[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)定點(diǎn)封堵復(fù)合轉(zhuǎn)向劑及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910131004.6
• 申請(qǐng)日: 2019-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN109796950B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鈺園;溫慶志;張東曉;牟紹艷;黃程;張煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K8/512
• 分類號(hào): C09K8/512;C09K8/514;C08J3/24;C08L3/06;C08L29/04;C08L35/00;C08L71/02
• 代理公司: 濟(jì)南竹森知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏;朱家富

本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)定點(diǎn)封堵復(fù)合轉(zhuǎn)向劑及其應(yīng)用，包括：水溶性物質(zhì)，由水溶性物質(zhì)a和水溶性物質(zhì)b組成；交聯(lián)劑，能夠在上述水溶性物質(zhì)a和水溶性物質(zhì)b形成凝膠后進(jìn)行二次交聯(lián)；纖維，起到支撐和連接的作用，提高凝膠體系的強(qiáng)度。本發(fā)明所述的自適應(yīng)定點(diǎn)封堵復(fù)合轉(zhuǎn)向劑具有不粘泵、易泵送的特點(diǎn)，能承受一定的地層壓力，不會(huì)迅速破碎，在一定的水平主應(yīng)力差下可以實(shí)現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向；并且在工作環(huán)境下經(jīng)過一段時(shí)間后可以降解，降解產(chǎn)物均無毒害，可以減少對(duì)儲(chǔ)層和地下水的污染，且降解產(chǎn)物呈酸性，可以溶解井底殘余濾餅，實(shí)現(xiàn)井底自清潔作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)定點(diǎn)封堵復(fù)合轉(zhuǎn)向劑及其應(yīng)用，屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水平井和水力壓裂技術(shù)的開發(fā)促進(jìn)了非常規(guī)油氣藏的開采，美國MarcellusShale,Barnett Shale,Lewis Shale等的大規(guī)模開發(fā)和國內(nèi)四川盆地涪陵頁巖氣的開采都得益于水力壓裂技術(shù)的應(yīng)用。然而隨著開采的進(jìn)行，油氣資源產(chǎn)量逐年大幅度遞減，初次壓裂一年后的產(chǎn)量甚至低于最初產(chǎn)量的50％。為了改善這一情況，利用重復(fù)壓裂技術(shù)對(duì)非均質(zhì)儲(chǔ)層進(jìn)行儲(chǔ)層改造，重復(fù)壓裂即是對(duì)已經(jīng)壓裂過的地層進(jìn)行二次或多次壓裂，使其中的油氣資源得到更充分的釋放。重復(fù)壓裂相比其他儲(chǔ)層改造技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)，操作過程也相對(duì)可行，因此成為儲(chǔ)層改造的首選。普通的重復(fù)壓裂過程是直接向地層中二次注入壓裂液和支撐劑，使得裂縫沿著原本的起裂方向繼續(xù)延伸，這樣溝通到的新的油氣資源非常有限。另外，壓裂液總是優(yōu)先進(jìn)入最小阻力的高滲透層或較寬裂縫中，很難進(jìn)入阻力較大的中低滲透層和細(xì)窄裂縫中，因此需要利用暫堵轉(zhuǎn)向方法對(duì)其進(jìn)行改造。將暫堵轉(zhuǎn)向劑與壓裂液和支撐劑一同注入井筒進(jìn)入裂縫內(nèi)，隨著注入量的增加，轉(zhuǎn)向劑堆積到一定厚度，具備一定的承壓能力后，繼續(xù)注入壓裂液和支撐劑，堆積的轉(zhuǎn)向劑阻礙了裂縫的繼續(xù)延伸，從而導(dǎo)致裂縫處壓力不斷升高，當(dāng)升高至新縫的破裂壓力時(shí)，新裂縫就會(huì)轉(zhuǎn)向開啟，隨著后續(xù)壓裂液和支撐劑的繼續(xù)注入，開啟的新裂縫繼續(xù)延伸和擴(kuò)展，同樣的方法，以此類推就可以造出更多新裂縫，形成更復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)。

暫堵轉(zhuǎn)向技術(shù)根據(jù)形成封堵的位置可以分為縫口暫堵轉(zhuǎn)向和縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向。縫口暫堵轉(zhuǎn)向是在射孔處形成封堵，后續(xù)壓裂液可以流入其他的射孔內(nèi)，使得壓裂液能在地下空間內(nèi)均勻分布。縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向是轉(zhuǎn)向劑進(jìn)入到裂縫內(nèi)，再次壓裂的過程中形成更復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)，提高裂縫與油氣的接觸面積，起到增產(chǎn)的作用。暫堵轉(zhuǎn)向技術(shù)需要轉(zhuǎn)向劑在施工完成一段時(shí)間后能夠降解，減少可能對(duì)儲(chǔ)層和地下水帶來的傷害。

目前常用的暫堵轉(zhuǎn)向劑主要包括粘性流體和水溶性固體顆粒兩大類，其中粘性流體轉(zhuǎn)向劑主要依靠高粘度對(duì)目的層進(jìn)行封堵，流體可以進(jìn)入細(xì)小裂縫的深部，封堵效果較好，但是其突破壓力較小，封堵強(qiáng)度有限。固體顆粒轉(zhuǎn)向劑主要依靠顆粒沉降堆積進(jìn)行封堵，固體顆粒的承壓能力較強(qiáng)，但顆粒與顆粒之間存在一定空隙，影響封堵效果；同時(shí)，固體顆粒很難進(jìn)入尺寸很小的細(xì)窄裂縫深部，無法進(jìn)行深部縫內(nèi)轉(zhuǎn)向；另外，固體顆粒轉(zhuǎn)向劑是依靠顆粒沉降堆積逐漸降低滲透率形成封堵，其形成封堵的位置由復(fù)雜的地層條件決定，存在較強(qiáng)的不確定性。一些水溶性顆粒轉(zhuǎn)向劑注入地層的過程中容易表面快速水化凝聚成團(tuán)，造成施工泵壓增高，嚴(yán)重時(shí)還可能造成砂堵，或者當(dāng)其溶解速率過快時(shí)，不能有效封堵。目前市面上大多數(shù)轉(zhuǎn)向劑及其降解產(chǎn)物都有毒害不環(huán)保，會(huì)對(duì)儲(chǔ)層和地下水造成一定污染，嚴(yán)重時(shí)還可能威脅到人類健康。

中國專利文獻(xiàn)CN105441048A(申請(qǐng)?zhí)?01510866016.5)公開了一種水溶性梳型聚合物壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑，包括以下組分，各組分以及各組分所占的質(zhì)量百分比為：膠凝劑0.2～2.0％；降濾失劑0.1～2％；增韌劑1～10％；粘土穩(wěn)定劑1～4％；高溫穩(wěn)定劑0.05～0.2％；膠囊破膠劑0.01～0.1％；其余組分為水，所述的膠凝劑為水溶性梳型聚合物，能夠通過梳型結(jié)構(gòu)自組裝形成物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)。該種轉(zhuǎn)向劑不能控制形成封堵的時(shí)間，無法實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)封堵；并且轉(zhuǎn)向劑降解能力差，不能在短時(shí)間內(nèi)降解使得油氣井快速恢復(fù)生產(chǎn)狀態(tài)。而通過控制轉(zhuǎn)向劑體系各成分比例和濃度來控制形成封堵的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)位封堵，同時(shí)可以適應(yīng)各種地層裂縫形狀，以流體形式進(jìn)入裂縫實(shí)現(xiàn)封堵，成為目前亟需解決的問題。另外，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向體系中各成分環(huán)保無毒害，且能在較短時(shí)間完全降解，也是目前該領(lǐng)域的主要研究方向。