[發明專利]一種空氣泡沫壓裂液的制備方法

有效

• 申請號: 201410310664.8
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104119853B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 萬濤;鄒矗張;徐敏;李蕊香;程文忠
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: C09K8/70
• 分類號: C09K8/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高強度高耐溫空氣泡沫壓裂液的制備方法，本發明制備的高強度高耐溫空氣泡沫壓裂液適用于常規和非常規油氣資源（煤層氣、頁巖氣及頁巖油等）的勘探開發。

背景技術

壓裂作為油氣藏的主要增產、增注措施已得到迅速發展和廣泛應用，壓裂液是壓裂技術的重要組成部分。目前，國內外最常使用的壓裂液為水基壓裂液，其大致可分為三種類型：(1)天然植物膠壓裂液；(2)纖維素壓裂液；(3)合成聚合物壓裂液。隨著水力壓裂技術的進步，為使支撐劑遠離井眼達到深穿透，國外從?60?年代末就開始使用高粘度的交聯壓裂液。交聯壓裂液的發展，保證了高溫深層壓裂施工的成功。但是如果壓裂液在地面交聯，施工時以高速進入管線和通過炮眼，高速剪切仍然會造成嚴重的剪切降解，產生永久的粘度損失。因此，在?80?年代，水基壓裂液一個顯著的發展是采用了延遲交聯技術，這使得壓裂液可產生較高的井下最終粘度和更好的施工效率。?

上述幾種壓裂液體系，已在國內外各油田得到廣泛的應用，并取得良好的增產效果。但使用這些壓裂液體系共同的缺陷，就是壓裂液破膠不完全,而且破膠后殘渣將殘留在裂縫內，殘留在裂縫中的聚合物將嚴重的降低支撐劑充填層的滲透率，從而傷害產層，導致壓裂效果變差。據資料介紹，從傳統施工返排的流體和低濃度瓜膠液分析表明：即使在低滲透性油藏，僅有注入聚合物的?35%～40%能被返排出來，而殘余的聚合物留在裂縫中降低了充填層的滲透率進而影響油井產量。

泡沫壓裂液是在常規植物膠壓裂液基礎上混拌高濃度的液態N2?或CO2?等組成的以氣相為內相、液相為外相的低傷害壓裂液。氣體泡沫質量(在給定溫度和壓力下，氣體體積占泡沫體積百分比)?多為50%?～70%,泡沫質量小于52%時為增能體系，一般用作常規壓裂后的尾追液，以幫助壓后殘液的返排；氣泡質量大于52%時，內相氣泡顆粒小，穩定性好，半衰期(從泡沫中分離出一半液體所需要的時間)長，分布均勻，流動時氣泡與氣泡相互接觸，相互干擾，使其黏度大，攜砂能力強；泡沫壓裂液中液相比例小，一般只有30%?～50%，壓裂中大大降低了液相在地層中的濾失量，傷害性小；泡沫壓裂液注入地層后泡沫被壓縮，體系聚積能量(壓力)?，壓裂結束后聚集的能量使氣體膨脹，向外反頂壓裂液殘液，驅使殘液快速而徹底返排，并將縫中殘渣帶出井筒；泡沫壓裂液在井筒中能形成氣流與管壁的滑流層而處于層流狀態，其流動摩阻小，只有常規壓裂液的30%?～40%。泡沫壓裂液的這些優點，特別適用低溫、低壓、水敏或水鎖等敏感性強的油氣井的壓裂改造，目前國外泡沫壓裂液的應用比例達30%?～50%。

國外泡沫壓裂液研究大致經歷了4個階段：第一代泡沫壓裂液(?70?年代)主要由鹽水、酸類、甲醇、原油、N2?和起泡劑配制而成，其泡沫穩定性差，壽命短，攜砂濃度只有120～240?kg/m3，適合于淺井小規模施工；第二代泡沫壓裂液(?80年代)由鹽水、起泡劑、聚合物(植物膠)?、穩泡劑和N2或CO2?組成，其泡沫穩定性好、壽命長、黏度大，攜砂濃度可達480～600?kg/m3?,適合各類油氣井壓裂施工；第三代泡沫壓裂液(80～90年代)由鹽水、起泡劑、聚合物、交聯劑、N2?或CO2?組成,以交聯凍膠體為穩泡劑，氣泡分散更均勻、更穩定、黏度更大,攜砂濃度可大于600?kg/m3，適合高溫深井壓裂施工；第四代泡沫壓裂液(90年代后)在組成上與第三代差異不大，但更強調內相氣泡的分布和體積的控制，具有抗溫耐剪切性更好、氣泡壽命更長、黏度更大、攜砂能力更強的特點，攜砂濃度可達1440?kg/m3以上，加砂規?？蛇_150?t以上，可滿足大型加砂壓裂施工的需要。

國內對泡沫壓裂液的研究與應用始于上世紀80年代后期。1988年遼河油田成功進行了N2?泡沫壓裂液施工，1997年吉林油田引進美國SS公司CO2?泡沫壓裂液設備進行了油層吞吐和CO2?助排壓裂的應用，從此拉開了國內泡沫壓裂液研究及應用的序幕。國內泡沫壓裂液研究可分為非交聯泡沫壓裂液研究和交聯泡沫壓裂液研究及應用兩部分，交聯泡沫壓裂液研究及應用又分酸性交聯CO2泡沫壓裂液研究及應用和有機硼(堿性)交聯N2?泡沫壓裂液研究及應用兩部分。