CN109370557A - 一种适合页岩氧化改造的氧化液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适合页岩氧化改造的氧化液。水力压裂使页岩气藏经济开采，由于页岩气体产出经历解吸‑扩散‑渗流过程，距离裂缝较远处的气体难以快速产出，导致压后气井日产量下降速率快，严重降低了气藏采收率。考虑页岩中有机质、黄铁矿在还原环境沉积，富氧条件下易氧化分解，诱发页岩破裂；通过在压裂过程中使用氧化液，其组分为表面活性剂、降阻剂、氧化剂和氧化速率调节剂，利用页岩‑氧化液作用改造基质，诱发溶蚀孔缝，强化页岩基质中气体传输能力，对现有水力压力技术形成有益补充，提高气藏采收率。本发明属于石油天然气开采技术领域，涉及一种适合页岩氧化改造的氧化液。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气开采技术领域，涉及一种适合页岩氧化改造的氧化液。
背景技术
水平井多级分段压裂技术成功运用于页岩气井，实现了页岩气藏的经济开发。水力压裂增产原理是“打碎”页岩，在气层内部形成人工裂缝网络，缩短基质内部甲烷气体流向裂缝的距离，增加气层整体渗透率，可以大幅提高压裂后气井日产量。
纯力学的水力压裂是以产生尽可能多且复杂的裂缝为目的，对页岩基质气体传输通道无显著改造作用。页岩气体产出经历解吸-扩散-渗流过程，距离裂缝较远处的甲烷气体难以快速产出，导致压裂后页岩气井日产量下降速率快，并只能维持较低日产量，延缓了经济投资回报速率，同时也制约了页岩气藏最终气体采收率。因此，在水利压裂产生复杂裂缝网络提高气体渗流能力的基础上，进一步改造裂缝附近页岩基质的气体传输通道，增强基质中气体扩散-解吸能力，是提高页岩气藏采收率的重要方法之一。
页岩中的有机质、黄铁矿均属于强还原环境产物，在氧化条件下易被氧化分解。在土壤研究中，广泛利用氧化剂来去除土壤中有机质，去除效果显著；而露头页岩在风化作用下，其内部黄铁矿易被氧化，形成可溶性硫酸盐，并被雨水淋滤带出，表明黄铁矿易被氧化；同时，页岩碳酸盐矿物组分属于酸溶性矿物，遇盐酸极易被溶蚀。
通过在页岩气井压裂过程注入氧化液，氧化分解页岩中易氧化溶蚀组分，产生大量溶蚀孔，且促进天然裂缝扩展延伸和页里缝的萌生，有效提升页岩基质中气体解吸-扩散能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合页岩氧化改造的氧化液，通过在页岩气藏水力压裂过程注入该类氧化液，利用强氧化性溶液氧化分解页岩有机质与黄铁矿，形成溶蚀孔隙，并增加通道之间连通性，氧化溶蚀削弱页岩胶结强度，促进页理等弱结构面形成裂缝，扩大页岩基质气体流动通道，从而达到提高富有机质页岩基质内甲烷气体解吸-扩散能力的目的。该方法协同页岩气层水力压裂体积改造，充分发挥工作液与页岩之间力学-化学作用，以期提高页岩气藏采收率。
为达到以上目的，本发明提供一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于其由以下物质组成：水，降阻剂，表面活性剂，氧化剂和氧化速率调节剂。
2、根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：水作为氧化液的溶剂，水的用量根据页岩氧化改造需求用量而定；
3、根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：表面活性剂用于改善页岩基质润湿不均匀性，使氧化液通过自吸方式进入页岩基质更深处，扩大氧化作用范围；
4、根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：利用待氧化改造储层的页岩样品，开展页岩-氧化液反应室内实验评价，确定氧化液的使用浓度；
5、根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：所述的氧化剂是包括过硫酸铵、二氧化氯、次氯酸钠和双氧水，但不局限于这四种。
6、根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：氧化速率调节剂用于调控页岩-氧化液反应速率。
与现有技术相比，本发明提供的氧化液，通过与页岩相互作用，提高提升页岩基质中气体解吸-扩散能力，改善气体产出通道，进而提高气体采收率，具有以下有益效果：
(1)在水力压裂形成缝网基础上，氧化改造裂缝附近基质孔隙，扩大基质孔隙直径，增加孔隙连通性，结合氧化溶蚀削弱页岩胶结强度，促进页理等弱结构面起裂扩展，从而提高页岩基质内气体解吸-扩散能力；
(2)页岩中有机质、黄铁矿被氧化溶蚀，产生溶蚀孔缝，同时氧化反应过程中释放大量的氢离子，还会引起页岩中的碳酸盐矿物发生溶蚀，进一步诱发页岩孔缝溶扩效应，有效改善气体产出通道；
(3)表面活性剂通过改善页岩孔缝表明润湿性，促进氧化液自吸扩散分布，扩大氧化改造范围；
(4)利用氧化速率调节剂调控页岩-氧化液反应速率，达到页岩氧化增渗目的；
(5)配制方便，经济成本低。
附图说明
图1和图2为实施例的页岩岩样处理前的场发射电镜图片；
图3和图4为实施例的页岩岩样经蒸馏水处理后产生微裂缝的原位场发射电镜图片；
图5和图6为实施例的页岩岩样经氧化液处理后产生大量微裂缝和溶蚀孔的场发射电镜图片。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述。
为验证本发明的可靠性，以蒸馏水作为参照，开展了氧化液-页岩相互作用实验，并测试了页岩处理前后有机质、孔隙度、渗透率、裂缝等参数变化。具体操作步骤如下：
(1)选取龙马溪组富有机质页岩，测试其有机质类型、含量、渗透率、裂缝等参数；
(2)根据上述岩样的有机质类型、含量以及矿物特征选确定氧化液中氧化剂浓度；
(3)将配制的氧化液注入岩样中，充分反应后取出岩样，返排注入溶液，并保留反应后溶液；
(4)测试反应后溶液金属离子组成，测试岩样有机质含量、孔隙度、裂缝，观察记录岩样产生的裂缝。
实验结果显示：富有机质页岩分别与蒸馏水、氧化剂液反应72h后，前者渗透率提高了0.42～6.15倍，而后者提高5.53～65.45倍；基于扫描电镜观察，蒸馏水处理后岩样产生些许微裂缝和部分黏土矿物结构的破坏如图3和图4所示；氧化液处理后岩样产生的大量溶蚀孔和微裂缝如图5和图6。
综上，本发明可以对现有水力压裂效果形成有益补充，充分利用滞留压裂液与页岩的力学-化学作用，破碎改造体积内的基块，形成宏观和微观裂缝，提升页岩基质气体解吸-扩散能力，弥补现有压裂技术的不足，为提高页岩气采收率提供技术保障。
Claims (6)
1.一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：氧化液各成分包括清水，降阻剂，表面活性剂，氧化剂和氧化速率调节剂。
2.根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：水作为氧化液的溶剂，水的用量根据页岩氧化改造需求用量而定。
3.根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：表面活性剂用于改善页岩基质润湿不均匀性，使氧化液通过自吸方式进入页岩基质更深处，扩大氧化作用范围。
4.根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：利用待氧化改造储层的页岩样品，开展页岩-氧化液反应室内实验评价，确定氧化液的使用浓度。
5.根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：所述的氧化剂是包括过硫酸铵、二氧化氯、次氯酸钠和双氧水，但不局限于这四种。
6.根据权利要求1所述一种适合页岩氧化改造的氧化液，其特征在于：氧化速率调节剂调控页岩-氧化液反应速率。
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