專利名稱：一種CO₂清潔泡沫壓裂液體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田使用的壓裂液體系，具體說是一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系。
技術(shù)背景
CO2泡沫壓裂液是泡沫壓裂技術(shù)的核心內(nèi)容之一，其優(yōu)良的性能是確保壓裂施工 成功的重要保障。CO2泡沫壓裂液由0)2和水基交聯(lián)凍膠組成，PH值在3 4左右。由于常 規(guī)水基壓裂液通常在堿性條件下交聯(lián)，酸性條件下破膠，因此酸性交聯(lián)是(X)2泡沫壓裂液的 關(guān)鍵技術(shù)。目前，國內(nèi)采用的(X)2泡沫壓裂液主要由AL-I或AC-8酸性交聯(lián)的羥丙基胍膠 (HPG)凍膠和(X)2組成，其中AL-I和AC-8是酸性交聯(lián)劑；從現(xiàn)場應(yīng)用情況來看，采用AL-I 或AC-8交聯(lián)的(X)2泡沫壓裂液基本能滿足現(xiàn)場壓裂施工的要求。但這類酸性交聯(lián)胍膠(X)2 泡沫壓裂液體系由于采用胍膠衍生物作為稠化劑，含有一定量的水不溶物，而且破膠后留 有殘?jiān)?，?duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力產(chǎn)生傷害，影響到最終的壓裂效果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種流變性能好、攜砂性能強(qiáng)、 無殘?jiān)?X)2清潔泡沫壓裂液體系。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種CO2清潔泡沫壓裂液體系，其特征 在于它由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成水溶性疏水締合聚合物為0. 3-0. 8%、流變助劑為 0. 25-0. 55%、粘土穩(wěn)定劑為0. 5-3. 0%、起泡劑為0. 1-0. 5%、破膠劑為0. 01-0. 2%、液態(tài)CO2 為30. 0-80. 0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、烯丙 基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例參見中國專利CN200510022249. 3 ； 所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離子表面活性劑為9-11%、非離子表 面活性劑為4. 5-5. 5%，非離子氟碳表面活性劑FCN-18為1-396，余量為水，其中所述的兩性 離子表面活性劑為椰油?；鸩藟ACAB-35、非離子表面活性劑為烷基多糖苷C8-C10 ； 所述的粘土穩(wěn)定劑為氯化鉀KCl ；所述的起泡劑為α -烯基磺酸鈉AOS ；所述的破膠劑為過 硫酸銨、過硫酸鉀中的一種。所述的一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系，它的最佳組分是按下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成水溶 性疏水締合聚合物為0. 55%、流變助劑為0. 35%、粘土穩(wěn)定劑為1. 0%、起泡劑為0. 2%、破 膠劑為0.03%、液態(tài)CO2為55 .0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合物是由丙烯酰 胺、丙烯酸鈉、烯丙基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例參見中國專利 CN200510022249. 3 ；所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離子表面活性劑 為10%、非離子表面活性劑為5%，非離子氟碳表面活性劑FCN-18為1%，余量為水，其中所 述的兩性離子表面活性劑為椰油?；鸩藟ACAB-35、非離子表面活性劑為烷基多糖苷 C8-C10 ；所述的粘土穩(wěn)定劑為氯化鉀KCl ；所述的起泡劑為α -烯基磺酸鈉AOS ；所述的破 膠劑為過硫酸銨。
所述的椰油酰基丙基甜菜堿CAB-35的使用濃度為9_11% ；所述的烷基多糖苷3C8-C10的使用濃度為4. 5%-5. 5% ；所述的非離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度為 1-3% ；所述的氯化鉀KCl的使用濃度0. 5-3. 0% ；所述的α -烯基磺酸鈉AOS的使用濃度為 0. 2-0. 3%ο
所述的椰油?；鸩藟ACAB-35的使用濃度為10% ；所述的烷基多糖苷C8-C10 的使用濃度為5% ；所述的非離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度為1% ；所述的氯化鉀 KCl的使用濃度為1. 0% ；所述的α -烯基磺酸鈉AOS的使用濃度為0.
本發(fā)明中的化學(xué)試劑市場上均有銷售。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系 具有起泡性好、泡沫穩(wěn)定性高、攜砂能力強(qiáng)、濾失量低，滿足60-140°C儲(chǔ)層的壓裂施工的要 求；(2)本發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系中破膠劑全程加入，易控制，且破膠液無殘?jiān)?(3)本發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系所用的表面活性劑等助劑，在砂巖地層上吸附量 小，表面張力低，有助于提高壓后破膠液的返排速度和返排率。(4)本發(fā)明一種(X)2清潔泡 沫壓裂液體系對(duì)低滲低壓砂巖氣藏巖心的傷害率較低10. 0%)。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是實(shí)施例中本發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系有效粘度為121mPa. s時(shí)耐 溫抗剪切性能；圖2是實(shí)施例中本發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系有效粘度隨泡沫質(zhì)量的變化關(guān)系；圖3是實(shí)施例中本發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系有效粘度為144mPa. s時(shí)耐溫抗 剪切性能。
具體實(shí)施方式
圖1-3是本發(fā)明的效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果由圖1可以看出在70°c、80°C的使用溫度下剪切90min粘度在50mpa. s以上，能夠滿 足現(xiàn)場壓裂施工的需要。由圖2可以看出，當(dāng)溫度不變的情況下，該壓裂液粘度隨泡沫質(zhì)量 的增大而增大。當(dāng)泡沫質(zhì)量不變的情況下，該壓裂液粘度隨溫度的升高粘度降低。由圖3可 以看出該配方的清潔泡沫壓裂液體系耐溫能力較好，可以滿足140°C地層壓裂施工的需要。
下面通過給出的具體實(shí)施例進(jìn)一步清楚的說明本發(fā)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限 定。
實(shí)施例1一種CO2清潔泡沫壓裂液體系，它的最佳組分是按下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成水溶性疏 水締合聚合物為0. 55%、流變助劑為0. 35%、粘土穩(wěn)定劑為1. 0%、起泡劑為0. 2%、破膠劑 為0.03%、液態(tài)(X)2為55 .0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合物是由丙烯酰胺、 丙烯酸鈉、烯丙基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例參見中國專利 CN200510022249. 3 ；所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離子表面活性劑 為10%、非離子表面活性劑為5%，非離子氟碳表面活性劑FCN-18為1%，余量為水，其中所 述的兩性離子表面活性劑為使用濃度為10%的椰油?；鸩藟ACAB-35、非離子表面活性劑為使用濃度為5%的烷基多糖苷C8-C10 ；非離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度為 1%，所述的粘土穩(wěn)定劑為使用濃度為1. 0%的氯化鉀KCl ；所述的起泡劑為使用濃度為0. 2% 的α-烯基磺酸鈉AOS;所述的破膠劑為過硫酸銨。
取429g水加入IOOOmL容積的混調(diào)器中，加入IOg使用濃度為1. 0%的KC1，攪拌數(shù) 分鐘溶解后，再緩慢加入5. 5g水溶性疏水締合聚合物，在3000-6000轉(zhuǎn)/min下攪拌5min， 溶解增粘，然后加入2g使用濃度為0. 2%的α -烯基磺酸鈉AOS，待溶解完后，加入3. 5g流 變助劑，得混合物，即為壓裂液；20min后，采用Haake RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀在170s—1下測得壓 裂液的粘度為121mPa. s，耐溫抗剪切性能如圖1所示；然后在上述壓裂液混入0.3 g過硫 酸銨和550mL液態(tài)(X)2即得發(fā)明一種CO2清潔泡沫壓裂液體系。密閉條件下破膠，破膠時(shí)間 120min，破膠液粘度3. 2ImPa. s ；采用離心法測定破膠液的殘?jiān)?，檢測不出，無殘?jiān)?。?用KlOO全自動(dòng)張力儀測定了清潔壓裂液破膠液的表/界面張力，結(jié)果表面張力為22. 82mN/ m,界面張力為0. 53mN/m。采用大型泡沫循環(huán)回路，測試(X)2清潔泡沫壓裂液的流變特性，實(shí) 驗(yàn)條件為溫度40、50、60、80°C，壓力20MPa, CO2泡沫質(zhì)量25%、55%、75%，剪切速率170s-1， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。
實(shí)施例2一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系，它的組分是按下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成水溶性疏水締合 聚合物為0. 3%、流變助劑為0. 25%、粘土穩(wěn)定劑為0. 5%、起泡劑為0. 1%、破膠劑為0. 01%、液 態(tài)(X)2為30.0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、烯丙 基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例參見中國專利CN200510022249.3 ； 所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離子表面活性劑為9%、非離子表面活 性劑為4. 5%,非離子氟碳表面活性劑FCN-18為1. 1%，，余量為水，其中所述的兩性離子表 面活性劑為使用濃度為9%的椰油酰基丙基甜菜堿CAB-35、非離子表面活性劑為使用濃度 為4. 5%的烷基多糖苷C8-C10 ；非離子氟碳表面活性劑FCN-18使用濃度為1. 1%，所述的粘 土穩(wěn)定劑為使用濃度為0. 5 %的氯化鉀KCl ；所述的起泡劑為使用濃度為0. 25%的α -烯 基磺酸鈉AOS ；所述的破膠劑為過硫酸鉀。
取688g水加入IOOOmL容積的混調(diào)器中，加入5g使用濃度為0. 5%的KCl，攪拌數(shù) 分鐘溶解后，再緩慢加入3g水溶性疏水締合聚合物，在3000-6000轉(zhuǎn)/min下攪拌5min，溶 解增粘，然后加入Ig使用濃度為0.25%的α-烯基磺酸鈉AOS，待溶解完后，加入2. 5g流 變助劑，得混合物，即為壓裂液；然后在上述壓裂液混入0.1 g過硫酸鉀和300mL液態(tài)(X)2 即得發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系。
實(shí)施例3一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系，它的組分是按下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成水溶性疏水締合 聚合物為0. 8%、流變助劑為0. 55%、粘土穩(wěn)定劑為3. 0%、起泡劑為0. 5%、破膠劑為0. 2%、液 態(tài)(X)2為80.0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、烯丙 基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例參見中國專利CN200510022249.3 ； 所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離子表面活性劑為11%、非離子表面 活性劑為5. 5%,非離子氟碳表面活性劑FCN-18為3%，余量為水，其中所述的兩性離子表面 活性劑為使用濃度為11%的椰油?；鸩藟ACAB-35、非離子表面活性劑為使用濃度為 5. 5%的烷基多糖苷C8-C10、非離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度為3% ；所述的粘土穩(wěn)定劑為使用濃度為3. 0 %的氯化鉀KCl ；所述的起泡劑為使用濃度為0. 3%的α -烯基磺 酸鈉AOS ；所述的破膠劑為膠囊破膠劑。膠囊破膠劑由過硫酸銨包裹而成。
取150g水加入IOOOmL容積的混調(diào)器中，加入30g使用濃度為3. 0%的KCl，攪拌數(shù) 分鐘溶解后，再緩慢加入8g水溶性疏水締合聚合物，在3000-6000轉(zhuǎn)/min下攪拌5min，溶 解增粘，然后加入5g使用濃度為0. 3%的α -烯基磺酸鈉AOS，待溶解完后，加入5. 5g流變 助劑，得混合物，即為壓裂液；然后在上述壓裂液混入2 g膠囊破膠劑和SOOmL液態(tài)(X)2即 得發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系。
實(shí)施例4一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系，它的組分是按下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成水溶性疏水締合 聚合物為0. 8%、流變助劑為0. 4%、粘土穩(wěn)定劑為1. 0%、起泡劑為0. 2%、破膠劑為0. 02%、液 態(tài)CO2為55 .0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、烯丙 基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例參見中國專利CN200510022249.3 ； 所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離子表面活性劑為10%、非離子表面 活性劑為596，非離子氟碳表面活性劑FCN-18為1%，，余量為水，其中所述的兩性離子表面活 性劑為使用濃度為10%的椰油?；鸩藟ACAB-35、非離子表面活性劑為使用濃度為5% 的烷基多糖苷C8-C10、非離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度為1%，；所述的粘土穩(wěn)定 劑為使用濃度為1. 0%的氯化鉀KCl ；所述的起泡劑為使用濃度為0. 2%的α -烯基磺酸鈉 AOS ；所述的破膠劑為過硫酸銨。
取426g水加入IOOOmL容積的混調(diào)器中，加入IOg使用濃度為1. 0%的KCl，攪拌 數(shù)分鐘溶解后，再緩慢加入8g水溶性疏水締合聚合物，在3000-6000轉(zhuǎn)/min下攪拌5min， 溶解增粘，然后加入2g使用濃度為0. 的α-烯基磺酸鈉AOS，待溶解完后，加入4g流變 助劑，得混合物，即為壓裂液；20min后，采用Haake RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀在170s—1下測得壓 裂液的粘度為144mPa. s，耐溫抗剪切性能如圖3所示；然后在上述壓裂液混入0.2 g過硫 酸銨和550mL液態(tài)(X)2即得發(fā)明一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系。
采用大型泡沫循環(huán)回路，測試140°C、20MPa、泡沫質(zhì)量55. 0%時(shí)(X)2清潔泡沫壓裂 液的有效粘度為63mPa. s，滿足壓裂攜砂的要求。
實(shí)施例5采用本發(fā)明實(shí)施例ι中的一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系，在延長氣田某井山2層進(jìn)行了 應(yīng)用。該井山2段洸21. 2-2627. 6m (有效厚度6. lm)，滲透率0. 2X 10_3μ m2、孔隙度7. 7%、 含氣飽和度61. 6%，射孔段2622. 0-2626. Om (射開4. 0m)，射孔后無顯示。該井于2009年7 月用胍膠壓裂液壓裂，壓后無阻流量為2. 1 X 104m3/d。于2010年7月對(duì)該井段采用實(shí)施例1 中的一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系進(jìn)行(X)2清潔泡沫重復(fù)壓裂，泵入壓裂液61. Om3、液態(tài)(X)2 106. 8m3,平均泡沫質(zhì)量63. 6%,加入CarboLite 陶粒12. 5m3。壓后壓裂液返排率119. 6%,采 用一點(diǎn)法求產(chǎn)，無阻流量為9. 8952X104m3/do該井用(X)2清潔泡沫壓裂液體系壓裂較之前 用胍膠壓裂液壓裂增產(chǎn)3. 6倍，增產(chǎn)效果十分明顯。
上述實(shí)施例中的化學(xué)試劑市場上均有銷售。
權(quán)利要求
1.一種CO2清潔泡沫壓裂液體系，其特征在于它由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成水 溶性疏水締合聚合物為0. 3-0. 8%、流變助劑為0. 25-0. 55%、粘土穩(wěn)定劑為0. 5-3. 0%、起泡 劑為0. 1-0. 5%、破膠劑為0. 01-0. 2%、液態(tài)(X)2為30. 0-80. 0%、余量為水，所述的水溶性疏 水締合聚合物是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、烯丙基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成 方法及比例參見中國專利CN200510022249. 3 ；所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分 組成兩性離子表面活性劑為9-11%、非離子表面活性劑為4. 5-5. 5%，非離子氟碳表面活 性劑FCN-18為1-396，余量為水，其中所述的兩性離子表面活性劑為椰油?；鸩藟A CAB-35、非離子表面活性劑為烷基多糖苷C8-C10 ；所述的粘土穩(wěn)定劑為氯化鉀KCl ；所述的 起泡劑為α -烯基磺酸鈉AOS ；所述的破膠劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CO2清潔泡沫壓裂液體系，其特征在于它由下述質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)的組分組成水溶性疏水締合聚合物為0. 55%、流變助劑為0. 35%、粘土穩(wěn)定劑為1. 0%、 起泡劑為0. 2%、破膠劑為0. 03%、液態(tài)(X)2為55. 0%、余量為水，所述的水溶性疏水締合聚合 物是由丙烯酰胺、丙烯酸鈉、烯丙基-烷基苯基醚單體、引發(fā)劑組成，具體合成方法及比例 參見中國專利CN200510022249. 3 ；所述的流變助劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成兩性離 子表面活性劑為10%、非離子表面活性劑為596，非離子氟碳表面活性劑FCN-18為1%;余量 為水，其中所述的兩性離子表面活性劑為椰油?；鸩藟ACAB-35、非離子表面活性劑 為烷基多糖苷C8-C10 ；非離子氟碳表面活性劑為FCN-18;所述的粘土穩(wěn)定劑為氯化鉀KCl ； 所述的起泡劑為α-烯基磺酸鈉AOS;所述的破膠劑為過硫酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種(X)2清潔泡沫壓裂液體系，其特征是所述的椰油酰 基丙基甜菜堿CAB-35的使用濃度為9-11%;所述的烷基多糖苷C8-C10的使用濃度為 4. 5%-5. 5% ；所述的非離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度1_3%;所述的氯化鉀KCl的 使用濃度0. 5-3. 0% ；所述的α -烯基磺酸鈉AOS的使用濃度為0. 2-0. 3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CO2清潔泡沫壓裂液體系，其特征是所述的椰油酰基丙 基甜菜堿CAB-35的使用濃度為10% ；所述的烷基多糖苷C8-C10的使用濃度為5% ；所述的非 離子氟碳表面活性劑FCN-18的使用濃度為1% ；所述的氯化鉀KCl的使用濃度為1. 0% ；所述 的α -烯基磺酸鈉AOS的使用濃度為0. 2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及油氣田使用的壓裂液體系，具體說是一種CO2清潔泡沫壓裂液體系，該壓裂液體系由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成水溶性疏水締合聚合物為0.3-0.8%、流變助劑為0.25-0.55%、粘土穩(wěn)定劑為0.5-3.0%、起泡劑為0.1-0.5%、破膠劑為0.01-0.2%、液態(tài)CO2為30.0-80.0%、余量為水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的CO2清潔泡沫壓裂液體系無需交聯(lián)劑，起泡性好、穩(wěn)泡能力高、攜砂能力強(qiáng)，而且破膠易控制，破膠后無殘?jiān)?，破膠液表/界面張力低，對(duì)地層傷害小，可用于60-140℃低滲、低壓、水敏性儲(chǔ)層的壓裂改造。
文檔編號(hào)C09K8/70GK102031103SQ201010548539
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者吳金橋, 張軍濤, 李輝, 汶鋒剛, 王香增, 申峰, 雷曉嵐, 高瑞民 申請人:陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院