[發(fā)明專利]一種用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO2干法壓裂液及其制備和評(píng)價(jià)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811487991.5
• 申請(qǐng)日: 2018-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN109594963A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹眾;羅向榮;景澤鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/27
• 分類號(hào): E21B43/27;E21B43/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液，其特征在于，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料包括：1.5％-3％的表面活性劑類增粘劑，其余為液態(tài)CO₂；

其中，表面活性劑類增粘劑帶有一個(gè)頭基和兩個(gè)雙尾基，頭基是金屬離子Co²⁺或Ni²⁺構(gòu)成的親水基團(tuán)，尾基是氟化的親CO₂基團(tuán)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液，其特征在于，表面活性劑類增粘劑通過(guò)主劑SF-1和增稠助劑SF-2按照質(zhì)量比為1:1混合制成，其中，主劑SF-1為氟醚羧酸鹽類表面活性劑；增稠助劑SF-2為絡(luò)合金屬離子有機(jī)鹽。

3.一種制備權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的方法，其特征在于，通過(guò)高參數(shù)壓裂液性能測(cè)試評(píng)價(jià)裝置制備；

制備時(shí)：

CO₂泵輸過(guò)程：

CO₂氣瓶里的氣態(tài)CO₂經(jīng)鹽水池冷卻成液態(tài)CO₂后，液態(tài)CO₂再經(jīng)過(guò)中間冷罐進(jìn)行氣液分離，分離時(shí)，氣態(tài)CO₂處于中間冷罐上部，液態(tài)CO₂處于中間冷罐下部，之后中間冷罐下部的液態(tài)CO₂進(jìn)入柱塞泵進(jìn)行加壓泵送入，柱塞泵將液態(tài)CO₂加壓送出時(shí)，通過(guò)變頻器控制的智能流量計(jì)對(duì)液態(tài)CO₂的泵送流量進(jìn)行設(shè)定；

表面活性劑類增粘劑的輸入以及表面活性劑類增粘劑與液態(tài)CO₂的混合過(guò)程為：

當(dāng)柱塞泵泵出液態(tài)CO₂時(shí)，通過(guò)背壓閥調(diào)液態(tài)CO₂的壓力，待液態(tài)CO₂的壓力平穩(wěn)后，啟動(dòng)加藥泵將表面活性劑類增粘劑加入液態(tài)CO₂中進(jìn)行混合，形成的混合物在三通處的泡沫發(fā)生器中混合均勻并形成泡沫，接著形成的泡沫進(jìn)入加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)將形成的泡沫加熱至預(yù)設(shè)溫度，得到所述用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，泡沫在加熱系統(tǒng)中加熱后的溫度為0-100℃。

5.一種評(píng)價(jià)權(quán)利要求1或2所述的用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的方法，其特征在于，包括流變測(cè)試和傷害測(cè)試；

所述流變測(cè)試采用高參數(shù)壓裂液性能測(cè)試評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行，流變測(cè)試基于管式流變儀原理，管式流變儀水平流變測(cè)試段長(zhǎng)度為1m，水平流變測(cè)試段由三個(gè)不同管徑的直管段并聯(lián)組成，流變測(cè)試時(shí)，頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液進(jìn)入水平流變測(cè)試段后，由水平流變測(cè)試段兩端的壓差變送器對(duì)頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的摩擦壓降數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再根據(jù)高參數(shù)壓裂液性能測(cè)試評(píng)價(jià)裝置的柱塞泵和加藥泵設(shè)定的流量，計(jì)算頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的粘度，粘度計(jì)算公式如下：

其中，

其中，η為粘度，τ_w為剪切應(yīng)力，γ為剪切速率，ΔP為摩擦壓降，D為管徑，L為管長(zhǎng)，U為流速；

所述傷害測(cè)試采用高參數(shù)壓裂液性能測(cè)試評(píng)價(jià)裝置進(jìn)行，傷害測(cè)試為測(cè)試用于頁(yè)巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液對(duì)巖心的動(dòng)態(tài)濾失傷害率；傷害測(cè)試時(shí)，首先測(cè)試巖心的原始滲透率，然后進(jìn)行濾失量的測(cè)定，最后通過(guò)對(duì)濾失后巖心滲透率的測(cè)量，得出壓裂液對(duì)巖心的動(dòng)態(tài)濾失傷害率，巖心滲透率的傷害率按照下式計(jì)算：

式中：α_c為滲透率傷害率；K為濾失前巖心滲透率；K′為濾失后巖心的滲透率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，流變測(cè)試時(shí)，三個(gè)直管的內(nèi)徑分別為6mm、8mm和10mm。