CN116064024A - 相渗调节泡沫压裂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相渗调节泡沫压裂液，其包括以下组分：由压裂液和相渗调节剂组成的相渗调节压裂液，以及在所述相渗调节压裂液内部分散的CO2气体；其中，按质量份数计，压裂液100质量份、相渗调节剂0‑3质量份，其中所述相渗调节剂的用量不为0；以所述相渗调节压裂液的总体积为基准，所述CO2气体占60‑80％。本发明还提供一种制备本发明的相渗调节泡沫压裂液的方法，其包括以下步骤：(1)向压裂液中加入相渗调节剂，以形成相渗调节压裂液；(2)向所述相渗调节压裂液中通入CO2气体并搅拌，以制得相渗调节泡沫压裂液。本发明的相渗调节泡沫压裂液具有降低压裂液滤失量，提高压裂液效率，节约水资源的优点。
Description
技术领域
本发明属于压裂技术领域。具体地，本发明涉及相渗调节泡沫压裂液及其制备方法。
背景技术
目前，以页岩气水平井体积压裂为标志的水力压裂技术，在不同岩性油气藏中获得大规模成熟应用，并取得了显著效果。但存在的主要问题是用水量巨大，压裂施工时，大量压裂液被滤失，不仅造成压裂液效率的降低，还造成水资源的浪费。如岩气水平井体积压裂单口井用水量约为3-6万方。高用水量不仅造成了水资源的巨大浪费，还大大增加了缺水地区施工的难度。即使在水资源丰富的四川盆地，随着页岩气的大规模开发，水资源的巨量消耗也逐渐引起广泛的关注。
以往在降低压裂液的滤失方面采取的措施主要有，在前置液造缝阶段加入粉陶、油溶性树脂或硅粉等固体降滤剂等。但大量压裂实际数据反演显示，压裂液的效率提高幅度有限，通常不超过10％，难以从根本上解决问题。因此，有必要研究提出一种新的少水压裂液体系，以解决油气开采压裂施工中水资源消耗量巨大的问题。
目前急需一种滤失量低且不阻碍油气的压裂液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滤失量低且不阻碍油气的相渗调节泡沫压裂液。本发明的另一目的在于提供一种制备本发明的压裂液的方法。
本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的。
第一方面，本发明提供一种相渗调节泡沫压裂液，其包括相渗调节压裂液以及分散在所述相渗调节压裂液内部的CO2气体；其中，
按质量份数计，所述相渗调节压裂液包括压裂液100质量份和相渗调节剂0-3质量份，其中所述相渗调节剂的用量不为0；
以所述相渗调节压裂液的总体积为基准，所述CO2气体占60-80％。
优选地，在本发明所述的相渗调节泡沫压裂液中，所述相渗调节剂选自数均分子量为20万的聚丙烯酰胺、数均分子量为40-80万的聚丙烯酰胺和数均分子量为500-600万的聚丙烯酰胺中的一种或几种。
本申请的发明人出乎意料地发现，本发明的压裂液具有优异的降低滤失量的性能，并且不会阻碍油气。不希望受理论束缚，这可能归因于，本发明的压裂液中同时加入了相渗调节剂和CO2气体。相渗调节剂是一类在水相中伸展、油相中收缩的纳米刷状聚合物，对油水渗流的阻碍程度不同，具有阻挡滤失，不阻碍油气的特性。本发明进一步引入二氧化碳，形成泡沫压裂液以进一步增强压裂液的降滤失效果。
本发明对在相渗调节泡沫压裂液中所使用的压裂液并无特别的限定，采用市售常用的压裂液即可。比如市售的压裂液通常包含增稠剂、交联剂、粘土稳定剂和助排剂。
优选地，在本发明所述的相渗调节泡沫压裂液中，按质量份数计，所述相渗调节压裂液包括压裂液100质量份和相渗调节剂0.5-2质量份。
第二方面，本发明提供一种制备本发明的相渗调节泡沫压裂液的方法，其包括以下步骤：
(1)向压裂液中加入相渗调节剂，以形成相渗调节压裂液；
(2)向所述相渗调节压裂液中通入CO2气体并搅拌，以制得相渗调节泡沫压裂液。
优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的向所述相渗调节压裂液中通入CO2气体是在常温常压下进行的。
优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的搅拌是在如下条件下进行的：搅拌速率为5000-12000rpm，优选为5500-6500rpm；搅拌时间优选为2-6min，更优选为3-5min。
优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的通入CO2气体是在如下条件下进行的：CO2气体的流速为3-8L/min，优选5-7L/min；和/或通入CO2气体的时间为5-10min，优选6-8min。
优选地，在本发明所述的方法中，所述相渗调节剂选自数均分子量为20万的聚丙烯酰胺、数均分子量为40-80万的聚丙烯酰胺和数均分子量为500-600万的聚丙烯酰胺中的一种或几种。
在本发明的具有实施方案中，将本发明的相渗调节泡沫压裂液作为前置液作用于造缝早期的高滤失阶段，可显著降低滤失量。
在本发明的相渗调节泡沫压裂液中，向压裂液中加入纳米相渗调节剂，形成纳米吸附相渗调节压裂液。在早期，将该压裂液注入地层，滞留于裂缝壁面附近很薄的孔隙内，形成一层吸附膜。后续压裂施工过程中，该吸附膜会阻止压裂液中的水相向裂缝壁面的岩石内继续渗滤，从而大幅度降低进入油气藏基质中的压裂液，降低滤失。
本发明具有如下有益效果：
本发明的相渗调节泡沫压裂液具有降低压裂液滤失量，提高压裂液效率，节约水资源的优点。在本发明的相渗调节泡沫压裂液中，纳米相渗调节剂具有强吸附作用，泡沫具有降低水含量的作用。
附图说明
图1为本发明的实施例4的虑失数据图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。
以下实施例中所使用的压裂液购自德州大陆架石油工程技术有限公司，数均分子量为20万的聚丙烯酰胺购自百灵威科技，数均分子量为40-80万的聚丙烯酰胺购自百灵威科技，数均分子量为500-600万的聚丙烯酰胺购自百灵威科技。
实施例1
相渗调节剂的筛选：相渗调节剂是一类在水相中伸展、油相中收缩的大分子聚合物或聚合物表面修饰的纳米粒子，对油水渗流的阻碍程度不同，具有阻挡滤失，不阻碍油气的特性。聚合物表面修饰的纳米粒子粒径小，可进入油藏中的微小孔隙或裂缝，可改善油水相渗透率，但是，由于纳米材料表面能较大，此材料分散困难，效果不如大分子聚合物好。
使用三种相渗调节剂样品和水制成1.0重量％浓度的水溶液。将清洗干净的岩心干燥、恒重并称量空白人造岩心重量W0，而后将其浸入上述配制的试样溶液中，静置反应24小时后得到负载岩心。将负载岩心取出烘干、恒重并称量重量W1，计算岩心质量变化量△W1＝W1-W0；再将负载岩心置于超声波清洗槽内冲刷75min后，取出烘干、恒重并称量冲刷后重量W2，计算岩心质量变化量△W2＝W2-W0和吸附率＝1－△W2/△W1，结果如表1所示。
表1
实施例2
向100质量份压裂液中加入0.5质量份相渗调节剂聚丙烯酰胺(数均分子量40-80万)，并在常温常压下，在7000rpm搅拌条件下，以3L/min流速通入CO2气体10min，形成纳米吸附相渗调节泡沫压裂液。此时CO2气体体积分数为62％。
实施例3
向100质量份压裂液中加入1.0质量份的相渗调节剂聚丙烯酰胺(数均分子量500-600万)，并在常温常压下，在5000rpm搅拌条件下，以8L/min流速通入CO2气体5min，形成纳米吸附相渗调节泡沫压裂液。此时CO2气体体积分数为71％。
实施例4
向100质量份压裂液中加入2.0质量份的相渗调节剂聚丙烯酰胺(数均分子量40-80万)，并在常温常压下，在6000rpm搅拌条件下，以5L/min流速通入CO2气体7min，形成纳米吸附相渗调节泡沫压裂液。此时CO2气体体积分数为80％。
实施例5
向100质量份压裂液中加入1.5质量份的相渗调节剂聚丙烯酰胺(数均分子量20万)，并在常温常压下，在5000rpm搅拌条件下，以5L/min流速通入CO2气体7min，形成纳米吸附相渗调节泡沫压裂液。此时CO2气体体积分数为78％。
对比例1
向100质量份压裂液中加入1.5质量份相渗调节剂聚丙烯酰胺(数均分子量20万)，5000rpm搅拌7min后形成纳米吸附相渗调节压裂液。
对比例2
常温常压下，在12000rpm搅拌条件下，以5L/min的流速向100质量份压裂液中通入CO2气体7min，形成泡沫压裂液。此时CO2气体体积分数为72％。
按照标准SY/T 5107-2016水基压裂液性能评价方法评价实施例4制得的压裂液的性能，结果如表2。
表2压裂液性能
| 项目 | 参数 |
| 0.5％稠化剂配制基液的表观粘度，mPa·s | 45 |
| 储能模量，Pa | 2.5 |
| 耗能模量，Pa | 0.8 |
| 残渣含量，mg/L | 23 |
| 破胶液粘度，mPa·s | 2.1 |
| 破胶液表面张力，mN/m | 27.21 |
| 破胶液界面张力，mN/m | 1.88 |
使用实施例2-5和对比例1-2制得的压裂液作为前置液。在此阶段，前置液压开裂缝，并滤失进入裂缝壁面的岩石孔隙中，形成一层膜，该膜可在后续施工中起到降低滤失的作用，利于形成复杂缝。此后，按照设计要求，注入压裂液继续造缝施工。为量化考察这一过程，现依据Q/SH 0670—2015水基压裂液静态滤失测定方法，使用人造岩心作为介质测定本发明所制备纳米吸附相渗调节泡沫压裂液在常温常压下的滤失量：在测试杯底放置一个垫片，在垫片上放置一个饱和过的直径6.35cm(2.5英寸)、厚0.635cm(0.25英寸)的人造岩心，关闭底部阀杆，倒入测试液体，使其充满容器所有空间，然后安装上盖并关闭上部阀杆，将杯体放入加热套内。安全连接后按设备操作规程操作，得到的滤失量数据详见表3。
表3滤失量数据
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (8)
1.一种相渗调节泡沫压裂液，其包括相渗调节压裂液以及分散在所述相渗调节压裂液内部的CO2气体；其中，
按质量份数计，所述相渗调节压裂液包括压裂液100质量份和相渗调节剂0-3质量份，其中所述相渗调节剂的用量不为0；
以所述相渗调节压裂液的总体积为基准，所述CO2气体占60-80％。
2.根据权利要求1所述的相渗调节泡沫压裂液，其中，所述相渗调节剂选自数均分子量为20万的聚丙烯酰胺、数均分子量为40-80万的聚丙烯酰胺和数均分子量为500-600万的聚丙烯酰胺中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的相渗调节泡沫压裂液，其中，按质量份数计，所述相渗调节压裂液包括压裂液100质量份和相渗调节剂0.5-2质量份。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的相渗调节泡沫压裂液的方法，其包括以下步骤：
(1)向压裂液中加入相渗调节剂，以形成相渗调节压裂液；
(2)向所述相渗调节压裂液中通入CO2气体并搅拌，以制得相渗调节泡沫压裂液。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述步骤(2)中的向所述相渗调节压裂液中通入CO2气体是在常温常压下进行的。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述步骤(2)中的搅拌是在如下条件下进行的：搅拌速率为5000-12000rpm，优选为5500-6500rpm；搅拌时间优选为2-6min，更优选为3-5min。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中，所述步骤(2)中的通入CO2气体是在如下条件下进行的：CO2气体的流速为3-8L/min，优选5-7L/min；和/或通入CO2气体的时间为5-10min，优选6-8min。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其中，所述相渗调节剂选自数均分子量为20万的聚丙烯酰胺、数均分子量为40-80万的聚丙烯酰胺和数均分子量为500-600万的聚丙烯酰胺中的一种或几种。
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2021
- 2021-11-01 CN CN202111283608.6A patent/CN116064024A/zh active Pending
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