CN115012897B - 一种提高页岩油采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高页岩油采收率的方法，属于采集页岩油技术领域。所述提高页岩油采收率的方法包括以下步骤：(1)将明胶、交联剂和水混合得到混合浆液，然后将混合浆液加热得到粘稠状的混合物A；(2)利用混合物A包裹金属钠颗粒，并烘干，得到包裹物B；(3)将包裹物B加入到水基压裂液中，得到混合浆液C；(4)将混合浆液C注入水平井中，对储层进行压裂改造，形成裂缝网络。本发明具有原理可靠，过程简便快捷，能够有效提高页岩油采收率的特点。
Description
技术领域
本发明涉及采集页岩油技术领域，尤其涉及一种提高页岩油采收率的方法。
背景技术
页岩油是指从储存在纳米级孔隙且富含有机质的泥页岩中开采出的原油，是自生自储的原油聚集，需要经过配套的水力压裂技术和水平井技术等手段才能够采出的液态烃类。页岩油藏具有典型的自生自储、原地滞留聚集的特点，自身并无明显的圈闭，主要赋存于以页岩为主的储层系统中，页岩油藏烃类的产生、聚集、排出、保存等主要是在页岩系统内部完成的，通常不存在烃类的运移或者运移的距离极短。
近些年来，页岩油已经成为全球非常规石油勘探开发的重要领域。页岩油藏与传统油藏的地质属性有所区别，最大的区别在于页岩油藏的页岩储层的无机矿物中含有有机质，而有机质能够吸附大量的烃类流体，这就使得页岩储层的地质比较复杂。与北美地区海相页岩油不同，我国的页岩油属于陆相页岩油。因此，我国页岩油形成和分布具有独特的地质属性，陆相页岩储集层非均质性强、横向变化大、孔隙度相对较低、页岩油的油质相对较重、单井累计产量偏低。目前，我国页岩油的勘探和效益利用等关键技术成果显著，页岩油的规模化建产和开发条件也已经成熟。但是页岩油气藏存在气层物性差、高含硫、多裂缝、多断层、储量动用差异大及稳产期短递减较快等问题，至今没有一种提高采收率方法被实际应用于页岩油气的开采中。北美地区因为起步较早，为提高采收率已经开展了大量研究和试验，我国起步较晚，尚处于技术摸索阶段。因此，如何提高我国页岩油采收率是目前业内的一个重大难题。
申请号为201810315546.4的专利公开了一种利用空气氧化热破裂提高页岩油采收率的方法。该专利通过将空气注入至页岩油藏，使空气和页岩中的页岩油、干酪根等有机物发生空气氧化反应生热甚至燃烧，使得页岩地层温度升高而热破裂，提高了页岩的导流能力，将页岩油导流至生产井，采集得到页岩油。但是该专利需要人工加热或注入低燃点的物质，导致其工艺繁琐。
申请号为201810053938.8的专利公开了利用二氧化碳/助溶剂体系提高页岩油吞吐采收率的方法。该专利利用助溶剂辅助CO2吞吐，并通过压力传感器记录可视容器内压力变化，经过多次吞吐操作，达到提高页岩油采收率的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种在储层中同时生热和气，以显著提高页岩油采收率的方法，本发明通过将弱水溶性物质与交联剂混合，将混合后的物质在金属钠颗粒外层包裹上一层膜状物并烘干，随后，将包裹好的钠颗粒加入到水基压裂液中形成混合浆液，通过水平井，将压裂液注入储层对后者进行改造作业。该方法具有原理可靠，过程简便快捷，能够有效提高页岩油采收率的特点。
本发明提供了一种提高页岩油采收率的方法，包括以下步骤：
(1)将明胶、交联剂和水混合得到混合浆液，然后将混合浆液加热得到粘稠状的混合物A；
(2)利用混合物A包裹金属钠颗粒，并烘干，得到包裹物B；
(3)将包裹物B加入到水基压裂液中，得到混合浆液C；
(4)将混合浆液C注入水平井水平段中；
(5)采用混合有金属钠颗粒的水基压裂液对储层进行压裂改造，形成裂缝网络。随后，包裹物B会在水溶液中缓慢溶解，使得金属钠颗粒暴露在水基压裂液中与水发生放热反应，给周围页岩储层加热使有机页岩中干酪根分解生成更多的油，并利用反应生成的氢气置换出储层中的页岩油，显著提高页岩油的采收率。
当金属钠颗粒外表面的弱水性物质在水溶液中缓慢溶解后，金属钠颗粒就会露出并与水接触，产生爆炸性放热反应，进一步对周围的储层进行改造，在爆炸性放热反应下，周围的储层会出现更多裂缝；钠与水反应生成大量的氢气，这些氢气由于重力作用和分子直径小会进入裂缝中，将处在储层中的页岩油置换出来，降低页岩油的开采难度；钠与水的反应属于强放热反应，反应放出的热量给周围的储层加热，一方面提高已有页岩油的流动性，，促进页岩油的流动和采出，另一方面促使有机页岩中干酪根分解生成更多的油，提高单井的页岩油产量；储层中生成的氢气随页岩油采出后可回收利用。
优选地，步骤(1)中所述明胶还可以是琼脂、聚乙烯醇中的任意一种。
优选地，步骤(1)中所述交联剂为多聚甲醛硬化交联剂，商品名是PF5020，由中科泰瑞生产。
优选地，步骤(1)中所述加热温度为80℃。
优选地，按质量百分比计，步骤(1)中所述明胶占85％～90％，交联剂占3％～5％，水占5％～10％。
优选地，按质量百分比计，步骤(2)中所述烘干方式为：将所得混合物平铺于托盘中，放入烘干箱中以80±2℃的温度烘干24小时以上。
优选地，步骤(3)中所述水基压裂液为羧甲基胍胶、聚丙烯酰胺类聚合物、羟丙基胍等。
优选地，按质量百分比计，步骤(3)中所述水基压裂液占50％～60％，包裹物B占40％～50％。
优选地，步骤(3)所述混合浆液C中金属钠颗粒占水基压裂液的体积比率为10～30％。
步骤(4)中所述压裂的压力为20～50MPa。
步骤(4)中所述混合浆液C的流量为0.1～0.4m3/min。
当金属钠颗粒外表面的弱水性物质在水溶液中缓慢溶解后，金属钠颗粒会与水发生接触，产生爆炸性放热反应，对储层产生一系列作用：
(1)钠与水的反应属于强放热反应，反应放出的热量，将会进一步加热页岩储层，促使有机页岩中干酪根分解生成更多的油；
(2)放热反应会提高页岩油的流动性，促进页岩油的流动和采出；
(3)钠与水反应生成的氢气由于膨胀能力强会对储层进行进一步改造，促进裂缝发育，同时由于氢气分子直径小，氢气会进入页岩小孔隙中，对赋存的页岩油产生一个置换作用，进一步提高页岩油采收率；
(4)钠颗粒与水反应后能减弱甚者消除水基压裂液中水对页岩储层物性的伤害。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用钠与水的放热反应起到强化储层改造效果、提高页岩油流动性，从而进一步提高页岩油采收率的技术效果。并且由于水基压裂液中的水能被钠颗粒反应掉，进而避免了页岩储层中产生水敏效应，提高了水基压裂液在页岩油藏改造中的适用性。
附图说明
图1是本发明提高页岩油采收率流程示意图；
图中1为金属钠颗粒，2为浆液中的水，3为钠颗粒包裹物B，4为混合浆液C，5为注入井，6为页岩储层中页岩油。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述原料和助剂，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
本发明中的金属钠颗粒、弱水溶性物质明胶等均选用现有的商业用品。
实施例1
一种提高页岩油采收率的方法，包括以下步骤：
(1)将明胶、多聚甲醛硬化交联剂和水混合成浆液，并将浆液以80℃的温度加热烘干直至浆液呈缓慢流动的粘稠状，得到混合物A，其按质量百分比计，明胶占85％，交联剂占5％，水占10％；
(2)利用混合物A包裹金属钠颗粒，将其平铺于托盘放进烘干箱中以80℃温度烘干24h，得到包裹物B；
(3)将包裹物B加入到水基压裂液羧甲基胍胶中，所述包裹物B中的金属钠占水基压裂液羧甲基胍胶的质量比率为3：7，包裹物B和水基压裂液羧甲基胍胶的质量比为4：6，得到混合浆液C；
(4)进行室内模拟压裂实验，将混合浆液C注入水平井水平段中，采用混合有金属钠颗粒的水基压裂液对储层进行压裂改造，形成裂缝网络，所述压裂的压力为20MPa，所述混合浆液C的流量为0.1m3/min。
随后，包裹物B会在水溶液中缓慢溶解，使得金属钠颗粒暴露在水基压裂液中与水发生放热反应，给周围页岩储层加热使有机页岩中干酪根分解生成更多的油，并利用反应生成的氢气置换出储层中的页岩油，显著提高页岩油的采收率。
室内岩心压裂实验结果表明：相比常规衰竭开发方式，页岩油开采采收率6％，实施例1的页岩油采收率提高了10％。
上述实施例表明：本发明提出的利用钠与水的放热反应能够有效强化储层改造效果、提高页岩油的流动性，从而进一步提高提高页岩油采收率。
实施例2
一种提高页岩油采收率的方法，包括以下步骤：
(1)将明胶、多聚甲醛硬化交联剂和水混合成浆液，并将浆液以80℃的温度加热烘干直至浆液呈缓慢流动的粘稠状，得到混合物A，其按质量百分比计，明胶占85％，交联剂占5％，水占10％；
(2)利用混合物A包裹金属钠颗粒，将其平铺于托盘放进烘干箱中以80℃温度烘干24h，得到包裹物B；
(3)将包裹物B加入到水基压裂液羧甲基胍胶中，所述包裹物B中的金属钠占水基压裂液羧甲基胍胶的质量比率为3：7，包裹物B和水基压裂液羧甲基胍胶的质量比为4：6，得到混合浆液C；
(4)进行室内模拟压裂实验，将混合浆液C注入水平井水平段中，采用混合有金属钠颗粒的水基压裂液对储层进行压裂改造，形成裂缝网络，所述压裂的压力为35MPa，所述混合浆液C的流量为0.3m3/min。
随后，包裹物B会在水溶液中缓慢溶解，使得金属钠颗粒暴露在水基压裂液中与水发生放热反应，给周围页岩储层加热使有机页岩中干酪根分解生成更多的油，并利用反应生成的氢气置换出储层中的页岩油，显著提高页岩油的采收率。
室内岩心压裂实验结果表明：相比常规衰竭开发方式页岩油开采采收率6％，实施例1的页岩油采收率提高了15％。
上述实施例表明：本发明提出的利用钠与水的放热反应能够有效强化储层改造效果、提高页岩油的流动性，从而进一步提高提高页岩油采收率。
实施例3
一种提高页岩油采收率的方法，包括以下步骤：
(1)将明胶、多聚甲醛硬化交联剂和水混合成浆液，并将浆液以80℃的温度加热烘干直至浆液呈缓慢流动的粘稠状，得到混合物A，其按质量百分比计，明胶占85％，交联剂占5％，水占10％；
(2)利用混合物A包裹金属钠颗粒，将其平铺于托盘放进烘干箱中以80℃温度烘干24h，得到包裹物B；
(3)将包裹物B加入到水基压裂液羧甲基胍胶中，所述包裹物B中的金属钠占水基压裂液羧甲基胍胶的质量比率为3：7，包裹物B和水基压裂液羧甲基胍胶的质量比为4：6，得到混合浆液C；
(4)进行室内模拟压裂实验，将混合浆液C注入水平井水平段中，采用混合有金属钠颗粒的水基压裂液对储层进行压裂改造，形成裂缝网络，所述压裂的压力为50MPa，所述混合浆液C的流量为0.4m3/min。
随后，包裹物B会在水溶液中缓慢溶解，使得金属钠颗粒暴露在水基压裂液中与水发生放热反应，给周围页岩储层加热使有机页岩中干酪根分解生成更多的油，并利用反应生成的氢气置换出储层中的页岩油，显著提高页岩油的采收率。
室内岩心压裂实验结果表明：相比常规衰竭开发方式页岩油开采采收率6％，实施例1的页岩油采收率提高了18％。
上述实施例表明：本发明提出的利用钠与水的放热反应能够有效强化储层改造效果、提高页岩油的流动性，从而进一步提高提高页岩油采收率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种提高页岩油采收率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将明胶、交联剂和水混合得到混合浆液，然后将混合浆液加热得到粘稠状的混合物A；
（2）利用混合物A包裹金属钠颗粒，然后烘干，得到包裹物B；
（3）将包裹物B加入到水基压裂液中，得到混合浆液C；
（4）将混合浆液C注入水平井中，以对储层进行压裂改造；
所述混合浆液中各原料的质量百分数为：明胶85 %~90 %、交联剂3 %~5 %、水5 %~10%；
按质量百分比计，步骤（3）中所述水基压裂液占50 %~60 %，包裹物B占40 %~50 %；
所述水基压裂液为羧甲基胍胶、聚丙烯酰胺类聚合物、羟丙基胍中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的提高页岩油采收率的方法，其特征在于，步骤（1）中所述明胶还可以是琼脂、聚乙烯醇中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的提高页岩油采收率的方法，其特征在于，步骤（1）中所述交联剂为多聚甲醛硬化交联剂。
4.根据权利要求1所述的提高页岩油采收率的方法，其特征在于，按质量百分比计，步骤（1）中所述加热温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的提高页岩油采收率的方法，其特征在于，按质量百分比计，步骤（2）中所述烘干方式为将混合物A包裹金属钠颗粒的混合物平铺于托盘中，在80±2℃的温度条件下烘干。
6.根据权利要求1所述的提高页岩油采收率的方法，其特征在于，步骤（3）所述混合浆液C中金属钠颗粒占水基压裂液的体积比率为10-30 %。
7.根据权利要求1所述的提高页岩油采收率的方法，其特征在于，步骤（4）中所述压裂的压力为 20-50 MPa，所述混合浆液C的流量为0.1-0.4 m3/min。
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