CN107057674A - 超临界二氧化碳压裂工艺 - Google Patents

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宝森磊
李志东
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Abstract

本发明涉及一种超临界二氧化碳压裂工艺，其中的超临界二氧化碳压裂液体系包括如下原料：超临界二氧化碳、花生酸、山萮酸、木质素酸、珠光脂酸、油酸、甘油、环戊烷、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、1，2‑二溴丁烷、1‑溴丁烷和2‑氯丙烷。本发明的超临界二氧化碳压裂液体系具有制备工艺简单，作业工序少，压裂成本低效果好，携砂性能好，水相少，可实现低水量压裂，有效减少水相对储层的伤害，在很大程度上抑制了黏土膨胀，另外还可有效节约施工时间，降低工作强度，相比传统压裂大幅减少了液体残留，能够实现高效环保绿色施工的目的。

Description

超临界二氧化碳压裂工艺
技术领域
本发明涉及一种超临界二氧化碳压裂工艺。
背景技术
超临界二氧化碳喷射压裂是通过喷射压裂装置，产生超临界二氧化碳射流，射穿套管和储层岩石，形成射孔孔眼，然后进行压裂。超临界二氧化碳喷射压裂特点有：无自由水、输送支撑剂形成支撑缝、支撑缝中无自由水和固体残渣，完全适合于水敏性储层，消除了储层伤害。因此，超临界二氧化碳喷射压裂能够提高储层导流能力，实现商业高效开采的有效手段之一。超临界二氧化碳压裂液为增粘剂溶于超临界二氧化碳中的混合物质；压裂液流经喷射压裂装置会产生节流效应，造成温度下降，影响压裂液的物性和喷射压裂效果。目前，受温度、压力和压裂液粘度影响，超临界二氧化碳压裂液的节流效应规律相当复杂，鲜有试验数据，而超临界二氧化碳压裂液粘度随温度压力的变化而变化，是超临界二氧化碳喷射压裂开发储层的一个难点。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种超临界二氧化碳压裂液体系。
本发明的一种超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳75份～95份、花生酸0.01份～0.1份、山萮酸0.01份～0.5份、木质素酸0.001份～0.01份、珠光脂酸0.01份～0.1份、油酸0.01份～0.5份、甘油1份～8份、环戊烷0.001份～0.01份、环己烷0.001份～0.01份、二氯甲烷0.01份～0.1份、三氯甲烷0.001份～0.01份、1，2-二溴丁烷0.01份～0.1份、1-溴丁烷0.01份～0.5份和2-氯丙烷0.001份～0.01份。
本发明的超临界二氧化碳压裂液体系具有制备工艺简单，作业工序少，压裂成本低效果好，携砂性能好，无水相，可实现无水压裂，完全消除水相对储层的伤害，在很大程度上抑制了黏土膨胀，另外还可有效节约施工时间，降低工作强度，相比传统压裂大幅减少了液体残留，能够实现高效环保绿色施工的目的。
另外，根据本发明上述实施例的超临界二氧化碳压裂液体系，还可以具有如下附加的技术特征：
作为本发明的优选的实施方式，所述的超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳75份、花生酸0.1份、山萮酸0.01份、木质素酸0.01份、珠光脂酸0.01份、油酸0.5份、甘油1份、环戊烷0.01份、环己烷0.001份、二氯甲烷0.1份、三氯甲烷0.001份、1，2-二溴丁烷0.1份、1-溴丁烷0.01份和2-氯丙烷0.01份。
作为本发明的优选的实施方式，所述的超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳95份、花生酸0.01份、山萮酸0.5份、木质素酸0.001份、珠光脂酸0.1份、油酸0.01份、甘油8份、环戊烷0.001份、环己烷0.01份、二氯甲烷0.01份、三氯甲烷0.01份、1，2-二溴丁烷0.01份、1-溴丁烷0.5份和2-氯丙烷0.001份。
作为本发明的优选的实施方式，所述的超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳85份、花生酸0.06份、山萮酸0.23份、木质素酸0.007份、珠光脂酸0.04份、油酸0.25份、甘油4份、环戊烷0.007份、环己烷0.005份、二氯甲烷0.03份、三氯甲烷0.006份、1，2-二溴丁烷0.04份、1-溴丁烷0.32份和2-氯丙烷0.004份。
本发明的另一个目的在于提出所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：S101：首先将二氧化碳加热至31.3℃以上、加压至7.38MPa以上，得到超临界二氧化碳；S102：将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％～3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃～120℃，并保温2h～4h，然后离心分离并过滤，得到滤液；S103：将所述滤液与剩余原料组分以及所述超临界二氧化碳混合，得到超临界二氧化碳压裂液体系。
进一步地，在所述步骤S102中，搅拌的功率为1500r/min～3000r/min。
进一步地，在所述步骤S102中，离心分离的时间为5min～15min，转速为1000r/min～2000r/min。
本发明的再一个目的在于提出所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，包括如下步骤：S201：首先将二氧化碳通过加热、加压得到超临界二氧化碳；S202：将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％～3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃～120℃，并保温2h～4h，然后离心分离并过滤，得到滤液；S203：将所述滤液加入到三分之一体积的的临界二氧化碳中，然后将其泵入所述井中，通过喷射压裂装置将其喷砂射孔使储层产生孔道；S204：将剩余所述超临界二氧化碳泵入井中加入剩余原料组分，然后对所述孔道进行压裂，使储层产生裂缝。
进一步地，在所述步骤S202中，搅拌的功率为1500r/min～3000r/min。
进一步地，在所述步骤S202中，离心分离的时间为5min～15min，转速为1000r/min～2000r/min。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的一个目的在于提出一种超临界二氧化碳压裂液体系。
本发明的一种超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳75份～95份、花生酸0.01份～0.1份、山萮酸0.01份～0.5份、木质素酸0.001份～0.01份、珠光脂酸0.01份～0.1份、油酸0.01份～0.5份、甘油1份～8份、环戊烷0.001份～0.01份、环己烷0.001份～0.01份、二氯甲烷0.01份～0.1份、三氯甲烷0.001份～0.01份、1，2-二溴丁烷0.01份～0.1份、1-溴丁烷0.01份～0.5份和2-氯丙烷0.001份～0.01份。
本发明的超临界二氧化碳压裂液体系具有制备工艺简单，作业工序少，压裂成本低效果好，携砂性能好，水相少，可实现低水量压裂，有效减少水相对储层的伤害，在很大程度上抑制了黏土膨胀，另外还可有效节约施工时间，降低工作强度，相比传统压裂大幅减少了液体残留，能够实现高效环保绿色施工的目的。
本发明的另一个目的在于提出所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：
S101：首先将二氧化碳加热至31.3℃以上、加压至7.38MPa以上，得到超临界二氧化碳。
S102：将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％～3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃～120℃，并保温2h～4h，然后离心分离并过滤，得到滤液。
S103：将所述滤液与剩余原料组分以及所述超临界二氧化碳混合，得到超临界二氧化碳压裂液体系。
本发明的再一个目的在于提出所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法。
所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，包括如下步骤：
S201：首先将二氧化碳通过加热、加压得到超临界二氧化碳。
S202：将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％～3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃～120℃，并保温2h～4h，然后离心分离并过滤，得到滤液。
S203：将所述滤液加入到三分之一体积的的临界二氧化碳中，然后将其泵入所述井中，通过喷射压裂装置将其喷砂射孔使储层产生孔道。
S204：将剩余所述超临界二氧化碳泵入井中加入剩余原料组分，然后对所述孔道进行压裂，使储层产生裂缝。
下面通过具体实施例详细描述本发明。
实施例1
实施例1提出了一种超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳75份、花生酸0.1份、山萮酸0.01份、木质素酸0.01份、珠光脂酸0.01份、油酸0.5份、甘油1份、环戊烷0.01份、环己烷0.001份、二氯甲烷0.1份、三氯甲烷0.001份、1，2-二溴丁烷0.1份、1-溴丁烷0.01份和2-氯丙烷0.01份。
实施例1的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将二氧化碳加热至31.3℃以上、加压至7.38MPa以上，得到超临界二氧化碳；
(2)将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至120℃，并保温2h，然后离心分离并过滤，得到滤液；其中，搅拌的功率为3000r/min，离心分离的时间为5min，转速为2000r/min。
(3)将所述滤液与剩余原料组分以及所述超临界二氧化碳混合，得到超临界二氧化碳压裂液体系。
实施例1的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，包括如下步骤：
(1)首先将二氧化碳通过加热、加压得到超临界二氧化碳。
(2)将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至120℃，并保温2h，然后离心分离并过滤，得到滤液；其中，搅拌的功率为3000r/min，离心分离的时间为5min，转速为2000r/min。
(3)将所述滤液加入到三分之一体积的的临界二氧化碳中，然后将其泵入所述井中，通过喷射压裂装置将其喷砂射孔使储层产生孔道。
(4)将剩余所述超临界二氧化碳泵入井中加入剩余原料组分，然后对所述孔道进行压裂，使储层产生裂缝。
实施例2
实施例2提出了一种超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳95份、花生酸0.01份、山萮酸0.5份、木质素酸0.001份、珠光脂酸0.1份、油酸0.01份、甘油8份、环戊烷0.001份、环己烷0.01份、二氯甲烷0.01份、三氯甲烷0.01份、1，2-二溴丁烷0.01份、1-溴丁烷0.5份和2-氯丙烷0.001份。
实施例2的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将二氧化碳加热至31.3℃以上、加压至7.38MPa以上，得到超临界二氧化碳。
(2)将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃，并保温4h，然后离心分离并过滤，得到滤液；其中，搅拌的功率为1500r/min，离心分离的时间为15min，转速为1000r/min。
(3)将所述滤液与剩余原料组分以及所述超临界二氧化碳混合，得到超临界二氧化碳压裂液体系。
实施例2的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，包括如下步骤：
(1)首先将二氧化碳通过加热、加压得到超临界二氧化碳。
(2)将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃，并保温4h，然后离心分离并过滤，得到滤液；其中，搅拌的功率为1500r/min，离心分离的时间为15min，转速为1000r/min。
(3)将所述滤液加入到三分之一体积的的临界二氧化碳中，然后将其泵入所述井中，通过喷射压裂装置将其喷砂射孔使储层产生孔道。
(4)将剩余所述超临界二氧化碳泵入井中加入剩余原料组分，然后对所述孔道进行压裂，使储层产生裂缝。
实施例3
实施例3提出了一种超临界二氧化碳压裂液体系，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳85份、花生酸0.06份、山萮酸0.23份、木质素酸0.007份、珠光脂酸0.04份、油酸0.25份、甘油4份、环戊烷0.007份、环己烷0.005份、二氯甲烷0.03份、三氯甲烷0.006份、1，2-二溴丁烷0.04份、1-溴丁烷0.32份和2-氯丙烷0.004份。
实施例3的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将二氧化碳加热至31.3℃以上、加压至7.38MPa以上，得到超临界二氧化碳。
(2)将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数2％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至112℃，并保温3h，然后离心分离并过滤，得到滤液；其中，搅拌的功率为2200r/min，离心分离的时间为10min，转速为1500r/min。
(3)将所述滤液与剩余原料组分以及所述超临界二氧化碳混合，得到超临界二氧化碳压裂液体系。
实施例3的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，包括如下步骤：
(1)首先将二氧化碳通过加热、加压得到超临界二氧化碳。
(2)将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数2％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至113℃，并保温3h，然后离心分离并过滤，得到滤液；其中，搅拌的功率为2300r/min，离心分离的时间为10min，转速为1500r/min。
(3)将所述滤液加入到三分之一体积的的临界二氧化碳中，然后将其泵入所述井中，通过喷射压裂装置将其喷砂射孔使储层产生孔道。
(4)将剩余所述超临界二氧化碳泵入井中加入剩余原料组分，然后对所述孔道进行压裂，使储层产生裂缝。
对比例1
对比例1提出了一种超临界二氧化碳压裂液体系，对比例1与实施例1的区别仅在于，对比例1的原料中未加入花生酸、山萮酸和木质素酸，其余原料组分均相同。
对比例1的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法以及超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法均与实施例1相同。
对比例2
对比例2提出了一种超临界二氧化碳压裂液体系，对比例2与实施例2的区别仅在于，对比例2的原料中未加入花生酸木质素酸，其余原料组分均相同。
对比例2的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法以及超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法均与实施例2相同。
对比例3
对比例3提出了一种超临界二氧化碳压裂液体系，对比例3与实施例3的区别仅在于，对比例3的原料中未加入珠光脂酸和木质素酸，其余原料组分均相同。
对比例3的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法以及超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法均与实施例3相同。
测量各实施例与对比例的压裂液体系的粘度，并对比各实施例与对比例的裂缝的张开和长度。见表1。
表1：超临界二氧化碳压裂液体系的粘度以及裂缝的张开和长度
压裂液粘度(Pa·s) 裂缝张开距离(mm) 裂缝长度(m)
实施例1 0.00008 0.192 14.9
实施例2 0.00009 0.151 15.2
实施例3 0.00007 0.147 14.3
对比例1 0.00002 0.129 8.4
对比例2 0.00003 0.103 7.6
对比例3 0.00002 0.112 7.5
比较表1可以看出，实施例1-3的超临界二氧化碳压裂液体系的粘度普遍较高，接近0.0001Pa·s，而对比例1-3的超临界二氧化碳压裂液体系的粘度均小于或等于0.00003Pa·s。实施例1-3与对比例1-3的裂缝的张开距离相差不大，但是实施例1-3的裂缝长度均明显要大于对比例1-3，可以看出，本发明的超临界二氧化碳压裂液体系能够很好地延伸裂缝的长度，具有很好的压裂效果。
综上，本发明的超临界二氧化碳压裂液体系具有制备工艺简单，作业工序少，压裂成本低效果好，携砂性能好，水相少，可实现低水量压裂，有效减少水相对储层的伤害，在很大程度上抑制了黏土膨胀，另外还可有效节约施工时间，降低工作强度，相比传统压裂大幅减少了液体残留，能够实现高效环保绿色施工的目的。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种超临界二氧化碳压裂液体系，其特征在于，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳75份～95份、花生酸0.01份～0.1份、山萮酸0.01份～0.5份、木质素酸0.001份～0.01份、珠光脂酸0.01份～0.1份、油酸0.01份～0.5份、甘油1份～8份、环戊烷0.001份～0.01份、环己烷0.001份～0.01份、二氯甲烷0.01份～0.1份、三氯甲烷0.001份～0.01份、1，2-二溴丁烷0.01份～0.1份、1-溴丁烷0.01份～0.5份和2-氯丙烷0.001份～0.01份。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳压裂液体系，其特征在于，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳75份、花生酸0.1份、山萮酸0.01份、木质素酸0.01份、珠光脂酸0.01份、油酸0.5份、甘油1份、环戊烷0.01份、环己烷0.001份、二氯甲烷0.1份、三氯甲烷0.001份、1，2-二溴丁烷0.1份、1-溴丁烷0.01份和2-氯丙烷0.01份。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳压裂液体系，其特征在于，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳95份、花生酸0.01份、山萮酸0.5份、木质素酸0.001份、珠光脂酸0.1份、油酸0.01份、甘油8份、环戊烷0.001份、环己烷0.01份、二氯甲烷0.01份、三氯甲烷0.01份、1，2-二溴丁烷0.01份、1-溴丁烷0.5份和2-氯丙烷0.001份。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳压裂液体系，其特征在于，包括如下重量份数的原料：超临界二氧化碳85份、花生酸0.06份、山萮酸0.23份、木质素酸0.007份、珠光脂酸0.04份、油酸0.25份、甘油4份、环戊烷0.007份、环己烷0.005份、二氯甲烷0.03份、三氯甲烷0.006份、1，2-二溴丁烷0.04份、1-溴丁烷0.32份和2-氯丙烷0.004份。
5.权利要求1-4任一项所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：首先将二氧化碳加热至31.3℃以上、加压至7.38MPa以上，得到超临界二氧化碳；
S102：将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％～3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃～120℃，并保温2h～4h，然后离心分离并过滤，得到滤液；
S103：将所述滤液与剩余原料组分以及所述超临界二氧化碳混合，得到超临界二氧化碳压裂液体系。
6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，其特征在于，在所述步骤S102中，搅拌的功率为1500r/min～3000r/min。
7.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳压裂液体系的制备方法，其特征在于，在所述步骤S102中，离心分离的时间为5min～15min，转速为1000r/min～2000r/min。
8.权利要求1-4任一项所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S201：首先将二氧化碳通过加热、加压得到超临界二氧化碳；
S202：将所述花生酸、所述山萮酸、所述木质素酸、所述珠光脂酸、所述油酸和所述甘油混合，得到混合物，然后加入所述混合物质量分数1％～3％的浓硫酸，在搅拌条件下加热至105℃～120℃，并保温2h～4h，然后离心分离并过滤，得到滤液；
S203：将所述滤液加入到三分之一体积的的临界二氧化碳中，然后将其泵入所述井中，通过喷射压裂装置将其喷砂射孔使储层产生孔道；
S204：将剩余所述超临界二氧化碳泵入井中加入剩余原料组分，然后对所述孔道进行压裂，使储层产生裂缝。
9.根据权利要求8所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，其特征在于，在所述步骤S202中，搅拌的功率为1500r/min～3000r/min。
10.根据权利要求8所述的超临界二氧化碳压裂液体系喷射压裂的方法，其特征在于，在所述步骤S202中，离心分离的时间为5min～15min，转速为1000r/min～2000r/min。
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CN103244095A (zh) * 2013-06-05 2013-08-14 重庆大学 超临界二氧化碳压裂方法及系统
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