一种醚类压裂液的制作方法

文档序号:14983223发布日期:2018-07-20 20:32阅读:157来源:国知局

本发明涉及一种醚类压裂液,属于油田储层改造技术领域。



背景技术:

低渗、超低渗油气储层的开发是目前重要的油气资源,但是物性普遍较差,因此需要通过压裂改造才能达到有效开采的目的。一般采用水力压裂增产措施,但是低渗超低渗储层水力压裂存在两个问题:一方面对淡水和废液处理的压力,另一方面水进入储层后导致黏土膨胀及水锁、压裂液残渣及破胶液返排不完全等,而造成储层伤害,严重影响油气产能。

2011年,沈忠厚院士在“石油钻探技术”第39卷第3期第30-34页上发表了名为“超临界co2开发页岩气技术”的文章,提出了超临界co2流体进行储层改造的方法。cn104152133a公开了一种非水基的二氧化碳压裂液,含有二氧化碳、增稠剂和用于降低压裂液与地下流体间界面张力的添加剂。cn107057674a公开了一种超临界二氧化碳压裂工艺,其中的超临界二氧化碳压裂液体系包括:超临界二氧化碳、花生酸、山萮酸、木质素酸、珠光脂酸、油酸、甘油、环戊烷、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二溴丁烷、1-溴丁烷和2-氯丙烷。cn103540308a公开了一种基于超临界二氧化碳的压裂液体系,含有0.1%~5%的提粘剂、0.3%~6.5%的调理剂、其余为超临界二氧化碳。超临界压裂液体系具有携砂性能好、易返排、无残渣、消除水锁水敏伤害、有效降低原油粘度、有效抑制粘土膨胀、改善储层渗透率、大幅节约水资源等特点。但目前利用超临界co2开发非常规油气资源存在的一些难题,超临界co2粘度较低,携带支撑剂运移较困难,而且co2运输成本较高。

另一种是液化石油气(lpg)压裂液。在压裂作业前,液化石油气主要是c2-c6的烷烃,一般以丙烷或者丁烷为代表,在高压作用下形成凝胶状的黏稠物,通过液体压力使地层的岩石破裂。cn104806221a公开了一种基于液化石油气的非常规油气储层压裂方法,通过高压泵系统将低温液化石油气压裂液压入油气储层,储层在高压下破裂,低温液化石油气压裂液在储层中吸热膨胀,进一步压裂储层,随后支撑剂由交联的压裂液带入储层。压裂后,压裂液气化返排,经回收分离后,可重复利用。交联剂、支撑剂等添加剂通过常压在线混合方式加入压裂液,省去外部搅拌装置,可实现大规模连续压裂施工。该技术无水锁、无聚合物残留、无黏土膨胀,对地层损害极小,压裂后无需返排,可直接投产。该技术的缺点是短期成本较高、操作使用中危险性较大。

上述现有技术在一定程度上能解决页岩、致密等低渗超低渗储层压裂改造过程中的地层伤害等问题,但是又带来了新的问题。例如超临界二氧化碳的压裂液技术超临界co2粘度较低,携带支撑剂运移较困难,而且co2运输成本较高;液化石油气(lpg)压裂液技术操作过程存在安全隐患,成本高。



技术实现要素:

为了弥补现有压裂液技术的缺点,本发明提供一种用于低渗、超低渗油气储层增产改造的醚类压裂液及应用。

本发明采用低分子量的醚为主要成分,可以降低地层水的相对渗透率,提高油气在地层中的流动性和相对渗透率,在地层温度下体积膨胀,增大了压力,增强压裂效果。且返排后可以回收利用。

术语说明:

本发明中的体积、体积比均是以20℃、1mpa条件下的体积、体积比计算。简记为“(20℃,1mpa)”。

本发明的技术方案如下:

一种醚类压裂液,以20℃、1mpa条件下的体积计,体积比组成如下:

低分子量醚10~100体积份,所述的低分子量醚为甲醚或乙醚;

低碳烷烃0~90体积份;

惰性气体0~50体积份;

支撑剂占气体总体积的百分比为0~15%;

增效剂占气体总体积的百分比为0~20%;

所述增效剂为胶凝剂、交联剂、破胶剂、酸、铁离子稳定剂、粘土稳定剂、杀菌剂、表面活性剂、溶剂中的一种或多种。

根据本发明,进一步优选的条件如下列之一项或多项:

所述的低碳烷烃为液化石油气、富气、干气、天然气、丙烷、丁烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、煤油中的一种或其混合物。优选的,所述低分子量醚与低碳烷烃的体积比为(30~70):(30~70),以20℃、1mpa条件下的体积计。

所述的惰性气体是二氧化碳、氮气或烟道气。

所述支撑剂是陶粒或石英砂,粒径是20目、40目、60目或100目的一种或多种。

所述增效剂质量百分比组成是:胶凝剂1%~95%,交联剂0~6%,破胶剂0~0.1%,酸0~15%,铁离子稳定剂0~1%,粘土稳定剂0~0.5%,杀菌剂0~0.2%,表面活性剂0~0.5%,余量为溶剂。根据地层情况进行确认。

优选的,所述胶凝剂是二烷基磷酸酯、二烷基磷酸酯铁、十六碳醇铝、十六碳醇硼、c6-c12胺、羟丙基瓜尔胶或聚丙烯酰胺、市售减阻剂。

优选的,所述交联剂是硫酸铝、硫化铝、氯化铝、偏铝酸钠、硝酸铝、甲苯二异氰酸酯、柠檬酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、三乙烯四胺、二乙烯三胺、n,n-二甲基丙二胺、异丙醇胺、n,n-二甲基吡啶、苯并三氮唑、市售有机硼交联剂、市售有机锆交联剂的一种或其组合。

优选的,所述破胶剂为微胶囊过硫酸铵、微胶囊过硫酸钾或微胶囊过硫酸铵、碳酸钠、碳酸钾。

优选的,所述酸是盐酸、甲酸、乙酸、氢氟酸、土酸或氨基磺酸。

优选的,所述铁离子稳定剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠盐、异抗坏血酸、氮川三乙酸、硫脲、联氨、盐酸羟胺或葡萄糖酸钠。

优选的,所述粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵或相对分子量小于5000的聚合物季铵盐。

优选的,所述杀菌剂是氯化苯甲烷铵、十二烷基二甲基氯化铵或十二烷基二甲基溴化铵。

优选的,所述表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚-10或壬基酚聚氧乙烯醚-10。

优选的,所述溶剂是水、乙二醇、丙二醇、丙三醇或正庚烷。

根据本发明优选的,一种醚类压裂液,以20℃、1mpa条件下的体积计,体积比组成如下:

低分子量醚40~50体积份,

低碳烷烃40~50体积份,

惰性气体0~10体积份,

增效剂占气体总体积的百分比为5~10%,

支撑剂占气体总体积的百分比为0~5%;

根据本发明,进一步优选的,一种醚类压裂液,以20℃、1mpa条件下的体积计,体积比组成如下:

低分子量醚50体积份,

低碳烷烃50体积份,

增效剂占气体总体积的百分比为10%,

支撑剂占气体总体积的百分比为0~5%。

根据本发明,进一步优选的,一种醚类压裂液,以20℃、1mpa条件下的体积计,体积比组成如下:

低分子量醚50体积份,

低碳烷烃40体积份,

惰性气体10体积份,

增效剂占气体总体积的百分比为10%;

支撑剂占气体总体积的百分比为0~5%。

根据本发明,一种优选的方案,一种醚类压裂液,以20℃、1mpa条件下的体积计,体积比组成如下:

低分子量醚100体积份,增效剂占气体总体积的百分比为10-20%。

本发明的醚类压裂液粘度在30-80mpa·s,可根据实际应用情况选择。

利用本发明醚类压裂液采出的原油或者天然气分离出的低分子量醚,可以重复利用。

本发明的醚类压裂液用于低渗、超低渗油气储层增产改造。特别是用于页岩、致密等低渗超低渗储层压裂改造。使用方法可选择下列之一:

(1)单独使用醚类压裂液,在一定压力下注入地层;

(2)先注入不加支撑剂的醚类压裂液,再注入支撑剂;

(3)先注入本发明的醚类压裂液,然后注入加入支撑剂的滑溜水压裂液、羟丙基瓜尔胶压裂液等水基压裂液,滑溜水压裂液、羟丙基瓜尔胶压裂液等水基压裂液支撑剂的加量较大,可以进一步提高压裂效果。

本发明的有益效果:

①本发明的醚类压裂液与液化石油气及烷烃、二氧化碳相比,低分子量醚具有一定的极性,在含有极性物质油气中具有一定的溶解性,更易形成混相,可以降低地层水的相对渗透率,降低油的黏度,提高油气在地层中的流动性和相对渗透率,从而提高产能。

②本发明的醚类压裂液与液化石油气及烷烃、二氧化碳相比,低分子量醚可以更快、更深的穿透地层,提高了作用半径,进一步提高产能。

③本发明的醚类压裂液中,低分子量醚具有驱油性能,可以进一步提高采收率。

④本发明的醚类压裂液进入地层后,低分子量醚在地层温度下体积迅速急剧膨胀,进一步增大了压力,增强了压裂效果。

⑤本发明的醚类压裂液中,低分子量醚在压裂后返排到地面后,可以回收利用。

⑥本发明的醚类压裂液中,低分子量醚在水中具有较好的溶解性,因此可以用常用的水基压裂液(如羟丙基瓜尔胶压裂液体系、滑溜水、合成聚合物压裂液体系等)进行增稠。

⑦本发明的醚类压裂液中,低分子量醚可以用采出的天然气、原油生产得到,采出的原油或者天然气分离出的低分子量醚,可以重复利用。

附图说明

图1是气驱试验装置示意图。其中,1、天然岩心,2、岩心夹持器,3、气体流量计,4、压力表,5、数显压力表,6、缓冲罐,7、气体,8、围压泵,9、平流泵,10、蒸馏水。

具体实施方式

以下通过具体实施方式描述本发明。下面结合实施例对本发明做进一步说明,但并不限制本发明。除特别说明外,实施例中除特殊说明外,体积均在20℃,1mpa条件,所用原料均为市购材料。

实施例1

一种醚类压裂液,原料组成如下:

甲醚50ml,液化石油气50ml,增效剂10ml。

所述增效剂的组成是:二烷基磷酸酯95wt%,偏铝酸钠5wt%。

所形成的压裂液在150℃,170s-1转速下剪切1h,粘度为70mpa·s。

实施例2

在实施例1所形成的压裂液中加入60目的陶粒支撑剂5%,使沉降速度在0.0052cm/s。

实施例3

如实施例1所述,不同的是低分子量醚是乙醚。

形成的压裂液在150℃,170s-1转速下剪切1h,粘度为55mpa·s。

实施例4

在实施例3所形成的压裂液中加入60目的陶粒支撑剂5%,使沉降速度在0.0068cm/s。

实施例5

一种醚类压裂液,原料组成如下:

甲醚50ml,液化石油气40ml,二氧化碳10ml,增效剂10ml。

所述增效剂的组成是:二烷基磷酸酯95wt%,偏铝酸钠5wt%。

实施例6

在实施例5所形成的压裂液中加入60目的陶粒支撑剂5%,使沉降速度在0.0057cm/s。

实施例7

一种醚类压裂液,原料组成如下:

甲醚50ml,丙烷50ml,增效剂10ml。

增效剂的组成是:十六碳醇铝94wt%,丙三醇6wt%。

所形成的压裂液在150℃,170s-1转速下剪切1h,粘度为80mpa·s。

实施例8

在实施例7所形成的压裂液中加入60目的陶粒支撑剂5%,使沉降速度在0.0042cm/s。

实施例9

一种醚类压裂液,原料组成如下:

甲醚100ml,增效剂20ml。

增效剂的组成是:减阻剂0.3%,微胶囊过硫酸铵0.1%,柠檬酸钠1%,氯化钾0.5%,辛基酚聚氧乙烯醚-100.3%,余量为水。

所形成的压裂液在120℃,170s-1转速下剪切1h,粘度为30mpa·s。

实施例10

一种醚类压裂液,原料组成如下:

甲醚100ml,增效剂10ml。

增效剂的组成是:羟丙基瓜尔胶0.3%,有机硼交联剂0.3%,微胶囊过硫酸铵0.1%,柠檬酸钠0.5%,氯化钾0.3%,氯化苯甲烷铵0.1%,壬基酚聚氧乙烯醚-100.2%,余量为水。

所形成的压裂液在120℃,170s-1转速下剪切1h,粘度为67mpa·s。

对比例:液化石油气100ml,增效剂10ml。增效剂的组成是:二烷基磷酸酯95wt%,偏铝酸钠5wt%。

经实验测试实施例1的压裂液是对比例的采收率的1.5倍。

实验例:低分子醚与液化石油气驱替实验

利用图1所示的装置,步骤如下:

(1)备好填砂管或天然岩心,将填砂管或天然岩心浸入饱和地层水中处理,测定处理前后填砂管或天然岩心的质量,计算出孔隙度;

(2)将填砂管或天然岩心放入高温高压驱替装置中进行驱替实验,设定系统回压20mpa,往岩心里注入饱和地层水;然后往岩心里注入饱和凝析油;

(3)开始气驱,气体分别用甲醚、液化石油气,驱替速度为0.1ml/min,直至不出油为止,记录驱替过程中驱替压差,出液量等数据,计算采收率。结果显示,甲醚驱替实验的采收率比液化石油气驱替实验的采收率高40%。

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