[發明專利]一種用于頁巖氣藏壓裂改造的改良CO2干法壓裂液及其制備和評價方法

在審

• 申請號: 201811487991.5
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109594963A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 王樹眾;羅向榮;景澤鋒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: E21B43/27
• 分類號: E21B43/27;E21B43/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種用于頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液，其特征在于，以質量百分數計，其原料包括：1.5％-3％的表面活性劑類增粘劑，其余為液態CO₂；

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

2.根據權利要求1所述的一種用于頁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主劑SF-1和增稠助劑SF-2按照質量比為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為絡合金屬離子有機鹽。

3.一種制備權利要求1-2任意一項所述的用于頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的方法，其特征在于，通過高參數壓裂液性能測試評價裝置制備；

制備時：

CO₂泵輸過程：

CO₂氣瓶里的氣態CO₂經鹽水池冷卻成液態CO₂后，液態CO₂再經過中間冷罐進行氣液分離，分離時，氣態CO₂處于中間冷罐上部，液態CO₂處于中間冷罐下部，之后中間冷罐下部的液態CO₂進入柱塞泵進行加壓泵送入，柱塞泵將液態CO₂加壓送出時，通過變頻器控制的智能流量計對液態CO₂的泵送流量進行設定；

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CO₂的混合過程為：

當柱塞泵泵出液態CO₂時，通過背壓閥調液態CO₂的壓力，待液態CO₂的壓力平穩后，啟動加藥泵將表面活性劑類增粘劑加入液態CO₂中進行混合，形成的混合物在三通處的泡沫發生器中混合均勻并形成泡沫，接著形成的泡沫進入加熱系統，加熱系統將形成的泡沫加熱至預設溫度，得到所述用于頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，泡沫在加熱系統中加熱后的溫度為0-100℃。

5.一種評價權利要求1或2所述的用于頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的方法，其特征在于，包括流變測試和傷害測試；

所述流變測試采用高參數壓裂液性能測試評價裝置進行，流變測試基于管式流變儀原理，管式流變儀水平流變測試段長度為1m，水平流變測試段由三個不同管徑的直管段并聯組成，流變測試時，頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液進入水平流變測試段后，由水平流變測試段兩端的壓差變送器對頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的摩擦壓降數據進行采集，再根據高參數壓裂液性能測試評價裝置的柱塞泵和加藥泵設定的流量，計算頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液的粘度，粘度計算公式如下：

其中，

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

所述傷害測試采用高參數壓裂液性能測試評價裝置進行，傷害測試為測試用于頁巖氣藏壓裂改造的改良CO₂干法壓裂液對巖心的動態濾失傷害率；傷害測試時，首先測試巖心的原始滲透率，然后進行濾失量的測定，最后通過對濾失后巖心滲透率的測量，得出壓裂液對巖心的動態濾失傷害率，巖心滲透率的傷害率按照下式計算：

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.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，流變測試時，三個直管的內徑分別為6mm、8mm和10mm。