[發明專利]一種酸性粘彈性流體壓裂地層的方法

無效

• 申請號: 201110023892.3
• 申請日: 2011-01-21
• 公開（公告）號: CN102155209A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 張士誠;張艷;張勁;李雙明
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B43/27
• 分類號: E21B43/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種酸性粘彈性壓裂液壓裂地層的方法和一種酸性粘彈性流體。該酸性粘彈性流體和方法可用于油田壓裂增產。

背景技術

水力壓裂是指促使從地下巖層生產流體(如油和天然氣)的方法。在水力壓裂過程中，以至少足夠克服上覆巖層壓力并在地層中觸發裂縫和/或使裂縫延伸到地層中的壓力和流速，通過井眼并對抗地層面而注入壓裂液。壓裂液中通常承載有懸浮在該壓裂液中并且將被輸送到裂縫中的支撐劑，如20-40目的砂子、礬土、玻璃珠等。支撐劑用于在壓力解除時防止地層自身的閉合。由支撐劑填充的裂縫形成滲透通道，地層流體可通過該滲透通道流向井眼，然后被抽出。

目前我國低滲透油藏的采油速度和采出程度均較低，穩產難度很大，壓裂工藝是增產的主導技術。國內外最常使用的壓裂液為水基聚合物壓裂液，天然或合成聚合物在交聯劑的作用下形成高粘度的壓裂液。這些壓裂液體系的不足之處在于殘留物，殘留物主要來自兩方面：①植物膠本身存在的水不溶物；②破膠不徹底殘留的微凝膠。殘留物對壓裂裂縫支撐帶滲透率和地層滲透率造成難以恢復的傷害，嚴重影響壓裂增產效果。

近年來又出現了清潔壓裂液，適用于低溫、低壓、低滲或特低滲油藏改造，最大優點是不傷害地層，基本的組成成分是長碳鏈烷基季銨鹽、反離子鹽水楊酸鈉，低碳醇及水，具有攜砂作用。由于粘彈性表面活性劑(VES)流體具有優于常規聚合物體系的優點，所以VES流體在油田行業中得到越來越多的應用。

但是，目前使用的絕大部分壓裂液體系都是在堿性條件下成膠。PH值一般在10～13時粘彈性能最好。而強堿性的液體在地層中容易與巖層反應，生成不溶的沉淀物，對儲層滲透率造成嚴重的傷害，并在施工設備表面形成污垢，難以清除。

酸液可用于提高基質的滲透率而增產。將酸與交聯聚合物結合可形成交聯酸壓裂液。交聯聚合物型的酸性壓裂液能夠耐受較高的溫度以便可以用于深井增產，并且可以降低酸巖反應速度而提高性能。這類壓裂液通常用有機金屬化合物作為交聯劑。例如，鋯和鈦交聯的體系可用氟化物、磷酸鹽和過硫酸鹽等破膠從而降低體系的粘度有利于返排。但是，這些聚合物在破膠后仍然會產生大量的殘渣而傷害地層。另外，交聯聚合物溶解不徹底會形成“魚眼”，這些“魚眼”會降低地層的滲透率。

發明內容

本發明的酸性粘彈性流體是可用于油田壓裂的可攜砂的清潔壓裂液體系。它具有優良的攜砂性能和破膠性能、無殘留、易排放等特點。具有深穿透性，有效溝通天然裂縫并可解除近井地帶污染、有效期長等特點。施工工藝簡單易行，對設備無腐蝕。

本發明提供一種可在酸性條件下成膠的粘彈性流體。其主要由粘彈性表面活性劑組成，在PH值為1～6范圍內均可成膠，具有攜砂作用，無殘渣，對地層滲透率有改善作用。

酸可用于提高基質的滲透率而增產。將酸與粘彈性流體結合可形成酸性粘彈性壓裂液。這種壓裂液的優點有：一是酸在地層中可以起到溶蝕作用，溝通天然裂縫，解除近井地帶污染；二是粘彈性酸溶液可以減緩酸與巖層的反應速度，這樣可以避免酸在很短的時間內反應消耗殆盡。延長酸作用的時間，有利于形成高導流能力的裂縫；三是體系無水不溶物，破膠徹底、無殘渣，對地層滲透率無傷害。

本發明的酸性粘彈性流體含有：選自一定的季鹽、一定的胺、及其組合中的一種或多種陽離子表面活性劑；一種或多種酸；一種或多種低碳醇；一種或多種反離子鹽；一種或多種緩蝕劑；和水。本發明酸性粘彈性流體可用于油田壓裂。本發明的壓裂液壓裂支撐劑分散均勻、破膠徹底。

陽離子表面活性劑選自：i)一定的鹽、ii)一定的胺、iii)一定的氧化胺、iv)及其組合。

鹽具有以下結構式：

其中R₁為烷基、烷基芳基烷基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或烷基酰胺基的疏水性部分，其中R₁具有16到30個碳原子、并且可以是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；R₂、R₃和R₄獨立地選自具有1到30個碳原子的脂肪族部分和具有5到30個碳原子的芳香族部分，其中所述的脂肪族部分是支鏈或直鏈的以及飽和或不飽和的；

X為合適的陰離子，如Cl^-、Br^-和(CH₃)₂SO₄^-。

具有上述結構的代表性的鹽包括十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、二十烷基三甲基氯化銨。

胺具有以下結構式：