[發明專利]一種液態及超臨界二氧化碳的增粘體系

在審

• 申請號: 201810706136.2
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108728075A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 張寧康;魯紅升;戴姍姍;黃志宇;張天航
• 申請（專利權）人: 成都菲爾特技術開發有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C09K8/88;C09K8/584
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 房立普

本發明公開了一種液態及超臨界二氧化碳的增粘體系，該增粘體系包括增粘劑、表面活性劑、有機溶劑和減阻劑；所述增粘劑是帶有氨基、醚基或烷氧基中的至少一種基團的長鏈脂肪酸或聚酯，或者是由氨基、聚醚、丙烯酸、芳基、烷基其中一種基團改性的聚硅氧烷；該增粘劑的重均分子量為3000?100000。本發明的增粘體系采用增粘劑聚合物、表面活性劑、有機溶劑和減阻劑進行復配使用，能有效提高二氧化碳體系的粘度15～120倍，同時有效降低體系阻力系數，不同流速下可降低5～22％。

技術領域

本發明屬于石油天然氣開發、增產用化學品領域，具體涉及到一種液態及超臨界二氧化碳增粘體系。

背景技術

無水壓裂技術是采用非水基液作為壓裂介質進行巖石壓裂、實現油氣開發或者增產。液態二氧化碳(LCO₂)和超臨界二氧化碳(scCO₂)無水壓裂技術以其增產效果好，對儲層無傷害和對水資源的保護等常規壓裂無可比擬的技術優勢，在可預見的未來會逐漸成為非常規油氣開采的核心技術。該技術是將天然沙粒、樹脂涂敷砂或高強度陶瓷等支撐劑和LCO₂一同注入儲層，完成造縫、攜砂、頂替等過程。其中，scCO₂壓裂體系在井筒中就可達到超臨界態。CO₂還可與儲層中的水反應生成碳酸，能有效減少粘土礦物膨脹，解除裂縫堵塞，增加儲層溶解氣驅的能量，最終達到增產的目的。由于流體中不含任何水相，基本沒有固相殘渣，不僅不會對儲層造成傷害，還能增強壓后返排效率，從而提高壓裂效果。

目前國內外CO₂無水壓裂的研究現狀距其廣泛應用尚有相當差距，首要原因就是缺乏高效、低成本、無污染的CO₂增稠劑。LCO₂與scCO₂粘度低，攜砂能力差，需要增加其粘度來攜帶支撐劑。但CO₂為非極性分子，具有極低的介電常數和表面張力，常規增稠劑無法與其混溶提粘。

CN201510434208.9公開了一種液態二氧化碳壓裂液。體系所采用增粘劑為高度氟化(77％以上)的丙烯酸酯與部分磺化的苯乙烯嵌段共聚物。CN201611016355.5公開了用于低滲油氣藏的超臨界二氧化碳壓裂體系及制備方法。體系所提及分散劑中的烷基部分為全氟烷基。氟基聚合物雖是一種效的CO₂增稠劑，但其價格昂貴，加量較大，易傷害地層且對環境危害大。

CN201610078402.2公開了一種超臨界二氧化碳增稠劑及其制備與應用。該增稠劑為共聚物，包括親CO₂單體和增粘單體。所述親CO₂單體為路易斯堿，選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸叔丁酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；所述增粘彈體選自1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、苯乙烯、4-乙酰基苯乙烯、乙烯基苯甲酸和苯甲酸乙烯酯中的一種或多種。但該體系的生產合成過程較為復雜，精細控制很難實現，產品可控性較差，產品溶解所需條件較為苛刻，性能有待進一步提高。

CN201710331970.3公開了一種提高液態二氧化碳粘度的方法。體系所涉及提粘劑為丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、十六烷基二甲基烯丙基氯化銨的共聚物，并使用大量助劑。上述共聚物包含三種單體，采用自由基聚合很難控制其結構與組成的穩定性，勢必對增粘效果產生較大影響。此外，共溶劑也會導致成本大大提高。

CN201710818835.1公開了一種二氧化碳增稠方法及增稠體系。該增稠體系包括脂肪烴和醇組成的共溶劑、表面活性劑和高分子溶劑。體系組成復雜，小分子共溶劑溶解性較好，可同時提高CO₂粘度及密度，但其壓裂成本也相應增加。

發明內容