CN107629781A - 一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂，由以下组分按重量百分比组成：分散剂20‑40%，固化剂10‑20%，桥接剂20‑40%，加重剂15‑30%，柔性剂2‑6%，填料2‑6%；所述分散剂为缩水甘油醚类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂中的一种或两种任意比例混合物；所述固化剂为乙二胺、丙二胺或己二胺；所述桥接剂为聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或两种任意比例混合物；所述加重剂为碳酸钙或重晶石粉末；所述柔性剂为重均分子量介于500‑1000的聚醚非离子表面活性剂；所述填料为石棉纤维或丙纶纤维中的一种或两种任意比例混合物。本发明进入地层后，快速沉降到裂缝的下端，浸入微裂缝和孔隙中，使裂缝无法往下端继续延伸，从而提高了压裂施工效率。

Description

一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂

技术领域

本发明属于石油与天然气开发领域，具体涉及油气增产改造中一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂。

背景技术

近年来，随着油气勘探开发的持续推进，新增的油气储量中，低渗透储量的比例也越来越大。因此，对已开发的低渗透油气田如何进一步提高开发效益，对未动用的低渗透油气储量如何尽快有效的投入开发，对我国油气能源行业的持续稳定发展具有非常重要的意义。

水力压裂是低渗透储层开发以及油气井增产不可缺少的重要技术措施。低渗透油气田需要通过水力压裂造长缝才能沟通远井地带的油气储集区，从而扩大泄油半径，得到较高的产能。所以在注入相同体积的压裂液和支撑剂情况下，要形成长裂缝，必须控制裂缝在高度方向的延伸。

同时，低渗储层在纵向上发育一般较差，因此当产层很薄或者当隔层应力差很小时, 裂缝会沿着垂直方向延伸，使得裂缝可能穿透生产层进入非产层。压开的缝高过大时缝长就会极剧减小,达不到深穿透的目的，导致压后实际缝长远小于设计缝长。而且形成的裂缝高度太大，还会导致不同的压力系统储层窜层、产层下部底水被沟通，使支撑剂得不到有效铺置，浪费压裂液和支撑剂，增加施工成本，尤其是压窜下层水层后，导致油气井提前出水，严重影响生产。因此控制裂缝在高度方向的延伸是降低压裂施工成本，提高压裂施工效率，实现低渗透油气储层高效开发的关键技术之一。

影响水力裂缝高度的因素很多，主要包括四大要素：岩石力学特性（如岩石模量、泊松比、三轴强度等）、施工参数（如施工压力、液体排量等）、地应力环境（如隔层应力差、水平主应力差、最小水平主应力方向等）和层间界面性质（如脆性矿物分布情况、微裂隙发育情况、裂缝上下末端阻抗值等）。其中，岩石力学特性和层间界面性质属于原始地质特征参数，无法通过有效措施进行改变。因此控制水力裂缝高度只有通过优化施工参数或者改变地应力环境才能实现，施工参数的优化可以使水力裂缝高度在一定程度上得到控制，但是更重要的是改变地应力环境，其中最有效的应属人工隔层控缝高技术。

人工隔层技术就是在压裂液中加入导向剂，利用导向剂密度差异，在人工裂缝顶部或底部形成压实低渗透带人工隔层，降低液体压力向上或向下传递，从而实现对水力裂缝高度的有效控制（CN106867487A）。

针对人工隔层技术，国内外开展了大量研究，主要包括：压裂施工前，注入含小粒径和低密度支撑剂的低粘压裂液，使支撑剂迅速运移到裂缝上部或下部形成静态人工隔层（卢修峰等.压裂裂缝垂向延伸的人工控制技术[J].石油钻采工艺.1995，17（1）：82～89）；压裂施工中，运用不与岩石或流体发生反应的上浮转向剂形成动态人工隔层（Larson D Band Nguyen H X,Fracture height containment by creating an artificial barrierwith a new additive,paper SPE12061 at the SPE Annual Technical Conference andExhibition, 5-8 October, San Francisco, California），从而实现对水力裂缝纵向延伸的有效控制。

下沉式转向剂密度必须大于压裂液密度，使其沉入裂缝底部形成阻挡层，在裂缝下部产生较大的压降（CN101839124A）。但是根据目前下沉式导向剂性能测试效果及现场施工情况，发现现有的下沉式导向剂体系均不能满足目前低孔低渗储层所需的大型压裂施工需求，即通过下沉式导向剂形成的人工隔层承压能力不够，不能控制裂缝向下的无效延伸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂，利用导向剂的高密度特征，在压裂液的携带下进入地层后，快速沉降到裂缝的下端，导向剂堆积到下端后，依靠地层的热量软化，然后浸入微裂缝和孔隙中，彻底封堵，使裂缝下端的地应力改变，裂缝无法往下端继续延伸，从而提高压裂施工效率，实现低渗透油气储层的高效开发。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂，由以下组分按重量百分比组成：分散剂 20-40%，固化剂10-20%，桥接剂20-40%，加重剂15-30%，柔性剂2-6%，填料 2-6%。

所述分散剂为 缩水甘油醚类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂中的一种或两种任意比例混合物；固化剂为乙二胺、丙二胺或己二胺；桥接剂为聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或两种任意比例混合物；加重剂为碳酸钙或重晶石粉末；柔性剂为重均分子量介于500-1000的聚醚非离子表面活性剂；填料为石棉纤维或丙纶纤维中的一种或两种任意比例混合物。

控制裂缝下端延伸的导向剂的制备方法如下：先将加重剂和柔性剂预混；再将分散剂加入混炼机中，缓慢加热到90~120℃，将预混的加重剂和柔性剂加入到混炼机中，搅拌；然后加入填料，待填料完全分散后，加入桥接剂和固化剂，最后挤压造粒，得到控制下端导向剂颗粒。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

目前油田控制裂缝向下的延伸，主要采用注入密度较高的支撑剂，利用支撑剂的重力，沉降到裂缝的下端，在下端堆积，阻止裂缝向下延伸。但是只是依靠支撑剂的自然堆积，封堵能力还不够强，还不能彻底阻止裂缝的向下延伸。本发明导向剂不只是密度较高，在注入裂缝后，能快速沉降到裂缝下端；而且导向剂含有树脂，这些树脂可以在地层的温度下软化，浸入岩石的微裂缝和孔隙中，给下端裂缝的尖端造成一个附加应力，彻底阻止裂缝向下延伸，封堵能力比单纯依靠支撑剂的堆积要有效的多。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1

先将25kg重晶石粉末和4.5kg聚醚非离子表面活性剂预混；再将20kg缩水甘油醚类环氧树脂加入混炼机中，缓慢加热到90~120℃，将预混后的重晶石粉末和聚醚非离子表面活性剂加入到混炼机中，搅拌；然后加入5.5kg丙纶纤维填料，待填料完全分散后，加入35kg聚对苯二甲酸乙二酯，最后加入10kg乙二胺，然后挤压造粒，得到控制下端导向剂颗粒。

实施例2

先将15kg重晶石粉末和2kg聚醚非离子表面活性剂预混；再将40kg缩水甘油酯类环氧树脂加入混炼机中，缓慢加热到90~120℃，将预混后的重晶石粉末和聚醚非离子表面活性剂加入到混炼机中，搅拌；然后加入3kg石棉纤维填料，待填料完全分散后，加入20kg聚对苯二甲酸丁二酯，最后加入20kg丙二胺，然后挤压造粒，得到控制下端导向剂颗粒。

实施例3

先将30kg碳酸钙粉末和6kg聚醚非离子表面活性剂预混；再将20kg缩水甘油醚类环氧树脂加入混炼机中，缓慢加热到90~120℃，将预混后的碳酸钙粉末和缩水甘油酯类环氧树脂加入到混炼机中，搅拌；然后加入6kg石棉纤维填料，待填料完全分散后，加入28kg聚对苯二甲酸乙二酯，最后加入10kg己二胺，然后挤压造粒，得到控制下端导向剂颗粒。

实施例4

先将25kg碳酸钙粉末和3kg聚醚非离子表面活性剂预混；再将30kg缩水甘油醚类环氧树脂加入混炼机中，缓慢加热到90~120℃，将预混后的碳酸钙粉末和聚醚非离子表面活性剂加入到混炼机中，搅拌；然后加入2kg丙纶纤维填料，待填料完全分散后，加入25kg聚对苯二甲酸丁二酯，最后加入15kg乙二胺，然后挤压造粒，得到控制下端导向剂颗粒。

测试各实施例的物理性能，如下表。

各实施例与常规陶粒控逢高剂的对比如下：

将直径为2.5cm，长度为7cm，渗透率为120mD的砂岩，剖缝后，铺置入1g的实施例1-4和陶粒，将岩心放入夹持器，加热到100℃，利用平流泵驱入100℃的热水，连续测试驱替压力变化以及出现最大压力时间，实验结果见下表。

由封堵实验对比可以看出，实施例1-4的控制裂缝下端导向剂，封堵最高压力远高于陶粒，表明本发明具有很好的封堵能力。

Claims (2)

1.一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂，由以下组分按重量百分比组成：分散剂 20-40%，固化剂10-20%，桥接剂20-40%，加重剂15-30%，柔性剂2-6%，填料 2-6%；所述分散剂为 缩水甘油醚类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂中的一种或两种任意比例混合物；所述固化剂为乙二胺、丙二胺或己二胺；所述桥接剂为聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或两种任意比例混合物；所述加重剂为碳酸钙或重晶石粉末；所述柔性剂为重均分子量介于500-1000的聚醚非离子表面活性剂；所述填料为石棉纤维或丙纶纤维中的一种或两种任意比例混合物。

2.如权利要求1所述的一种控制水力压裂裂缝延伸下端高度的导向剂，其制备方法如下：先将加重剂和柔性剂预混；再将分散剂加入混炼机中，缓慢加热到90~120℃，将预混的加重剂和柔性剂加入到混炼机中，搅拌；然后加入填料，待填料完全分散后，加入桥接剂和固化剂，最后挤压造粒，得到导向剂颗粒。