超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液sse配制方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于地下能源开发增储增产储层改造中压裂使用的压裂液，特别提供超低 温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE配制方法。
[0002] 注：溶解是指溶质分散于溶剂中成为溶液的物理过程。 技术背景：
[0003] 中国的油气藏、煤层气、页岩气储层都是超致密的，不压裂就没有产能。吸附气、吸 附油都是W吸附态储集在纳米孔隙中。
[0004] 绝大多数井都必须压裂，压裂都必须加砂。岩石不易碎，难压裂造缝。用瓜尔胶堵 塞纳米、微米孔缝，不用瓜尔胶难W携砂压裂。所有的压裂都必须破胶，低温破胶是难题。高 温时压裂液粘弹性变差，难携砂。砂易压碎堵塞孔缝，极大降低导流能力。
[0005] 李冰父子最早用热胀冷缩原理造缝，在冬天用火烧，德冰水冻裂石缝，开掘都江堪 宝瓶口，使水流入成都平原灌概。
[0006] 冷缩造缝实例很多；岩石低温破碎，冻融损伤、冻融巧基破碎、冻融路基破碎、冻± 岩石冷破裂。
[0007] 停注一段时间，超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE与孔缝中的地层水混 合后被稀释，浓度降低；然后升温，在孔缝中结冰，冷胀造缝。
[0008] 岩石的矿物成分异常复杂，各种矿物的热胀冷缩冷胀造缝是非均匀的，即使地层 温度恢复到原有地层温度，热胀冷缩冷胀生成的裂缝绝不可能闭合成原状。
[0009] 本发明的目的是提供一种溶解溶蚀通缝扩喉，扩大纳米孔缝，再冷缩冷胀造缝，不 加砂造缝的纳米压裂液。
[0010] 本发明的关键是1 %~10%超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE的水溶液 是超低温过冷流体。
[0011] 国际原始创新，达到国际领先水平的创新点：
[0012] 超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE，在温度-20(TC~-1(TC范围内是超 低温过冷流体。SSE易进入纳米孔缝，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、结冰 冷胀造缝。SSE可W单独使用，也可W与液态二氧化碳或液氮混合压入地层冷缩冷胀造缝。 使用SSE压裂液实现不加砂压裂。由于各种矿物成分冷缩脆性的非均匀性，SSE造缝难W 闭合。
[0013] 超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE成本低，易于现场施工操作，是进行 不加砂压裂的关键压裂液，成本更低，更易施工，便于推广应用。
[0014] 超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE需求量大、市场大、需求时间具有持 久性；经济效益、社会效益都是难W估量的。地下渗流态和吸附态能源开采、地热和干热岩 热源的开发利用，都需要用超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE进行不加沙压裂。 利用超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE开发地热，可W在控制降雨，在干旱地区 抗旱、沙漠快速绿化、地震防震减灾、地震能源开发利用中发挥极其重要的作用。超低温过 冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE不但可W解决大量的就业，更重要地是保证全国各行各 业高速增长的能源需求、抗旱、沙漠快速绿化，同时为国家创造大量经济收入；地震能源开 发利用，减少地震人员伤亡、财产损失。
[0015] 超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE的实例见表1。
[0016] 表1超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE的实例
[0017]
[0018] 实例1.本发明提供了一种煤岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型号 SSEco)，其优点是煤岩溶蚀率最大、煤层破裂压力下降最大、煤层压裂施工压力下降最大， 在温度-20(TC~-IOC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀煤粉、孔缝中的胶结物和充填 物。适应于煤层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、结冰冷胀造缝。 SSEco可W在煤层单独进行不加沙压裂，也可W与液态二氧化碳或液氮混合进行不加沙压 裂。由于煤层各种矿物成分冷缩性的非均匀性，SSEco在煤层不加沙压裂造缝难W闭合。
[0019] S沈CO配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLco+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFaco或溶解压裂液CFsco+0. 2 %~5 %潜在酸CAPco+0. 2 %~5 %缓速酸CArcoW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0020] 实例2.本发明提供了一种砂岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型号 SSEsa),其优点是砂岩溶蚀率最大、砂岩储层破裂压力下降最大、砂岩储层压裂施工压力下 降最大，在温度-20(TC~-1(TC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀砂岩及孔缝中的胶结 物和充填物。适应于砂岩储层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、 结冰冷胀造缝。SSEsa可W在砂岩储层单独进行不加沙压裂，也可W与液态二氧化碳或液氮 混合进行不加沙压裂。由于砂岩储层各种矿物成分冷缩性的非均匀性，SSEsa在砂岩储层 不加沙压裂造缝难W闭合。
[0021] S沈sa配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLsa+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFasa或溶解压裂液CFssa+0. 2 %~5 %潜在酸CAPsa+0. 2 %~5 %缓速酸CArsaW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0022] 实例3.本发明提供了一种页岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型号 SSEsh),其优点是页岩溶蚀率最大、页岩储层破裂压力下降最大、页岩储层压裂施工压力下 降最大，在温度-20(TC~-IOC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀页岩及孔缝中的胶结 物和充填物。适应于页岩储层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、 结冰冷胀造缝。SSEsh可W在页岩储层单独进行不加沙压裂，也可W与液态二氧化碳或液氮 混合进行不加沙压裂。由于页岩储层各种矿物成分冷缩性的非均匀性，SSEsh在页岩储层 不加沙压裂造缝难W闭合。
[0023] S沈Sh配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLsh+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFash或溶解压裂液CFssh+0. 2 %~5 %潜在酸CAPsh+0. 2 %~5 %缓速酸CArshW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0024] 实例4.本发明提供了一种花岗岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型号 SSEgr),其优点是花岗岩溶蚀率最大、花岗岩储层破裂压力下降最大、花岗岩储层压裂施工 压力下降最大，在温度-2〇(TC~-1(TC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀花岗岩及孔缝 中的胶结物和充填物。适应于花岗岩储层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过 冷冷缩造缝、结冰冷胀造缝。SSEgr可W在花岗岩储层单独进行不加沙压裂，也可W与液态 二氧化碳或液氮混合进行不加沙压裂。由于花岗岩储层各种矿物成分冷缩性的非均匀性， SSEgr在花岗岩储层不加沙压裂造缝难W闭合。
[0025] S沈gr配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLgr+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFagr或溶解压裂液CFsgr+0. 2 %~5 %潜在酸CAPgr+0. 2 %~5 %缓速酸CArgrW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0026] 实例5.本发明提供了一种碳酸盐岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型 号SSEca)，其优点是碳酸盐岩溶蚀率最大、碳酸盐岩储层破裂压力下降最大、碳酸盐岩储层 压裂施工压力下降最大，在温度-20(TC~-IOC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀碳酸 盐岩及孔缝中的胶结物和充填物。适应于碳酸盐岩储层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔 缝、超低温过冷冷缩造缝、结冰冷胀造缝。SSEca可W在碳酸盐岩储层单独进行不加沙压裂， 也可W与液态二氧化碳或液氮混合进行不加沙压裂。由于碳酸盐岩储层各种矿物成分冷缩 性的非均匀性，SSEca在碳酸盐岩储层不加沙压裂造缝难W闭合。
[0027] S沈Ca配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLca+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFaca或溶解压裂液CFsca+0. 2 %~5 %潜在酸CAPca+0. 2 %~5 %缓速酸CArcaW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0028] 实例6.本发明提供了一种泥岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型号 SSEmu)，其优点是泥岩溶蚀率最大、泥岩储层破裂压力下降最大、泥岩储层压裂施工压力下 降最大，在温度-20(TC~-IOC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀泥岩及孔缝中的胶结 物和充填物。适应于泥岩储层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、 结冰冷胀造缝。SSEmu可W在泥岩储层单独进行不加沙压裂，也可W与液态二氧化碳或液氮 混合进行不加沙压裂。由于泥岩储层各种矿物成分冷缩性的非均匀性，SSEmu在泥岩储层 不加沙压裂造缝难W闭合。
[0029] SSEmu配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLmu+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFamu或溶解压裂液CFsmu+0. 2 %~5 %潜在酸CAPmu+0. 2 %~5 %缓速酸CArmuW %~ 12% [31%HCl]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0030] 实例7.本发明提供了一种砂质泥岩超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液（型 号SSEsm)，其优点是砂质泥岩溶蚀率最大、砂质泥岩储层破裂压力下降最大、砂质泥岩储层 压裂施工压力下降最大，在温度-20(TC~-IOC范围内是超低温过冷流体。重点溶蚀砂质 泥岩及孔缝中的胶结物和充填物。适应于砂质泥岩储层不加沙压裂，溶解溶蚀扩大纳米孔 缝、超低温过冷冷缩造缝、结冰冷胀造缝。SSEsm可W在砂质泥岩储层单独进行不加沙压裂， 也可W与液态二氧化碳或液氮混合进行不加沙压裂。由于砂质泥岩储层各种矿物成分冷缩 性的非均匀性，SSEsm在砂质泥岩储层不加沙压裂造缝难W闭合。
[0031] S沈Sm配方；0. 2 %~5 %超低温过冷液化剂SSLsm+0. 2%~5%酸基压裂液 VCFasm或溶解压裂液CFssm+0. 2 %~5 %潜在酸CAPsm+0. 2 %~5 %缓速酸CArsm+2 %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
【主权项】
1. 超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE配制方法，其特征在于其造缝原理是溶 解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、结冰冷胀造缝。配制的总原则是：配制的SSE 水溶液在温度-200°C~-10°C范围内是超低温过冷流体，仍可以自由流动。将SSE水溶液 压入地层后进入纳米孔缝，溶解溶蚀纳米孔缝中的充填物、胶结物和部分溶解溶蚀孔缝壁 面，沟通扩大纳米孔缝；同时突变型急剧快速降低岩层温度，冷缩岩石迫使岩石超低温非均 匀冷缩造缝。停注一段时间，使注入液体与孔缝中的地层水混合，一方面超低温过冷收缩与 扩大纳米孔缝压裂液SSE被稀释，浓度降低；另一方面升温，在孔缝中结冰，冷胀造缝。由于 岩石矿物成分分布的非均匀性，各种矿物成分冷缩脆性的非均匀性，即使恢复到原始温度， 溶解溶蚀扩大纳米孔缝、冷缩造缝、冷胀造缝难以闭合。2. 按照权利要求1所述的配制方法，其特征在于配制的超低温过冷收缩与扩大纳米 孔缝压裂液SSE的主要性能为溶解溶蚀沟通扩大纳米孔缝、冷缩造缝、冷胀造缝共同造 缝。2%超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE的总目标为：有机氯含量为0 ;凝固 点-2001：~-101：;闪点1001：~2001：;岩芯驱替降阻率20%~90% ;溶解溶蚀粘土矿 物（高岭石、钠膨润土、伊利石、绿泥石）、石英、方解石、白云石、长石、砾岩、砂岩、粉砂岩、 砂质泥岩、煤粉、花岗岩等岩石的溶解率大于0.5% ;纳米孔缝扩大20%~100% ;防膨 率70%~150%;残渔量0111〖凡~200111〖/]^;41]1〇1:1：-]^1^67润湿指数-0.3~0.5;水敏指 数-0. 01~-10 ;酸敏指数-0. 01~-10 ;N-80钢片90°C静态腐蚀速率小于4gAm2*h) ;90°C 动态腐蚀速率小于30gAm2*h)。静态和动态腐蚀速率低于行业标准，施工作业可以不换管 柱。只要配制的水满足国家《污水综合排放标准》，配制的SCD满足国家《污水综合排放标 准》；只要地层水满足围家《污水综合排放标准》，S⑶施工后返排的地层水满足国家《污水 综合排放标准》。3. 按照权利要求1-2所述的配制方法，其特征在于超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压 裂液SSE配方：0. 2%~5%超低温过冷液化剂SSL+0. 2%~5%酸基压裂液VCFa或溶解压 裂液 CFs+0. 2%~5%潜在酸 CAP+0. 2%~5%缓速酸 CAr+2%~12% [31% HCl]+0. 5%~ 2% [40% HF]。配方成分和用量按照配制超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE的总 原则和总目标，随岩性成分、地层温度、地层压力、施工条件变化，具有相对性。 注：相关广品的专利4. 按照权利要求1-3所述的配制方法，其特征在于配制超低温过冷液化剂SSL的基本 配料有：第一，符合超低温流动凝固点或烙点（凝固点或烙点_200°C~-10°C )、相对分子 质量小于500、易溶于水三个条件的醇、酚、醚、酮、酯、含氮化合物、含硫化合物、多官能团、 表面活性剂等有机超低温过冷促进剂；第二，无机凝固点降低剂。由有机超低温过冷促进剂 和无机凝固点降低剂制成在-200°C~-10°C范围内超低温过冷液化剂SSL，其水溶液是超 低温过冷流体，即在-200°C~-10°C范围内SSL的水溶液具有流动性。5. 按照权利要求1-3所述的配制方法，其特征在于溶解溶蚀扩大纳米孔缝。根据岩石 矿物成分、地层温度、地层压力、施工条件，SSE溶液易进入纳米孔缝，溶解溶蚀纳米孔缝中 的充填物、胶结物，沟通纳米孔缝；部分溶解溶蚀孔缝壁面，扩大纳米孔缝。6. 按照权利要求1-3所述的配制方法，其特征在于超低温过冷冷缩造缝。根据岩石矿 物成分冷缩脆性的非均匀性，超低温非均匀冷缩造缝，造缝难以闭合。7. 按照权利要求1-3所述的配制方法，其特征在于结冰冷胀造缝。超低温过冷收缩与 扩大纳米孔缝压裂液SSE进入地层后被稀释，浓度降低，超低温过冷作用逐渐失效；停注后 地层温度逐步升温，在孔缝中结冰冷胀造缝。8. 按照权利要求1-2所述的配制方法，其特征在于用1%~10%超低温过冷收缩与扩 大纳米孔缝压裂液SSE+90%~99%水经混砂车、配液车或大排量泵循环20分钟，其水溶液 与5%~20%液氮分别经三叉管入口端进入井筒混合，在温度-200°C~1°C范围内在井筒 和地层仍可以自由流动，不结冰，使岩石冷缩造缝。9. 按照权利要求1-2所述的配制方法，其特征在于用1%~10%超低温过冷收缩与扩 大纳米孔缝压裂液SSE+90%~99%水经混砂车、配液车或大排量泵循环20分钟，其水溶液 与10%~30%液态二氧化碳分别经三叉管入口端进入井筒混合，在温度-200°C~1°C范围 内在井筒和地层仍可以自由流动，不结冰，使岩石冷缩造缝。
【专利摘要】本发明属地下能源开发储层改造。其特征是根据岩石成分，配制的超低温过冷收缩与扩大纳米孔缝压裂液SSE，在温度-200℃～-10℃范围内是超低温过冷流体。SSE易进入纳米孔缝，溶解溶蚀扩大纳米孔缝、超低温过冷冷缩造缝、结冰冷胀造缝。SSE可以单独使用，也可以与液态二氧化碳或液氮混合压入地层冷缩冷胀造缝。使用SSE压裂液实现不加砂压裂。由于各种矿物成分冷缩脆性的非均匀性，SSE造缝难以闭合。静态和动态腐蚀速率低于行业标准，施工作业可以不换管柱。
【IPC分类】C09K8/74
【公开号】CN105713593
【申请号】CN201410405096
【发明人】冯文光, 冯博, 冯妍, 冯卓
【申请人】成都能生材科技开发有限责任公司