用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，由基液、增粘劑體系與分散劑組成，其中，所述基液為超臨界二氧化碳，所述增粘劑體系包含增粘劑與助溶劑，所述增粘劑為羥基脂肪酸，所述助溶劑為有機溶劑，所述分散劑為含氟表面活性劑。本發明專利技術的超臨界態二氧化碳壓裂液體系使用二氧化碳作為壓裂介質，因而幾乎保留了二氧化碳壓裂技術的所有優點。適用于低滲油氣藏壓裂施工，有望起到良好的增產效果。本發明專利技術所涉及的超臨界二氧化碳壓裂液體系是一種二氧化碳基壓裂液，是非水基壓裂液，一方面，降低了對壓裂施工過程中對水資源的依賴；另一方面，可以避免地層的水敏傷害。

Supercritical carbon dioxide fracturing fluid system for low permeability oil and gas reservoir and preparation method thereof

The invention discloses a method for low permeability oil and gas reservoirs of the supercritical carbon dioxide fracturing fluid system, the base liquid, tackifier system and dispersant composition, wherein the base liquid for supercritical carbon dioxide, the system contains a tackifier tackifier and cosolvent, the tackifier for hydroxy fatty acid, the solvent is an organic solvent, the dispersing agent for fluorocarbon surfactants. The supercritical carbon dioxide fracturing fluid system of the present invention uses carbon dioxide as the fracturing medium, and thus retains all the advantages of the carbon dioxide fracturing technology. It is suitable for low permeability oil and gas reservoir fracturing construction, which is expected to have a good effect of increasing production. The invention relates to a supercritical carbon dioxide fracturing fluid system is a kind of carbon dioxide based fracturing fluid, fracturing fluid is, on the one hand, to reduce the dependence on water resources in the process of fracturing construction; on the other hand, can avoid the water sensitive formation.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種適用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系及其制備方法，屬于油氣田開發
技術背景當今世界，能源不只是人們生存的重要保障，更是整個人類社會發展和前進的最重要力量。因此，發展能源就成為了全世界共同關心的問題，當然也是我國經濟技術發展到重要議題。而作為當今能源最重要一環的石油自然是關乎國家安全的戰略物資，是國家安全穩定的基礎。近些年來，低滲透油氣藏的開發利用漸漸被人們所重視。我國的低滲透油氣資源分布廣泛，儲量豐富，且我國已擁有相當長的開發利用史，因此低滲透油氣資源對我國意義重大。自20世紀90年代以來，隨著我國技術人員在油氣勘探開發上的不斷突破，我國的中西部的鄂爾多斯盆地、吐哈盆地、準噶爾盆地以及東部的松遼盆地的大型低滲透油氣田不斷被發現，為我國油氣產量的穩定增長有著十分重要的意義。在鄂爾多斯盆地奧陶系大型氣田發現后，地質工作人員又在新疆的塔里木盆地、準噶爾盆地以及吐哈盆地陸續發現了很多中小型低滲油氣田。根據相關專家學者的預測，到目前為止我國探明的低滲油氣田（滲透率小于50×10-3μm2）約占我國油田儲量的四分之一，但值得注意的是我國的低滲油氣儲量所占比遠大于此。所以可以看出低滲油氣資源是我國油氣資源中很重要的一環，大力發展低滲油氣資源對于我國油氣的增產穩產意義重大。低滲透儲層中的天然氣資源分布廣、儲量豐，是我國天然氣供應中不可或缺的一環。而隨著社會的發展，天然氣的需求量與日俱增和勘探開發技術的不斷發展，低滲透儲層中的天然氣資源的地位也不斷提高。因此，隨著技術的不斷發展和突破，低滲透致密儲層中的天然氣資源必將成為未來天然氣來源中最重要的一環。壓裂技術在低滲透油氣藏的開發中被廣泛使用并取得了不錯的效果。它的原理是利用地面的高壓泵組將壓裂液以遠超地層吸收速率的排量注入地層，在地層中憋壓，一旦地層中憋壓超過地層巖石的破裂壓力時，就會在地層中產生裂縫，然后再注入攜帶者支撐劑的攜砂液，使支撐劑進入裂縫將裂縫支撐起來，這樣停泵后地層中便會形成具有一定幾何尺寸和高導流能力的填砂裂縫，大大減小滲流阻力，最終達到增產增注的目的。針對低滲油氣藏的眾多壓裂增產措施中，超臨界二氧化碳壓裂技術具有地層傷害低、返排比較容易、較低的成本等優勢，到目前為止已經得到了普遍的關注和研究室內研究及礦場試驗證明，超臨界二氧化碳壓裂技術有很高的技術可行性和經濟可行性。超臨界二氧化碳壓裂技術目前并不是很成熟，最主要的技術難題是它具有較低的粘度，因此會導致壓裂施工過程中產生一系列的問題：首先是攜砂能力弱，只能使用直徑小且密度低的支撐劑；第二，粘度較低，濾失較大，在高滲地層不太適用。在超臨界二氧化碳中加入增稠劑是降低其流度及增強其攜砂性能的有效方法，因此研究高粘度的超臨界二氧化碳壓裂液，成為了眾多研究人員關注的熱點。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對低滲油氣藏使用的超臨界二氧化碳壓裂液粘度低、濾失高、攜砂能力差等缺點，采用如下技術方案：構建一種適用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系。超臨界二氧化碳的臨界點為31.1°C，7.38MPa，溫度壓力高于該臨界點時，二氧化碳處于超臨界狀態。本專利技術提供的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，由基液、增粘劑體系與分散劑組成，其中，所述基液為超臨界二氧化碳，所述增粘劑體系包含增粘劑與助溶劑，所述增粘劑為羥基脂肪酸，所述助溶劑為有機溶劑，所述分散劑為含氟表面活性劑。優選地，所述增粘劑在所述超臨界二氧化碳壓裂液體系中所占的比例為0.5wt%~5wt%，所述助溶劑在所述超臨界二氧化碳壓裂液體系中所占的比例為1wt%~10wt%，所述分散劑在所述超臨界二氧化碳壓裂液體系中所占的比例為0.1wt%~0.3wt%。優選地，所述增粘劑為具有式1結構的化合物：式1式1中，R1為烴基，R2為烴基。更優選地，式1中，R1為碳原子數為6的直鏈烷基，R2為碳原子數為10的直鏈烷基。優選地，所述助溶劑與增粘劑能夠以高于1:1的體積比例互溶。更優選地，所述助溶劑為乙醇。優選地，所述分散劑為具有式2結構的化合物：式2式2中，R3為全氟烷基。更優選地，式2中，R3為碳原子數5~7的全氟烷基。本專利技術還提供上述的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系的制備方法，包括如下步驟：1）預熱超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器至所需溫度，將分散劑加入超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器中，通入二氧化碳，開啟儀器攪拌按鈕，對體系進行攪拌；2）取增粘劑，將增粘劑加入到助溶劑中，充分攪拌，直至完全溶解，制備增粘劑體系；3）配制好的增粘劑體系泵入到超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器中；4）調節超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器壓力控制裝置，直至達到所需壓力；充分攪拌，直至體系澄清透明，繼續攪拌，制備出超臨界二氧化碳壓裂液。本專利技術還提供上述的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系的應用，所述超臨界二氧化碳壓裂液體系適用的地層條件：地層溫度40~70℃，地層破裂壓力高于15MPa。本專利技術的特點在于，超臨界態二氧化碳壓裂液體系使用二氧化碳作為壓裂介質，因而幾乎保留了二氧化碳壓裂技術的所有優點。適用于低滲油氣藏壓裂施工，有望起到良好的增產效果。本專利技術所涉及的超臨界二氧化碳壓裂液體系是一種二氧化碳基壓裂液，是非水基壓裂液，一方面，降低了對壓裂施工過程中對水資源的依賴；另一方面，可以避免地層的水敏傷害。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本專利技術并能予以實施，但所舉實施例不作為對本專利技術的限定。本專利技術一種用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，該超臨界二氧化碳壓裂液體系由基液、增粘劑體系與分散劑組成，其中，所述基液為超臨界二氧化碳，所述增粘劑體系包含增粘劑與助溶劑，所述增粘劑為羥基脂肪酸，所述助溶劑為有機溶劑，所述分散劑為含氟表面活性劑。其中，分散劑分子中含有親二氧化碳基團（全氟烷基基團），使其能夠在超臨界二氧化碳中有效分散，分散劑分子結構中的疏二氧化碳基團（含鋁基團）能使其與增粘劑分子結合，進而幫助增粘劑在超臨界二氧化碳中分散。增粘劑體系的加入則提高了超臨界二氧化碳壓裂液體系的粘度。壓裂液體系粘度升高能夠降低支撐劑在壓裂液中的沉降速率，進而有助于提高其攜砂能力；壓裂液體系粘度升高能夠減少壓裂施工中壓裂液的濾失量，進而降低其濾失系數。實施例1預熱設備至42℃，達到該溫度后，穩定30分鐘，將分散劑加入超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器中，通入一定量二氧化碳，開啟儀器攪拌按鈕，對體系進行攪拌；稱量一定質量的增粘劑，將增粘劑到助溶劑中，充分攪拌，直至增粘劑完全溶解，制備增粘劑體系；配制好的增粘劑體系泵入到超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器中；調節超臨界二氧化碳壓裂液制備儀器壓力控制裝置至20MPa；充分攪拌，直至體系澄清透明，繼續攪拌30分鐘，制備出超臨界二氧化碳壓裂液；其中增粘劑含量為5wt%，助溶劑含量為10wt%，分散劑含量為0.1wt%，超臨界二氧化碳含量為84.9wt%；增粘劑為12-羥基十八酸，分散劑為雙-（全氟辛酸）羥基鋁，助溶劑為無水乙醇；體系粘度為0.45mPa·s（未增粘的超臨界二氧化碳壓裂液體系粘度<4×10-2mPa·s）。適用于溫度為42℃，地層破裂壓力為20MPa的儲層。支撐劑（陶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，其特征在于，該超臨界二氧化碳壓裂液體系由基液、增粘劑體系與分散劑組成，其中，所述基液為超臨界二氧化碳，所述增粘劑體系包含增粘劑與助溶劑，所述增粘劑為羥基脂肪酸，所述助溶劑為有機溶劑，所述分散劑為含氟表面活性劑。

【技術特征摘要】
1.一種用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，其特征在于，該超臨界二氧化碳壓裂液體系由基液、增粘劑體系與分散劑組成，其中，所述基液為超臨界二氧化碳，所述增粘劑體系包含增粘劑與助溶劑，所述增粘劑為羥基脂肪酸，所述助溶劑為有機溶劑，所述分散劑為含氟表面活性劑。2.根據權利要求1所述的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，其特征在于，所述增粘劑在所述超臨界二氧化碳壓裂液體系中所占的比例為0.5wt%~5wt%，所述助溶劑在所述超臨界二氧化碳壓裂液體系中所占的比例為1wt%~10wt%，所述分散劑在所述超臨界二氧化碳壓裂液體系中所占的比例為0.1wt%~0.3wt%。3.根據權利要求1或2所述的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，其特征在于，所述增粘劑為具有式1結構的化合物：式1式1中，R1為烴基，R2為烴基。4.根據權利要求3所述的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，其特征在于，式1中，R1為碳原子數為6的直鏈烷基，R2為碳原子數為10的直鏈烷基。5.根據權利要求1或2所述的用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂液體系，其特征在于，所述助溶劑與增粘劑能夠以高于1:1的體積比例互溶。6.根據權利要求5所述的用于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴彩麗，杜明勇，孫寶江，孫鑫，劉合，王濤，趙光，趙明偉，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東;37