泡沫压裂液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田化学及压裂增产技术领域，特别涉及一种适用于非常规油气藏开 发的抗高温清洁C02泡沫压裂液。
【背景技术】
[0002] 随着国内优质油气藏的不断减少，非常规油气藏的开发越来越成为众多专家和学 者研究的重点。非常规油气藏的开发主要包括致密砂岩气藏、页岩气、煤层气等，在此类油 气藏的开发中，普遍采用压裂作业进行增产，而目前在压裂作业中面临很多问题，如地层能 量低、水锁伤害严重、压裂液返排困难、压裂二次污染严重等，这些问题的存在，导致非常规 油气田开发的压裂增产效果不尽人意。
[0003] 对于解决上述问题，研发高性能、低伤害的压裂液体系已成为近年来非常规油气 藏开发研究和发展的重中之重。其中，C02泡沫压裂液由于具有携砂能力强、排液迅速彻底 和对储层伤害小等优点，特别适合低压、低渗透和水敏性储层，采用C0 2泡沫压裂技术在减 少或解决以上提及的难题方面具有突出性优势。C〇2泡沫压裂施工，最早可追溯到80年代 初，尝试性地在常压中深井及高温井的储层中进行了二氧化碳泡沫压裂作业，其中的〇) 2泡 沫压裂液使用线性胶(胍胶)作为液相形成稳定的泡沫。近年来国内外应用比较成功的C02 泡沫压裂液体系是以胍胶为稠化剂的交联压裂液体系，此类泡沫压裂液能满足高温压裂要 求，但压裂液体系破胶后残渣含量高，不易返排，对地层伤害大，并且交联形成的泡沫冻胶 摩阻较高，增大了压裂施工的难度。2005年斯伦贝谢公司新推出了VES类清洁C0 2压裂液技 术，有效解决了摩阻和残渣伤害问题，但其在低pH值下稳定性差、耐温性能差，并且其高昂 成本问题阻碍其推广应用。
[0004] 因此，国内外目前还没有较为理想的适用于非常规油气藏开发的⑶2泡沫压裂液 体系，这大大限制了此类非常规油气藏的开发。
【发明内容】
[0005] 针对非常规油气藏开发的难题以及常规胍胶泡沫压裂液、VES泡沫压裂液存在的 缺点和不足，本发明结合了清洁压裂液和粘VES压裂液的突出优点，应用超分子结构流体理 论，研发相关的添加剂，解决了稠化剂水溶性、抗温、抗盐及与C0 2配伍性等诸多问题，形成 一种超分子聚合物抗高温清洁压裂液。将抗高温清洁压裂液与C02泡沫压裂液两者结合起 来，形成一种抗高温清洁二氧化碳泡沫压裂液。本发明不但能降低甚至消除压裂液残渣，还 能很好地发挥C0 2泡沫压裂液的优势，解决非常规油气藏压裂开发中存在的问题，并显著提 高压裂增产效果。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁C02泡沫压裂液，包括气相的二氧化 碳和液相的抗高温清洁，其泡沫质量(在给定温度和压力下，气体体积占泡沫体积百分比） 为52~75% ;
[0008]其中，所述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁c〇2泡沫压裂液由0.3~ 0 · 65wt %的稠化剂、0 · 2~0 · 5wt %的粘度增效剂、0 · 2~0 · 3wt %的pH值调节剂、0~0 · 2wt % 的高温稳定剂、0.01~0. lwt %的破胶剂和水制备而成；
[0009] 优选地，当地层温度为30~90°C，所述的稠化剂为0.3~0.45wt%，所述的pH值调 节剂为0.2wt%，所述的高温稳定剂为0，所述的粘度增效剂为0.2~0.4wt%，所述的破胶剂 为过硫酸铵，加量为0.01~0.05wt % ;当地层温度为90~140 °C时，所述的稠化剂为0.46~ 0.65wt%，所述的pH值调节剂为0.3wt%，所述的高温稳定剂为0.1~0.2wt%，所述的粘度 增效剂为0.4~0.5wt%，所述破胶剂为过硫酸铵和胶囊破胶剂两种，胶囊破胶剂为由胶囊 包裹的过硫酸铵，压裂施工前期使用胶囊破胶剂，加量从O.Olwt%至O.lwt%逐渐递增，栗 入地层后在一定压力和温度状况下胶囊破裂，过硫酸铵再产生作用;压裂施工后期使用过 硫酸铵，加量从〇. 〇 1 wt %至0.1 wt %逐渐递增，加入后即产生作用。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述稠化剂由下列重量百分比的组分制备而成：丙烯 酰胺为25%~30%，乙烯吡咯烷酮为3%~5%，顺丁烯二酸为4%~6%，阴离子功能性单体 为5%~7%，引发剂为0.08%~0.15%，氢氧化钾为1 %~8%，无机盐为5%~10%，其余为 水；
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述阴离子功能性单体为丙烯酸、乙烯基磺酸钠盐或 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或两种任意比例的混合。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠，其中过硫酸钾与 亚硫酸氢钠的质量比为4:3。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述无机盐为氯化钠、氯化钾中的一种或两种任意比 例的混合。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述粘度增效剂由下列重量百分比的组分制备而成： 阴离子表面活性剂为25~30wt%、乙二醇为5~10wt%，片碱3~5wt%，其余为水；
[0015] 所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、油酸钠、油酸钾、十二烷基苯磺酸钠、 椰油基磺酸钠中的一种或两种按1:1的质量比混合。
[0016] 所述pH值调节剂是由下列重量百分比的组分制备而成:有机酸为15~25wt%，甲 醇为3~5wt%，乙二醇为5~10wt%，其余为水；
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述的有机酸为乙酸、乳酸、柠檬酸中的一种。
[0018] 所述的高温稳定剂为硫代硫酸钠和抗坏血酸中的一种。
[0019] 本发明还提供一种上述的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁⑶2泡沫压裂液 的制备方法，包括以下步骤：
[0020] (1)泡沫压裂液用稠化剂的制备
[0021] 将所述的丙烯酰胺单体、所述的乙烯吡咯烷酮、所述的顺丁烯二酸、所述的阴离子 功能性单体和所述的水加入反应釜中混合均匀，开始通入氮气，加入所述氢氧化钾调节反 应体系的pH值至8，加入所述无机盐，对反应釜通循环水，在温度为23 °C~45 °C下加入所述 引发剂，并停止通氮气，反应2h~5h后停止通循环水，通入水蒸气并在80°C~120°C下保温 4h~8h，得到胶体状产物，对胶体进行造粒、干燥、粉碎，即得所述泡沫压裂液用稠化剂； [0022] (2)泡沫压裂液用粘度增效剂的制备
[0023]将所述的乙二醇、所述的片碱和所述的水加入反应釜中混合均匀，对反应釜通循 环水，并开动搅拌器，在温度为35°C~40°C下加入所述的阴离子表面活性剂，搅拌2h~3h， 待固体溶解完全，溶液混合均匀后，即得泡沫压裂液用粘度增效剂；
[0024] (3)泡沫压裂液用pH值调节剂的制备
[0025]将所述的有机酸、所述的甲醇、所述的乙二醇和所述的水加入反应釜中，开动搅拌 器搅拌0.5h左右，待溶液混合均匀后，即得泡沫压裂液用pH值调节剂；
[0026] (4)压裂液制备
[0027] 本发明提供的抗高温清洁压裂液基液的实验室内配制方法如下：
[0028] 在实验室内，按抗高温清洁压裂液组分的重量百分比，向搅拌器中加入水，在搅拌 条件下向水中加入所述的pH值调节剂、高温稳定剂，混合均匀后，再缓慢加入所述的泡沫压 裂液用稠化剂，搅拌均匀后，得到抗高温清洁压裂液基液。
[0029] 本发明提供的适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁C02泡沫压裂液的实验室内 配制方法如下：
[0030] 在实验室内，在搅拌器中，按压裂液组分的重量百分比向抗高温清