增稠剂均为表面活性剂，破胶后无残渣，因此对底层伤害小。
附图说明
图1是复合乳液微观形态示意图；
图2是乳液成胶过程示意图；
图3是80℃、170s-1剪切速率下，剪切90min的流变曲线。
具体实施方案
下面将结合实施例和附图对本发明进行详细地说明。
实施例1：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：
在100g水中加入氯化钾1g，搅拌状态下加入0.1g脂肪醇聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入芥酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐1g，搅拌形成白色复合乳液基液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合乳液基液中加入液态二氧化碳30 g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由附图1可知，复合乳液基液分布均匀，且乳液颗粒直径在6~9μm；
由附图2可知，加入CO2，乳液颗粒逐渐消失，形成无色透明水凝胶；由实施例1制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为5~6，耐温耐剪切性能较好，黏土防膨率和压裂液返排率分别为88.9%和82%，均满足压裂施工要求。压裂液耐温耐剪切性能如附图3所示，从图中可以看到，80℃、170 s-1剪切90 min，压裂液的黏度在80 mPa.s左右（大于50 mPa.s），可满足压裂施工要求。
实施例2：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：
在100g水中加入氯化钾1g，搅拌状态下加入0.1g脂肪酸聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入芥酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐1g，形成白色复合乳液基液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合乳液基液中加入液态二氧化碳52g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由实施例2制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为3~4，80℃、170 s-1剪切90 min，该压裂液的黏度在85 mPa.s左右，黏土防膨率和压裂液返排率分别为92.3%和93.5%，符合压裂施工要求。
实施例3：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：
在100g水中加入氯化钾1g，搅拌下加入0.1g脂肪酸聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入芥酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐3g，形成白色复合乳液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合溶液乳液中加入液态二氧化碳52g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由实施例3制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为3~4，80℃、170 s-1剪切90 min，该压裂液的黏度在90 mPa.s左右，黏土防膨率和压裂液返排率分别为91.8%和91.2%，符合压裂施工要求。
实施例4：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：
在100g水中加入氯化钾1g，搅拌状态下加入0.1g脂肪醇聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入芥酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐3g，形成白色复合乳液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合溶液乳液中加入液态二氧化碳40g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由实施例4制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为4~5，80℃、170 s-1剪切90 min，该压裂液的黏度在88 mPa.s左右，黏土防膨率和压裂液返排率分别为92.7%和93%，符合压裂施工要求。
实施例5：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：
在100g水中加入氯化钾1g，搅拌状态下加入0.1g脂肪酸聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入油酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐3g，形成白色复合乳液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合溶液乳液中加入液态二氧化碳52g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由实施例5制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为3~4，80℃、170 s-1剪切90 min，该压裂液的黏度在92 mPa.s左右，黏土防膨率和压裂液返排率分别为90.3%和90.5%，符合压裂施工要求。
实施例6：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：
在100g水中加入氯化钾1g，搅拌状态下加入0.3g脂肪酸聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入芥酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐3g，形成白色复合乳液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合溶液乳液中加入液态二氧化碳52g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由实施例6制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为3~4，80℃、170 s-1剪切90 min，该压裂液的黏度在95 mPa.s左右，黏土防膨率和压裂液返排率分别为91.3%和90%，符合压裂施工要求。
实施例7：
一种CO2增能酸性清洁压裂液通过下述制备方法制得：
步骤一、复合乳液的制备：在100g水中加入氯化钾3g，搅拌状态下加入0.3g脂肪醇聚氧化乙烯醚，搅拌5min，在上述溶液中继续加入芥酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐3g，形成白色复合乳液；
步骤二、酸性清洁压裂液的制备：
在上述复合溶液乳液中加入液态二氧化碳40g，混合均匀，得到酸性清洁压裂液。
由实施例7制备的CO2增能酸性清洁压裂液pH值为4~5，80℃、170 s-1剪切90 min，该压裂液的黏度在100 mPa.s左右，黏土防膨率和压裂液返排率分别为92.7%和92%，符合压裂施工要求。
上述实施例7为最佳实施例。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种CO2增能酸性清洁压裂液，其特征在于：由以下组分配制而成，按质量百分比计：
水溶性聚醚类非离子表面活性剂0.1~0.3%；
长链叔铵盐阳离子表面活性剂1.0~3.0%；
氯化钾1.0~3.0%；
液态二氧化碳30 ~ 52%；
水余量。
2.根据权利要求1所述的一种CO2增能酸性清洁压裂液，其特征在于：所述水溶性聚醚类非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧化乙烯醚或脂肪酸聚氧化乙烯醚；所述长链叔铵盐阳离子表面活性剂为芥酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐、芥酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐、油酸酰胺丙基二甲基叔铵盐酸盐或油酸酰胺丙基二甲基叔铵醋酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种CO2增能酸性清洁压裂液的制备方法，其特征在于：依次包括下述步骤
步骤一：复合乳液的制备
配制质量浓度为1~3%的氯化钾溶液，搅拌状态下加入0.1~0.3%水溶性聚醚类非离子表面活性剂；在上述溶液中加入长链叔铵盐阳离子表面活性剂1~3%，搅拌均匀，形成复合乳液基液；
步骤二：酸性清洁压裂液的制备
将液态二氧化碳加入到上述复合乳液基液中，液态二氧化碳与复合乳液基液的质量比为30~65%，搅拌均匀，得耐酸性清洁压裂液。
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