一种复合二氧化碳压裂液及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及压裂液技术领域，尤其涉及一种复合二氧化碳压裂液及其制备方法和应用。


背景技术：

2.低渗透储层中的天然气资源分布广、储量丰，是我国天然气供应中不可或缺的一环。而随着社会的发展，天然气的需求量与日俱增和勘探开发技术的不断发展，低渗透储层中的天然气资源的地位也不断提高。因此，随着技术的不断发展和突破，低渗透致密储层中的天然气资源必将成为未来天然气来源中最重要的一环。
3.通常采用压裂手段来提高低渗透油藏资源的开采量，现有的水基压裂液在使用过程中会存在返排低、污染高等缺点，主要表现在水基压裂液在压裂过程中一部分会滞留在地层内部，对地层产生封锁，从而降低油气的增产效果。以液化二氧化碳为基础的复合压裂液，能够克服水基压裂液的缺点，可以用于对低渗透、低压或水敏性的油气藏进行压裂开采，能够降低对地层的伤害，然而现有的二氧化碳压裂液存在粘度较低、滤失高、携砂能力差的缺点。因此，亟需一种粘度高、滤失低、携砂能力好的二氧化碳压裂液。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种复合二氧化碳压裂液及其制备方法和应用，本发明提供的复合二氧化碳压裂液，粘度高，滤失低，且携砂能力好。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种复合二氧化碳压裂液，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：
7.液态二氧化碳50～70份，增稠剂0.05～1份，表面活性剂0.01～0.5份，气态二氧化碳10～20份，和助溶剂2～4份。
8.优选地，所述增稠剂为氟化丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物。
9.优选地，所述增稠剂的平均相对分子量为10～50万。
10.优选地，所述表面活性剂为全氟烷基苯磺酸钠和全氟辛基磺酸钠中的至少一种。
11.本发明还提供了上述技术方案所述复合二氧化碳压裂液的制备方法，包括以下步骤：
12.(1)将所述增稠剂、表面活性剂和助溶剂混合后，通入气态二氧化碳，得到泡沫基液；
13.(2)将所述步骤(1)得到泡沫基液中和液态二氧化碳混合，得到复合二氧化碳压裂液。
14.优选地，所述步骤(1)中增稠剂、表面活性剂和助溶剂的混合在超声的条件下进行。
15.优选地，所述步骤(1)通入气态二氧化碳在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率为
600～900rpm。
16.优选地，所述步骤(2)中泡沫基液的温度为20～30℃。
17.优选地，所述步骤(2)中泡沫基液和液态二氧化碳混合的压力为4～6mpa。
18.本发明还提供了上述技术方案所述复合二氧化碳压裂液或所述制备方法制备得到的复合二氧化碳压裂液在能源开采中的应用。
19.本发明提供了一种复合二氧化碳压裂液，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：液态二氧化碳50～70份，增稠剂0.05～1份，表面活性剂0.01～0.5份，气态二氧化碳10～20份，助溶剂2～4份。本发明利用表面活性和助溶剂提高了增稠剂在制备的复合二氧化碳压裂液中的溶解性和稳定性，然后利用增稠剂显著提高了所述压裂液的粘度，协同气态二氧化碳和液态二氧化碳共同形成粘度较高的压裂液，提高了压裂液的携砂量，降低了压裂液的滤失量。实施例的结果显示，本发明提供的复合二氧化碳压裂液，大幅减慢了支撑剂的沉降速率，单粒支撑剂沉降速率低至6.1cm/s，5％砂比支撑剂沉降速率低至8.0cm/s，说明本发明提供的复合二氧化碳压裂液，粘度高，滤失低，携砂能力好。
具体实施方式
20.本发明提供了一种复合二氧化碳压裂液，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：
21.液态二氧化碳50～70份，增稠剂0.05～1份，表面活性剂0.01～0.5份，气态二氧化碳10～20份，助溶剂2～4份。
22.在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
23.按重量份数计，制备本发明所述复合二氧化碳压裂液的原料包括液态二氧化碳50～70份，更优选为55～68份。本发明利用液态二氧化碳作为主要成分，由于不含水，因此在压裂过程中能降低对地层的伤害，液态二氧化碳与原油的溶解性好，可降低原油的粘度，进而提高原油的流动性。
24.以液态二氧化碳的重量为50～70份计，制备本发明所述复合二氧化碳压裂液的原料包括增稠剂0.05～1份，更优选为0.1～0.8份。在本发明中，所述增稠剂优选为氟化丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物。在本发明中，所述氟化丙烯酸酯优选为十七氟丙烯酸癸酯。在本发明中，所述增稠剂的平均相对分子量优选为10～50万，更优选为15～45万。本发明将增稠剂的种类和平均相对分子量控制在上述范围，以有利于提高后续复合二氧化碳压裂液的粘度。
25.以液态二氧化碳的重量为50～70份计，制备本发明所述复合二氧化碳压裂液的原料包括表面活性剂0.01～0.5份，更优选为0.05～0.4份。在本发明中，所述表面活性剂优选为全氟烷基苯磺酸钠和全氟辛基磺酸钠中的至少一种。本发明利用表面活性提高增稠剂的溶解性和稳定性。
26.以液态二氧化碳的重量为50～70份计，制备本发明所述复合二氧化碳压裂液的原料包括气态二氧化碳10～20份，更优选为8～18份。本发明利用气态二氧化碳协同增稠剂、表面活性剂和助溶剂制备泡沫基液，以提高后续复合二氧化碳压裂液的粘度和携砂量。
27.以液态二氧化碳的重量为50～70份计，制备本发明所述复合二氧化碳压裂液的原料还包括助溶剂2～4份，更优选为2.5～3份。本发明利用助溶剂提高增稠剂的溶解性和稳
定性。在本发明中，所述助溶剂优选为乙醇。
28.本发明提供的复合二氧化碳压裂液，粘度高，滤失低，且携砂能力好。
29.本发明还提供了上述技术方案所述复合二氧化碳压裂液的制备方法，包括以下步骤：
30.(1)将所述增稠剂、表面活性剂和助溶剂混合后，通入气态二氧化碳，得到泡沫基液；
31.(2)将所述步骤(1)得到泡沫基液和液态二氧化碳混合，得到复合二氧化碳压裂液。
32.本发明将所述增稠剂、表面活性剂和助溶剂混合后，通入气态二氧化碳，得到泡沫基液。
33.在本发明中，所述增稠剂、表面活性剂和助溶剂的混合优选在超声的条件下进行。本发明将增稠剂、表面活性剂和助溶剂在超声条件下混合，以提高增稠剂的溶解性和稳定性，有利于后续泡沫基液的形成，获得综合性能较好的复合二氧化碳压裂液。
34.在本发明中，所述通入气态二氧化碳优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率优选为600～900rpm，更优选为700～850rpm。本发明将搅拌的速率控制在上述范围，有利于泡沫基液的形成，获得综合性能较好的复合二氧化碳压裂液。
35.在本发明中，所述泡沫基液的温度优选为20～30℃，更优选为25～28℃。在本发明中，所述泡沫基液的温度不在上述范围内时，优选进行自然降温至上述范围。本发明将泡沫基液的温度控制在上述范围，有利于后续和液态二氧化碳的混合顺序进行，形成综合性能较好的复合二氧化碳压裂液。
36.在本发明中，所述泡沫基液和液态二氧化碳混合的压力优选为4～6mpa，更优选为4.5～5.8mpa。本发明将泡沫基液和液态二氧化碳混合的压力控制在上述范围，以有利于泡沫基液和液态二氧化碳的混合顺利进行，形成综合性能较好的复合二氧化碳压裂液。
37.本发明提供的复合二氧化碳压裂液的制备方法操作简单，反应条件温和，便于现场施工，对地层伤害小。
38.本发明还提供了上述技术方案所述复合二氧化碳压裂液或所述制备方法制备得到的复合二氧化碳压裂液在能源开采中的应用。
39.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.实施例1
41.复合二氧化碳压裂液，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
42.液态二氧化碳60份，增稠剂0.8份，表面活性剂0.4份，气态二氧化碳15份，和助溶剂3份；
43.所述增稠剂为十七氟丙烯酸癸酯和苯乙烯的共聚物，所述增稠剂的平均相对分子量为20万；
44.所述表面活性剂为全氟烷基苯磺酸钠；
45.所述助溶剂为乙醇。
46.制备例1
47.实施例1所述复合二氧化碳压裂液的制备方法，由以下步骤组成：
48.(1)将增稠剂、表面活性剂和助溶剂在超声的条件混合后，在搅拌的条件下通入气态二氧化碳，经自然冷却得到温度为30℃的泡沫基液；所述搅拌的速率为800rpm；
49.(2)将所述步骤(1)得到泡沫基液和液态二氧化碳在4.5mpa下混合，得到复合二氧化碳压裂液；
50.所述增稠剂为十七氟丙烯酸癸酯和苯乙烯的共聚物，所述增稠剂的平均相对分子量为20万；
51.所述表面活性剂为全氟烷基苯磺酸钠；
52.所述助溶剂为乙醇。
53.实施例2
54.复合二氧化碳压裂液，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
55.液态二氧化碳60份，增稠剂0.8份，表面活性剂0.4份，气态二氧化碳15份，和助溶剂3份；
56.所述增稠剂为十七氟丙烯酸癸酯和苯乙烯共聚物，所述增稠剂的平均相对分子量为30万；
57.所述表面活性剂为全氟辛基磺酸钠；所述助溶剂为乙醇。
58.制备例2
59.实施例1所述复合二氧化碳压裂液的制备方法，由以下步骤组成：
60.(1)将增稠剂、表面活性剂和助溶剂在超声的条件混合后，在搅拌的条件下通入气态二氧化碳，经自然冷却得到温度为30℃的泡沫基液；所述搅拌的速率为800rpm；
61.(2)将所述步骤(1)得到泡沫基液和液态二氧化碳在5mpa下混合，得到复合二氧化碳压裂液；
62.所述增稠剂为十七氟丙烯酸癸酯和苯乙烯共聚物，所述增稠剂的平均相对分子量为30万；
63.所述表面活性剂为全氟辛基磺酸钠；所述助溶剂为乙醇。
64.实施例3
65.复合二氧化碳压裂液，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
66.液态二氧化碳60份，增稠剂0.8份，表面活性剂0.4份，气态二氧化碳15份，助溶剂3份；
67.所述增稠剂为十七氟丙烯酸癸酯和苯乙烯共聚物，所述增稠剂的平均相对分子量为40万；
68.所述表面活性剂为全氟辛基磺酸钠；所述助溶剂为乙醇。
69.制备例3
70.实施例1所述复合二氧化碳压裂液的制备方法，由以下步骤组成：
71.(1)将增稠剂、表面活性剂和助溶剂在超声的条件混合后，在搅拌的条件下通入气态二氧化碳，经自然冷却得到温度为30℃的泡沫基液；所述搅拌的速率为800rpm；
72.(2)将所述步骤(1)得到泡沫基液和液态二氧化碳在6mpa下混合，得到复合二氧化碳压裂液；
73.所述增稠剂为十七氟丙烯酸癸酯和苯乙烯共聚物，所述增稠剂的平均相对分子量为40万；
74.所述表面活性剂为全氟辛基磺酸钠；所述助溶剂为乙醇。
75.将实施例1～3制备的复合二氧化碳压裂液通入密闭反应釜中，分别添加5％砂比的支撑剂，所用支撑剂为粒径为40/70目的陶粒，其密度为1.65g/cm3，常温下搅拌后，使支撑剂浮起，记录5％砂比支撑剂沉降速率；另一方面，将实施例1～3制备的复合二氧化碳压裂液通入密闭反应釜中，分别添加单粒支撑剂，记录单粒支撑剂的沉降速率，结果参见表1。
76.表1为实施例1～3制备的复合二氧化碳压裂液对支撑剂的沉降速率
[0077][0078][0079]
综上可知，本发明提供的复合二氧化碳压裂液，大幅减慢了支撑剂的沉降速率，单粒支撑剂沉降速率低至6.1cm/s，5％砂比支撑剂沉降速率低至8.0cm/s，说明本发明提供的复合二氧化碳压裂液，粘度高，滤失低，携砂能力好。
[0080]
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。