CN106190087A - 一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液，由以下组分按重量百分比组成：环糊精10~35%，氯化锂0.5~3.5%，脂肪醇1.3~15%，甲基纤维素0.3~10%，其余为N,N‑二甲基甲酰胺。所述脂肪醇的C原子数为10~18，所述甲基纤维素的重均分子量为400~10000。本发明可实现温控成胶，不需添加其他暂堵剂，且成胶稳定耐剪切，被剪切后又会自动恢复成凝胶状；由于该超分子凝胶暂堵转向压裂液由小分子组成，破胶后易返排，不会造成储层残留伤害。本发明适用于油气田的压裂改造，具有广阔的市场前景。

Description

一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液
技术领域
本发明涉及石油开发过程中的水力压裂增产领域中一种温控暂堵转向压裂液，特别是涉及一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液。
背景技术
压裂液自从1947年首次用于裂缝增产以来已经历了巨大的演变。早期的增产处理是通过向汽油中添加形成足以压开和延伸裂缝的粘性流体；后来，又陆续发展了胍胶及改性胍胶工作液、合成聚合物压裂液、粘弹性表面活性剂(VES)压裂液等。胍胶、合成聚合物压裂液是在地面上配制成高分子溶液后再注入地层，都是利用高分子分子量大的特性来实现压裂液的增粘，其施工破胶后都会有高分子残渣伤害。粘弹性表面活性剂是利用表面活性剂聚集成胶束来实现压裂液的增粘，其用量大成本高。这几类压裂液的共同特点就是随温度升高压裂液粘度降低甚至完全破胶。为了改善压裂效果，防止压裂过程中压裂液的破胶漏失，石油工作者一直在追求各种耐高温的压裂液。
针对这个问题，本发明提出一种适用于压裂作业的热致超分子凝胶体系，该体系在常温下粘度低可流动，而随温度升高到60～90℃粘度迅速增加失去流动性，当温度继续升高至90～150℃以上又恢复低粘状态可流动。常规小分子凝胶(包括绝大部分高分子凝胶)是将小质量浓度的凝胶因子加入到有机溶剂中，加热使其完全溶解然后再冷却，当达到凝胶化温度时，凝胶体系就会失去流动性形成凝胶。而本发明提供的热致超分子凝胶体系，是凝胶因子(gelator)通过分子间氧键、π-π堆积、范德华力、静电、偶极或疏溶剂等超分子作用自组装形成的三维结构。由于分子之间这种弱的作用力使得小分子有机凝胶在加热时很容易被破坏，从而使其转变为溶液，故而热敏感性是小分子有机凝胶的基本性质。目前，对于单组分凝胶因子研究得比较多，对于二组分或多组分凝胶因子研究比较少。通过改变体系中各组分的摩尔比，或者改变其中的任何一种成分，就能改变整个凝胶的性能，具有更大的可调性，使其能适应不同的环境使用条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液，由小分子化合物组成，凝胶在60～90℃成胶，继续升温在90～150℃破胶，当施工完成后随地层温度升高后可自动破胶成小分子，易返排，对地层无伤害，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液，由以下组分按重量百分比组成：环糊精10～35％，氯化锂(LiCl)0.5～3.5％，脂肪醇1.3～15％，甲基纤维素0.3～10％，其余为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
所述脂肪醇的C原子数为10～18。
所述甲基纤维素的重均分子量为400～10000。
该热致超分子凝胶暂堵转向压裂液的制备过程为：首先取一定量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，然后分别向其中加入环糊精、氯化锂、脂肪醇、甲基纤维素，然后搅拌均匀即配制完成。
在地面将转向压裂液配制好，其粘度流动性很容易注入地层，易施工，随着压裂液向地层注入过程中，压裂液的温度会逐渐升高，前端注入的压裂液温度升高最快，当温度升高到60～90℃，压裂液粘度迅速升高成凝胶状态，压裂液变的流动慢或不流动状态，这样就能在地层中封堵裂缝或溶洞，阻止压裂液漏失，容易在地层中憋起压力使地层容易压开。
常规压裂液通常都是随温度升高粘度降低，压裂施工过程中由于压裂液粘度降低或破胶容易造成压裂液的漏失，可能会造成施工不成功。而本发明提供的热致超分子凝胶，是由小分子化合物组成，因此不会对储层造成聚合物残留伤害，该凝胶在60～90℃成胶，继续升高温度在90～150℃破胶，因此当施工完成后随地层温度升高后可自动破胶成小分子，易返排、无伤害。且该暂堵转向压裂液不需要添加其他暂堵材料，就可在水力压裂形成的裂缝内实现暂堵转向的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)该热致超分子凝胶暂堵转向压裂液是一种超分子凝胶体系，可实现温控成胶，不需添加其他暂堵剂；
(2)该超分子凝胶压裂液是依靠分子间氢键、π-π堆积、范德华力、静电、偶极等作用力形成的凝胶，而非高分子通过共价键力形成凝胶，因此超分子凝胶成胶稳定耐剪切，被剪切后又会自动恢复成凝胶状，而高分子共价键受到剪切断裂后不能再恢复；
(3)该超分子凝胶压裂液是由小分子组成，破胶后易返排，不会造成储层残留伤害。
本发明适用于油气田的压裂改造。
具体实施方式
实施例1
配制(PSA-1)正癸醇超分子转向压裂液：
首先取5Ml(4.74g)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，然后分别向其中加入环糊精(0.95g)、氯化锂(0.024g)、正癸醇(0.2g)，甲基纤维素-4000(0.1g)，然后搅拌均匀即配制完成。
将配制好的转向压裂液放入油浴锅中搅拌加热，从室温开始每隔5℃观察现象，记录其初始成胶温度以及最终成胶温度。正癸醇从25℃开始一直到60℃呈液体，60℃开始变浑浊开始成胶，70℃时呈乳白色凝胶，75℃完全成胶，90℃开始出现固态凝胶向液相转化的现象，115℃全部的固态凝胶恢复为液体。
实施例2
配制(PSA-2)正十一醇超分子转向压裂液：
首先取5Ml(4.74g)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，然后分别向其中加入环糊精(0.85g)、氯化锂(0.036g)、正十一醇(0.3g)，甲基纤维素-400(0.3g)，然后搅拌均匀即配制完成。
将配制好的转向压裂液浴锅中搅拌加热，从室温开始每隔5℃观察现象，记录其初始成胶温度以及最终成胶温度。正十一醇从25℃开始一直到90℃呈液体，在90℃开始变浑浊，95℃完全成胶，120℃开始出现固态凝胶向液相转化的现象，125℃全部的固态凝胶恢复为液体。
实施例3
配制(PSA-3)正十二醇转向压裂液：
首先取5Ml(4.74g)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，然后分别向其中加入环糊精(0.75g)、氯化锂(0.048g)、正十二醇(0.4g)，甲基纤维素-10000(0.05g)，然后搅拌均匀即配制完成。
将配制好的转向压裂液放入油浴锅中搅拌加热，从室温开始每隔5℃观察现象，记录其初始成胶温度以及最终成胶温度。正十二醇从25℃开始一直到115℃呈液体，115℃开始变浑浊，120℃完全成胶，145℃开始出现固态凝胶向液相转化的现象，150℃全部的固态凝胶恢复为液体。
表1转向压裂液成胶温度记录
样品 初始成胶温度/℃ 最终成胶温度/℃ 初始破胶温度/℃ 最终破胶温度/℃
PSA-1 60 75 90 115
PSA-2 90 95 120 125
PSA-3 115 120 145 150

Claims (3)

1.一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液，由以下组分按重量百分比组成：环糊精10~35%，氯化锂0.5~3.5%，脂肪醇1.3~15%，甲基纤维素0.3~10%，其余为N,N-二甲基甲酰胺。
2.如权利要求1所述的一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液，其特征在于，所述脂肪醇的C原子数为10~18。
3.如权利要求1所述的一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液，其特征在于，所述甲基纤维素的重均分子量为400~10000。
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