致密砂岩固体酸酸化压裂液及其制备方法和压裂方法与流程

本发明涉及一种压裂液及其压裂方法，具体涉及一种致密砂岩固体酸酸化压裂液及其制备方法和压裂方法。

背景技术：

常规致密砂岩酸压存在的问题主要如下：

(1)目前针对砂岩主要以盐酸或土酸作为酸化介质，酸岩反应速度快、酸液穿透距离短，大部分酸液在近井地带反应，不能实现深部储层的深穿透，导致酸的有效性大大降低；因此只适合于用于井筒附近储层的解堵和降低近井地带的破裂压力；

(2)常规酸液属于危险化学品，储存安全环保风险较大，不利于现场施工组织；

(3)常规盐酸对压裂设备腐蚀严重，施工安全风险较大，并且需要额外的注酸施工费用，增加成本；

(4)常规酸压对于储层温度比较低的储层，由于压裂施工会有大量液体进入地层，对地层会起到降温效果，使得地层温度更低，压裂液破胶困难，影响裂缝导流能力。

如现有技术，中国专利申请，申请号：cn2020108787472，公开号：cn111961459a，公开一种酸化用冻胶酸体系及其配制方法，涉及油气田开发技术领域，该酸化用冻胶酸体系按以下方法配制，以水的重量为100份计，将1份～3份缓蚀剂与0.1份～1份铁离子稳定剂搅拌均匀后，加入0.1份～0.5份稠化剂，继续搅拌至稠化剂完全溶胀；添加0.1份～0.5份交联剂、0.2份～0.8份激活剂和0.2份～0.8份促进剂于上述溶液中，继续搅拌；添加5份～25份氨基磺酸、0.05份～0.2份破胶剂和0.1份～1份助排剂，搅拌均匀即得；先将1份～3份缓蚀剂与0.1份～1份铁离子稳定剂搅拌均匀后，加入0.1份～0.5份稠化剂，继续搅拌至稠化剂完全溶胀，以配制出能够适应酸性环境的聚合物压裂液；随后添加0.1份～0.5份交联剂、0.2份～0.8份激活剂和0.2份～0.8份促进剂于上述能够适应酸性环境的聚合物压裂液，继续搅拌，以交联上述溶液；最后在经过交联后的压裂液中添加5份～25份氨基磺酸、0.05份～0.2份破胶剂和0.1份～1份助排剂，搅拌均匀即得酸化用冻胶酸体系。稠化剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺或两性离子聚丙烯酰胺中的一种。

虽然该发明提供了较为完整详细的固体酸体系及其配制方法，但是缺少具体的使用方案，固体酸化压裂不同于液体酸化压裂，其配制方法和实际压裂施工都存在很大的差异性，特别是压裂施工固体酸的加入方式以及加入量，跟液体酸压不可相比；液体酸由于其较快的溶蚀速率，施工时施工排量，砂浓度，酸量，加砂强度都不同，针对不同耐酸稠化体系的聚合物都不同。

此外，现有技术，中国专利申请(cn2012101667615，公开号：cn102702424a)公开一种两性离子聚合物、其制备方法及在盐酸基压裂液中的应用，该聚合物制备如下：甲基丙烯酸甲酯和n，n-二甲基乙醇胺通过酯交换反应制得甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(dmaema)；dmaema与ch3cl反应合成甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)；dmc与丙烯酰胺(am)及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)进行三元共聚。该聚合物作为增稠剂，再添加缓蚀剂、铁离子稳定剂、粘土稳定剂和助排剂，制得盐酸基压裂液。

现有技术，中国专利申请(cn2013106952988，公开号：cn103756663a)公开一种高性能酸化压裂液及其制备方法，由酸液、稠化剂、添加剂组成，酸液、稠化剂、添加剂质量比为5:3:2；其特征在于，酸液采用浓度为15％～20％的盐酸、3％～5％的氢氟酸和5％～10％的醋酸的混合物，盐酸、氢氟酸、醋酸质量比为5:2:3；稠化剂由质量分数为0.3％～3％的n-乙烯基内酰胺、0.3％～3％乙氧基化脂肪胺和0.3％～3％羧甲基羟丙基胍胶复合而成；添加剂的成分按稠化酸液计，为质量分数0.5％～2％的防膨剂、1％～2％的缓蚀剂、0.3％～1.5％铁离子稳定剂和0.2％～1％助排剂。

现有技术，中国专利申请(cn201510324858，公开号：cn104879113a)公开一种碳酸盐岩储层复合酸压方法，包括：(1)前置液阶段：以1.0-3.0m³/min的排量将地面交联酸注入地层；(2)主加砂阶段：将压裂液冻胶与砂混合，以4.0-5.5m³/min的排量注入地层；(3)闭合酸化阶段：以4.0-5.5m³/min的排量注入闭合酸，将压裂液冻胶与砂混合形成的携砂液顶替进地层，当形成的人工裂缝达到130米以上时，将排量降低至1.0-1.5m³/min继续注入闭合酸；(4)顶替阶段：以1.0-1.5m³/min的排量注入顶替液。其中，注入的液体的总体积为680-750m³，所注入的液体占注入地层总液体的体积比例分别为：工序(1)，地面交联酸占40-45％；工序(2)，压裂液冻胶与砂之和占45-50％；工序(3)，闭合酸占4-5％；工序(4)，顶替液占6-10％。

上述方案中，均使用的是液体酸，如盐酸、氢氟酸等，该类酸对地层溶蚀快，对地层酸化压裂不易造长缝，溶蚀面积有限，并且液体酸在储存、运输上存在泄漏风险，易造成大面积环境污染，同时液体酸与管道的接触面积较大，存在严重的管道腐蚀风险。因此现阶段需要一种方法来解决酸液运输、储存，泄漏以及管道腐蚀等风险。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明旨在提供一种致密砂岩固体酸酸化压裂液制备方法和压裂方法，在物料的运输、储存、缓速性能优、促破胶利于后期返排等具有全面优势。综合来看，酸化复合压裂技术具有以下几点优势：

(1)氨基磺酸的复合酸液体系是利用聚合物压裂液加入氨基磺酸，而氨基磺酸为固态，在常规状态下不会显现酸性，因此只要做好防湿、防潮等措施下，常规的存储和运输即可，不会增加额外成本。此外，由于氨基磺酸不像常见的酸液，本身比较安全，不遇到水不会变成酸性物质，因此不需要按照危化品进行备案，生产安全性较高。

(2)氨基磺酸在进入地层后会缓慢释放，因此它能够有效利用酸液对填隙物的溶蚀作用，并能够有更长的作用距离，大大改善裂缝附近地层的渗透性，使之能够在裂缝周围形成较高渗流能力的流动通道，降低储层裂缝周围压降，保障压后产量提高。

(3)氨基磺酸具有一定的防膨性能，能够有效抑制粘土矿物膨胀，对于水敏性储层有较高的抑制作用，能够有效降低储层伤害。

(4)因氨基磺酸作用时间较长，在压裂液返排阶段，部分残酸可溶解压裂液滤饼和残胶，促进压裂液破胶，更利于储层的返排，避免二次伤害。

(5)基于现有技术的缺陷，结合本发明提供的酸化压裂体系特征，本发明还针对致密砂岩固体酸酸化压裂施工提供了较为详细的方案。

本发明技术方案如下：

提供一种致密砂岩固体酸酸化压裂液，致密砂岩固体酸酸化压裂液，其特征在于：所述压裂液各组分质量百分比配比如下：0.3％-1.5％缓蚀剂、0.3％-1.0％铁离子稳定剂、0.2％-0.35％稠化剂、0.1％-0.5％助排剂、0.2％-0.5％促进剂、0.2％-0.5％交联剂、0.1％-0.3％低温激活剂、0.05％-0.2％破胶剂、5％-15％固体酸，余量为水，所述稠化剂为耐酸聚合物。

作为优选方案之一，所述耐酸稠化剂、交联剂、助排剂、激活剂、铁离子稳定剂、缓蚀剂、低温激活剂、促进剂均可选取现有技术，并可从四川申和新材料科技有限公司获取。

提供一种致密砂岩固体酸酸化压裂液压裂现场配液方法，其特征在于：胶液配制过程不涉及用酸，氨基磺酸和胶液分离放置；具体现场配制方法及流程如下：

(1)配液前测算液罐中的液量，计算每种助剂的加入量。按照0.5％铁离子稳定剂+1.5％缓蚀剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂的顺序及用量加入液罐；

(2)在配液过程中，尽量控制空气的吸入，吸完每一种助剂立刻关闭吸入阀门，降低泡沫的产生，防止影响配液质量与产生溢罐引起环保事故。

(3)配液过程中根据助剂的加入先后顺序，先将铁离子稳定剂、缓蚀剂、稠化剂、助排剂分别按照相应的比例先加入到液罐中，循环10-15分钟，使其在液罐中溶解、分散均匀。

在压裂施工时将胶液与氨基磺酸在混砂车混合后泵入地层，所述氨基磺酸加入方式采用但不限于混砂车绞龙添加。

提供一种现场酸化压裂液施工工艺，包括如下程序：

(1)前置液阶段

以2.0-4.0m³/min的排量压裂液基液注入地层；

(2)携砂阶段

以4.0-6.0m³/min的排量将压裂液冻胶、支撑剂和固体酸同时注入地层；

(3)顶替阶段

以4.0-6.0m³/min的排量将压裂液基液注入地层；

上述工艺中压裂液基液组成为0.2％-0.35％稠化剂、0.1％-0.5％助排剂+0.1％-0.3％低温激活剂+0.05％-0.2％破胶剂，其余为水；压裂液冻胶组成为0.3％-1.5％缓蚀剂、0.3％-1.0％铁离子稳定剂、0.2％-0.35％稠化剂、0.1％-0.5％助排剂、0.2％-0.5％促进剂、0.2％-0.5％交联剂、0.1％-0.3％低温激活剂、0.05％-0.2％破胶剂，其余为水。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

冻胶酸压裂液不仅可以用于酸化改造，还可以通过携带支撑剂，发挥酸蚀通道与支撑裂缝的双重作用，极大提高人工裂缝的导流能力和油井产能。作为一种新型酸压工作液，固体冻胶酸压裂液不仅具有变黏酸的缓速和溶蚀的优势，而且克服了变黏酸交联条件的技术制约，使低渗特低渗储层在工艺技术上具备了压裂造长缝的条件，可以根据实际施工需要，实时改变固体酸的加量，也可以单独加固体酸先溶蚀地层，然后再加支撑剂，也可以同时将固体酸和支撑剂加入，延伸更长的裂缝。

附图说明

图1为本发明实施例1样品组成1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂，其余为水配液在60℃、170s^-1剪切60min的流变曲线；

图2为本发明实施例1样品组成1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂+15％氨基磺酸，其余为水配液在60℃、170s^-1剪切60min的流变曲线；

图3为实施例1得到的酸化压裂液液体与2％、5％cacl2溶液1:1混合，在60℃水浴中破胶后的液体状态(从a至b)；

图4为将碳酸岩块分别放入组成为1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂+15％氨基磺酸，其余为水配液的冻胶酸液中、15％氨基磺酸水溶液中、市场上15％盐酸酸化体系缓蚀后的液体状态,(依次abc)；

图5为将碳酸岩块分别放入组成为1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂+15％氨基磺酸，其余为水配液的冻胶酸液中、15％氨基磺酸水溶液、15％盐酸水溶液、市场上15％盐酸酸化压裂液体系中不同时间的缓蚀速率图；

图6为实施例2现场压裂施工曲线图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

为了对本发明的技术特征和有益技术效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例及附图对本发明的技术方案进行详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

致密砂岩固体酸酸化压裂液，其特征在于：所述压裂液各组分质量百分比配比如下：0.3％-1.5％缓蚀剂、0.3％-1.0％铁离子稳定剂、0.2％-0.35％稠化剂、0.1％-0.5％助排剂、0.2％-0.5％促进剂、0.2％-0.5％交联剂、0.1％-0.3％低温激活剂、0.05％-0.2％破胶剂、5％-15％固体酸，余量为水，所述稠化剂为耐酸聚合物；

实施例1

一种致密砂岩固体酸酸化压裂液制备方法；

步骤一按比例分别称取1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂+0.2％低温激活剂+0.1％破胶剂+96.6％的自来水；

步骤二：将缓蚀剂、助排剂、铁离子稳定剂在搅拌的情况下依次加入到自来水中，搅拌混合均匀后，缓慢加入稠化剂，按照《syt6376-2008压裂液通用技术条件标准》充分搅拌溶解5min,得到酸化压裂液基液；

步骤三：向上述基液中按比例加入促进剂、交联剂、低温激活剂、破胶剂搅拌混合均匀；

步骤四：称取一定量的步骤三所得到的液体，然后按照15％的浓度加入固体酸，搅拌，即得到酸化压裂液液体。

对实施例1进行流变剪切测试(无破胶剂、低温激活剂)，测试结果如图1、图2所示，通过图1、图2实验曲线分析可知组成为1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂+15％氨基磺酸和组成为1.5％缓蚀剂+0.5％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.3％助排剂+0.3％促进剂+0.3％交联剂的两种液体在60℃、170s^-1剪切60min后均有很好的粘度，能够很好地满足施工，同时也表明该体系具有很好的耐酸性能，在高温高浓度酸中能够具有很好的粘度。

将实施例1得到的酸化压裂液液体与2％、5％cacl2溶液1:1混合，在60℃水浴中破胶；破胶时间分别为2.0-2.5h，破胶液粘度1.55-1.65mm²/s，持续放置24h、48h后破胶液情况良好，无残渣、无沉淀、无絮凝，放置48h后液体的外观如图3所示；通过图1可看出，液体澄清，长时间放置无任何残渣，表明破胶液与cacl2溶液良好的配伍性，同时也间接表明，该酸化压裂液体系与地层岩石的良好配伍性。

对实施例1进行缓速性能对比测定；

分别将碳酸岩块放入到实施例1中步骤4得到含有15％氨基磺酸冻胶酸溶液、配置得到15％氨基磺酸水溶液、15％市场上盐酸酸化压裂液体系、15％盐酸水溶液，然后置于60℃水浴中，每隔10min后取出岩样，洗净，烘干后称重。得出反应60min酸化缓速率，实验数据如表1；将表1绘制成时间与缓蚀质量的曲线如图5，60min后溶蚀液体的状态如图4。

表1、不同时间、不同酸化体系的溶蚀实验数据记录

根据表1和图5可以分析得知，实施例1酸化压裂液体系对碳酸岩块溶蚀速率最慢，60min后仅溶蚀月63.99％，其次是市场上15％盐酸酸化压裂也体系，60min溶蚀约87.53％，然后是15％氨基磺酸水溶液，60min溶蚀90.24％，最后是15％盐酸溶液，60min后碳酸岩快几乎完全被溶蚀，溶蚀率达到96.94％；从5曲线可以看出，实施例1曲线趋势较为平缓，表明该体系良好的缓蚀行，有利于压裂时裂缝的延伸，造长缝。

从图4可以看出，碳酸盐快在溶蚀后的液体中实施例1和15％氨基磺酸水溶液的溶液，完全清澈透明，无任何可见残渣，但是碳酸盐块在市场上的15％盐酸酸化压裂液体系溶液中，溶蚀后有絮状态物，表明其存在不配伍。

对实施例1破胶后进行岩心伤害测定，用同样的方法按照《sy-t5107-2005水基压裂液性能评价方法》测定未加酸冻胶压裂液破胶液和加入15％氨基磺酸压裂液破胶液驱替前后的气测渗透率，得到未加酸冻胶压裂液破胶液气测伤害率12.66％；加入15％氨基磺酸压裂液破胶液破胶液岩心气测渗透率提高了225.62％，表明加入固体酸后有利于提高地层岩石的渗透率，起到很好的地层储层改造，对后期油气的流出通道渗透率具有十分重大的意义。实验结果见表2、表3。

表2

表3

实施例2

结合现场实际施工配液情况，提供如下现场施工配液方法；

致密砂岩固体酸酸化压裂液施工方法，胶液配制过程不涉及用酸，氨基磺酸和胶液分离放置；按照1.0％缓蚀剂+1.0％铁离子稳定剂+0.2％稠化剂+0.5％助排剂的顺序利用负压均匀吸入液罐内，循环至少30min后即得到酸化压裂液基液，如果循环时间较短，稠化剂等各种添加剂混合不均匀，导致液体性能差距较大，影响后期施工使用；

施工过程中利用混砂车绞龙加入15％的固体氨基磺酸，同时使用混砂车上的液添泵按0.3％交联剂、0.2％％促进剂、0.3％低温激活剂的比例同时加入前述3种原料，混砂车干添泵同时按0.1％比例加入破胶剂。

将上述压裂方法应用于山西某浅层致密气藏，此应用例中，使用1.0％铁离子稳定剂+1.0％缓蚀剂+0.2％稠化剂+0.5％助排剂的比例及添加顺序配制基液；压裂施工时按照0.2％促进剂+0.3％交联剂+0.3％低温激活剂+0.1％破胶剂+15％氨基磺酸比例添加其他助剂，压裂施工曲线如图6所示。

图6将施工曲线分成三个阶段，前置阶段、携砂、固体酸阶段、顶替阶段，其中前置阶段总共使用酸化压裂液基液105m³，所用酸化压裂液基液组成为1.0％铁离子稳定剂+1.0％缓蚀剂+0.2％稠化剂+0.5％助排剂，其余为水，施工排量为3.8m³/min，结合压力曲线变化可以看出前置阶段地层造缝明显压力存在突然下降，表明地层裂缝此时被打开；然后进入第二阶段，排量不变，同时开始加入支撑剂和固体酸，整过过程压力十分平稳，说明固体酸在整个压裂裂缝中缓慢溶蚀地层，否则压力存在巨大波动，如果固体酸只存在某个部位溶蚀，施工压裂会先突然下降，然后在突然上升，因为溶蚀空间越大，支撑剂越溶易被加入，压力也会下降，当把溶蚀空间填满支撑剂后，由于空间有限，后期支撑剂较难加入，所以压力又可能迅速上升，因此结合施工曲线分析可以发现，固体酸随着支撑剂和冻胶酸一直往地层深处延伸，这样溶蚀的裂缝会更长，此过程用的冻胶酸组成为1.0％铁离子稳定剂+1.0％缓蚀剂+0.2％稠化剂+0.5％助排剂+0.2％促进剂+0.3％交联剂+0.3％低温激活剂+0.1％破胶剂，其余为水，使用固体酸25m³，加入支撑剂30m³，总共使用液体360m³；最后以相同的排量施工进入顶替阶段，所用酸化压裂液基液组成为1.0％铁离子稳定剂+1.0％缓蚀剂+0.2％稠化剂+0.5％助排剂，其余为水，总共酸化压裂液基液35m³；在整过施工过程压力都较为平稳，表明该液体体系良好的施工效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，应当指出，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。