CN109575893A

CN109575893A - 碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体

Info

Publication number: CN109575893A
Application number: CN201710901127.4A
Authority: CN
Inventors: 贺甲元; 张汝生; 张�雄; 崔佳; 李凤霞; 罗攀登; 刘长印; 方裕燕; 黄志文; 侯帆
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-04-05
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: CN109575893B

Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，该暂堵流体包括：水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、高吸水树脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、淀粉接枝丙烯酸盐吸水膨胀材料、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：(0.1‑0.3)：(0.1‑0.3)：(0.1‑0.3)：(1.0‑2.0)：(1.0‑2.0)。本发明的暂堵流体封堵承压能力大于39MPa，耐温能力达140℃，易反排，具有良好的应用潜力和广泛的市场价值。

Description

碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体

技术领域

本发明属于油田化学领域，更具体地，涉及一种碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体。

背景技术

酸化压裂是国内外低渗透油气田使用的主要增产增注措施之一。但是，由于储层非均质性强，常规的酸化、压裂工艺改造储层范围有限；同时，随着生产时间的延长，早期形成的人工裂缝逐渐闭合或水淹，导致油气井产量不理想。目前，解决这类问题的主要手段之一为酸压转向，即利用暂堵剂对前期改造产生的人工裂缝进行暂堵，改变新裂缝延伸方向，达到沟通距离井筒较近储集体的目的。酸压转向技术的关键在于寻找一种暂堵强度高的暂堵剂。同时，为保证前期改造所产生的人工裂缝继续生产，暂堵剂对储层应具有低伤害性。随着塔河、塔里木等深部碳酸盐岩的开发，对暂堵剂的耐稳性、封堵性能、承压性、降解性等也提出了更高的要求。

专利申请号201110330609.1提供了一种酸压暂堵剂，由树脂、地蜡、碳酸钙、碳酸镁、氯化钾和氯化铵组成。具有暂堵强度大于50MPa，封堵率96％以上等优点。但不足之处在于适应地层温度在100℃左右，且树脂、碳酸钙等材料不易反排，对储层伤害较大。

专利申请号201310393381.X提供了一种多组分酸压暂堵剂及其制备方法，由淀粉接枝共聚物，丙烯酸-丙烯酰胺交联共聚物，纤维状聚酯增强剂以及助剂组成，具有较高的暂堵率和耐温性。但不足之处在于突破压力较低，不利于酸压转向。

专利申请号201410392694.8提供了一种暂堵微球及其制备方法，由聚乙烯醇、明胶、琼脂、加重剂、四硼酸钠和醛类固化剂组成。微球粒径50-700nm，可有效封堵孔隙，吸水膨胀比3.5。但不足之处在于微球为固相，不易反排，难免对储层造成伤害；且微球对裂缝、溶洞的封堵效果较差，暂堵强度达不到酸压转向的要求。

专利申请号201410487961.X提供了一种具有超低界面张力的聚合物微球暂堵剂及其制备方法，由白油、丙烯酰胺单体、丙烯酸、失水山梨醇脂肪酸酯、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、亲水基表面活性剂、水等配制而成。其界面张力4.3×10-3mN/N，耐盐5万矿化度。但不足之处在于暂堵强度达不到酸压转向的要求。

专利申请号201510696920.6提供了一种酸压暂堵剂及其制备方法，由聚酯共聚物增强剂，改性淀粉共聚物和交联共聚物混合而成。具有暂堵强度高，可降解，环境友好等优点。但不足之处在于暂堵剂的制备过程较为复杂，不利于现场推广应用。

专利申请号201510766840.3提供了一种酸化压裂用暂堵剂，由多元醇、邻苯二甲基酸酐，催化剂以及二甲苯组成，具有分散性好，可降解等优点。但不足之处在于需在220℃的反应釜中制备，制备过程复杂，不利于现场推广应用。

专利申请号201510925153.1提供了一种高强度水解纤维压裂暂堵剂，由携带液、暂堵剂颗粒和水解纤维组成。具有溶解性好、可降解等优点。但不足之处在于封堵后突破压力低于20MPa，不利于致密性储层或深部储层暂堵转向压裂。

文献“碳酸盐岩超深水平井纤维分流暂堵复合酸压技术及其应用”研制了新型可降解纤维暂堵剂，室内采用静态封堵实验仪评价纤维封堵承压达7MPa。但是，当暂堵剂质量分数在5％时分散性较差；同时，不同尺度裂缝封堵成功与否往往取决暂堵剂的长度和质量分数，降解需要较强的酸性环境，现场施工成功与否具有不确定性。

文献“ZD-10暂堵剂性能研究及其在普光气田酸压中的应用”介绍了一种形状类似于微胶囊的微细固体颗粒暂堵剂ZD-10。外包裹材料是由石油树脂和地蜡按(1∶1)～(1∶2)的比例(质量比)配制的复合物，占产品质量的20％；内部材料是由酸溶性组分碳酸钙和水溶性组分无机盐组成的固体颗粒，占产品质量的80％。ZD-10暂堵剂分散、稳定性能好，封堵能力强。但是，储层条件下碳酸钙可溶性较差，对储层产生伤害。

综上所述，在实际5000米以上碳酸盐岩实施酸压转向时，目前现有暂堵剂的封堵性能、耐温性能、对储层低伤害性能等往往无法兼顾。

因此，为满足碳酸盐岩酸压转向的技术要求，尤其是对于埋深更深、温度更高、非均值性更强的碳酸盐岩的开发，需发明一种封堵强度、耐温性能、对储层低伤害性能等同时兼顾的暂堵流体，以提高塔河等深部碳酸盐岩酸压转向效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中暂堵剂封堵承压性低、使用温度受限、对储层伤害等缺陷，提供一种封堵性好、耐温性高、对储层低伤害的暂堵流体及其制备方法，以更好的服务于深部致密低渗透碳酸盐岩酸压转向的需求。

为了实现上述目的，本发明提供一种碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，该暂堵流体包括：水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、高吸水树脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、淀粉接枝丙烯酸盐吸水膨胀材料、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(1.0-2.0)：(1.0-2.0)。

本发明的技术方案的有益效果如下：

(1)本发明的暂堵流体能够适用于不同尺度裂缝的封堵；本发明中的充填材料能够以堆积、变形等形式封堵不同尺度的裂缝，从而充分的满足非均值性程度更强的碳酸盐岩酸压转向技术要求，相对于现有技术，本发明的适用性更强，应用范围更广；

(2)本发明的暂堵流体封堵性能更好；本发明由架桥材料和充填材料2种封堵材料复配而成，架桥材料在裂缝内部形成封堵结构后，充填材料充填在架桥材料之间，实现多级封堵，相对于现有技术，本发明的暂堵流体封堵效率和承压能力更高；

(3)本发明的暂堵流体耐温能力更强；本发明采用的原材料，其耐温性能均在140℃以上，相对于现有技术，更适用于埋深更深碳酸盐岩转向压裂。

(4)本发明的暂堵流体储层伤害程度更低；本发明采用的原材料，均能够在地层温度下降解，同时，无固相的充填剂有利于暂堵流体反排；

(5)本发明的暂堵流体所采用的原材料易得；本发明采用的原材料均已是工业化产品，同时，配制过程简单，不需要特殊的设备。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，该暂堵流体包括：水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、高吸水树脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、淀粉接枝丙烯酸盐吸水膨胀材料、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(1.0-2.0)：(1.0-2.0)。

根据本发明，优选地，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、高吸水树脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：(0.17-0.23)：(0.20-0.24)：(0.19-0.22)：(1.4-1.6)：(1.3-1.7)。

根据本发明，优选地，所述木质纤维素、所述抗高温抗饱和盐变性淀粉和高吸水树脂构成架桥材料。

木质纤维素溶解性好，可形成高密度的空间网状结构；抗高温抗饱和盐变性淀粉具有一定的弹性和强度，可完全粘附在裂缝的表面；高吸水树脂膨胀性好，且具有一定的增稠、成膜和黏接作用。因此，本发的架桥材料能够在裂缝内部迅速形成较为稳定的架桥结构，从而提高暂堵流体的封堵效率；且本发明的架桥材料具有稳定性好，易溶解，低伤害的特点。

根据本发明，优选地，所述木质纤维素、所述抗高温抗饱和盐变性淀粉和高吸水树脂的重量比为(0.8-1.2)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。

根据本发明，优选地，所述十二烷基硫酸钠和所述十二烷基三甲基溴化铵构成充填材料。

本发明的充填材料在清水中混合后可形成粒径为微米级的微泡，用于充填在架桥颗粒之间，以提高裂缝的封堵强度；微泡在施工中受挤压变形，积蓄的能量有利于暂堵流体反排；且微泡稳定性好，具有耐高温，易降解的特点，对储层的伤害程度低。

根据本发明，优选地，所述十二烷基硫酸钠和所述十二烷基三甲基溴化铵的重量比(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。

根据本发明，优选地，高吸水树脂为淀粉接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述木质纤维素、所述抗高温抗饱和盐变性淀粉和所述淀粉接枝丙烯酸盐吸水膨胀材料的分子量均为石油级。

根据本发明，优选地，所述抗高温抗饱和盐变性淀粉的制备方法为：首先将聚丙烯睛、片碱和水进行捏合，并升温100-120℃水解0.5-1.5小时后加入玉米淀粉，降温到50-70℃后加入改性剂，并调整PH值为6-8后再加入引发剂，反应1.5一2.5小时，之后卸料烘干得所述抗高温抗饱和盐变性淀粉；其中，按质量比计，玉米淀粉：片碱：改性剂：聚丙烯睛：引发剂：水为50：(27-37)：(5-15)：(35-45)：(0.2-0.6)：(70-650)；所述改性剂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚已内酯、聚乳酸和聚氨酯中的至少一种，所述引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，所述过硫酸钾和亚硫酸氢钠的摩尔比为2：0.5-1.50。

所述抗高温抗饱和盐变性淀粉溶解性好，抗高温，能在饱和盐水中使用。

作为优选方案，制备本发明的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体的各组成原料均可通过商购获得。

本发明所提供的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体具有封堵性能好，耐温能力高，酸压后易反排，对储层伤害小等优点，具有良好的应用潜力和市场价值。

以下通过实施例进一步说明本发明：

实施例

本实施例提供一种碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，该暂堵流体包括：水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、淀粉接枝丙烯酸盐、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、淀粉接枝丙烯酸盐、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：0.20：0.22：0.21：1.50：1.50；其中，所述抗高温抗饱和盐变性淀粉的制备方法为：首先将聚丙烯睛、片碱和水进行捏合，并升温110℃水解1小时后加入玉米淀粉，降温到60℃后加入改性剂聚乙烯，并调整PH值为7后再加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠，过硫酸钾和亚硫酸氢钠的摩尔比为2：1，反应2小时，之后卸料烘干后得所述抗高温抗饱和盐变性淀粉；其中，按质量比计，玉米淀粉：片碱：改性剂：聚丙烯睛：引发剂：水为50：32：10：40：0.4：320；

将上述材料按照上述比例混合即得本发明所述的暂堵流体。

测试例1

所用碳酸盐岩岩心柱塞尺寸为25mm×60mm，通过岩心流动实验测试暂堵流体的暂堵强度。评价方法包括如下步骤：

(1)沿着岩心轴将岩心劈开，制造宽度为1mm的人工裂缝；

(2)将实施例1制备的暂堵流体以0.1mL/min的流量下驱入岩心，每隔10min记录驱替压力数值，即为暂堵流体暂堵强度，驱替时间为1h。

实施例1的暂堵流体暂堵强度测试结果见表1；

表1

时间(min)	10	20	30	40	50	60
							注入压力(MPa)	0.6	2.4	4.7	8.9	20.1	39.4

由表1中的测试数据可见，本实施例的暂堵流体60min后岩心注入端注入压力达39.4MPa，即暂堵流体暂堵裂缝强度为39.4MPa。因此，本发明的暂堵流体的封堵强度高。

测试例2

采用旋转黏度计，测试暂堵流体的耐温性。评价方法包括如下具体步骤：

(1)采用旋转粘度计，室温下测试实施例1制备的暂堵流体的塑性黏度和动切力；

(2)采用高温高压稳定仪，将实施例1制备的暂堵流体分别在60℃，100℃，120℃，130℃，140℃，150℃温度下老化2个小时；

(3)测试不同温度下老化后的暂堵流体的表观黏度和动切力。

实施例1的暂堵流体在不同温度下的表观黏度和动切力测试结果见表2。

表2

温度(℃)	20	60	100	120	130	140
							表观粘度(mPa·s)	57	59	53	55	57	51
动切力(Pa)	25	26	22	20	26	21

由表2的测试数据可见，本实施例的暂堵流体在140℃高温下表观黏度和动切力基本保持不变，说明暂堵流体能抗140℃的高温，耐温性高。

测试例3

所用碳酸盐岩岩心柱塞尺寸为25mm×60mm，通过岩心流动实验测试暂堵流体的对碳酸盐岩岩心渗透率的伤害程度。评价方法包括如下步骤：

(1)用清水正向驱替岩心，测定岩心原始渗透率；

(2)将实施例1制备的暂堵流体反向驱入岩心，污染时间1h；

(3)再用清水正向驱替岩心，测定岩心污染后渗透率。

实施例1的暂堵流体对岩心渗透率伤害程度测试结果见表3；

表3

原始渗透率(10<sup>-3</sup>um<sup>2</sup>)	污染后渗透率(10<sup>-3</sup>um<sup>2</sup>)	渗透率恢复率(％)
			452	430	95

由表3的测试数据可见，流体污染岩心后渗透率恢复率为95％，对储层伤害程度低。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims

1.一种碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其特征在于，该暂堵流体包括：水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、高吸水树脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、淀粉接枝丙烯酸盐吸水膨胀材料、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(1.0-2.0)：(1.0-2.0)。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述水、木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉、高吸水树脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵的质量比为：100：(0.17-0.23)：(0.20-0.24)：(0.19-0.22)：(1.4-1.6)：(1.3-1.7)。

3.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉和高吸水树脂构成架桥材料。

4.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述木质纤维素、抗高温抗饱和盐变性淀粉和高吸水树脂的重量比为(0.8-1.2)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。

5.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述十二烷基硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵构成充填材料。

6.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述十二烷基硫酸钠和所述十二烷基三甲基溴化铵的重量比(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。

7.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，高吸水树脂为淀粉接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述木质纤维素、所述抗高温抗饱和盐变性淀粉和所述淀粉接枝丙烯酸盐吸水膨胀材料的分子量均为石油级。

9.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸压转向用暂堵流体，其中，所述抗高温抗饱和盐变性淀粉的制备方法为：首先将聚丙烯睛、片碱和水进行捏合，并升温100-120℃水解0.5-1.5小时后加入玉米淀粉，降温到50-70℃后加入改性剂，并调整PH值为6-8后再加入引发剂，反应1.5一2.5小时，之后卸料烘干得所述抗高温抗饱和盐变性淀粉；其中，按质量比计，玉米淀粉：片碱：改性剂：聚丙烯睛：引发剂：水为50：(27-37)：(5-15)：(35-45)：(0.2-0.6)：(70-650)；所述改性剂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚已内酯、聚乳酸和聚氨酯中的至少一种，所述引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，所述过硫酸钾和亚硫酸氢钠的摩尔比为2：0.5-1.50。