[發明專利]一種壓裂用微量元素示蹤支撐劑

有效

• 申請號: 202210697441.6
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115161003B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 張昕;丁秋煒;王昊龍;滕大勇;周柄男;張宇;王素芳;周立山
• 申請（專利權）人: 中海油天津化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;E21B43/267
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種壓裂用微量元素示蹤支撐劑，該示蹤支撐劑以鑭系金屬酞菁配合物為主劑，經磺酰氯化、酯化反應將主劑負載于支撐劑載體外表面；所述的支撐劑載體為石英砂或陶粒支撐劑。本發明采主要組分金屬酞菁化合物穩定性好，不易沉淀，受熱不易分解，使微量金屬元素能夠穩定存在于壓裂液和地層中，減少微量金屬元素在地層中的損耗，可使示蹤劑準確有效地反饋壓裂效果，并減少示蹤劑的用量；而經磺酰氯化、酯化反應將微量金屬元素酞菁負載于支撐劑載體外表面，避免了使用樹脂等粘附材料，負載效果更均勻，緩釋效果不受樹脂性質的影響，且支撐劑性能基本不受影響。

技術領域

本發明屬于示蹤劑添加劑領域，具體涉及一種壓裂用微量元素示蹤支撐劑。

背景技術

目前研究的示蹤劑主要為：化學示蹤劑、放射性同位素示蹤劑、非放射性同位素示蹤劑和微量元素示蹤劑。化學示蹤劑主要包括熒光染料、易溶的無機鹽(如SCN^-、NO3^-、Br^-、I^-)、鹵代烴和低分子醇(如一氟三氯甲烷、三氯乙烯、甲醇、乙醇、正丙醇、丁醇和戊醇等)，其優點是檢測技術成熟、方法簡便、檢測精度高，缺點是用量大、成本高、易吸附和易生物降解。

放射性同位素示蹤劑主要是含氘化合物，具有檢測方便、精度高等優點。如今應用于壓裂的放射性同位素示蹤劑已經演變成示蹤陶粒技術，是一種用來描述裂縫高度的方法。其缺點是其具有放射性，對人員和環境安全不利，現場應用受到限制，且需動用特殊儀器。

非放射性同位素示蹤劑又稱為穩定同位素，具有放射性同位素的優點，同時克服了放射性同位素示蹤劑在投加、取樣和管理等方面的缺點。但是穩定同位素示蹤劑需要中子活化，分析檢測復雜，費用昂貴。

近些年興起的微量物質示蹤劑是一種新型化學示蹤劑，具有無放射性、無污染、安全穩定性好、用量少、投加簡單、分析精度高等優點，具有廣泛的應用前景。

專利申請CN113549444A公開了一種微量元素緩釋示蹤劑，包括原始支撐劑(石英砂或陶粒)、高分子材料薄膜(聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、呋喃樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚酰胺樹脂、聚丙烯或聚碳酸酯)和微量示蹤物質的特征元素(釔、鈧、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿或镥)。發明專利CN103603655B使用包括12種示蹤元素與絡合劑混合而成的水溶液作為示蹤劑，包括鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿或镥，絡合劑為氯化羥胺。專利申請CN110541704A使用稀有元素或金屬元素絡合物作為示蹤劑。專利申請CN110685673A將可溶性稀土鹽與絡合劑形成稀土絡合物作為示蹤劑，其中絡合劑為乙二胺四乙酸、磺基水楊酸鈉、羥基乙酸、氨三乙酸三鈉和二乙烯三胺五乙酸五鈉。專利申請CN112943226A使用微量元素絡合物作為水溶性示蹤劑，使用氯代環烷烴或溴代環烷烴作為油溶性示蹤劑。專利申請CN112943227A使用微量元素絡合物作為示蹤劑。專利申請CN114350344A將金屬絡合物與樹脂混合制備金屬示蹤覆膜支撐劑。論文《ICP-AES法測定壓裂返排液中鑭系示蹤劑的影響因素研究》指出，鈣、鎂、鈉等金屬離子對鑭系金屬元素的測定影響較大，而硝酸—雙氧水半干式消解法可有效降低高有機物含量對鑭系金屬元素測定的影響。論文《井間示蹤劑監測技術在三類薄差儲層壓裂改造中的應用》使用微量元素作為示蹤劑。論文《鑭系金屬示蹤劑的研制及其蘇里格地區的應用》制備了鑭系金屬的EDTA和DTPA絡合物溶液作為示蹤劑，并采用硝酸—雙氧水半干式消解法，對返排液樣品進行消解處理后，再使用ICP-AES分析。論文《示蹤劑在致密油水平井中的應用》使用微量元素示蹤劑對水平段壓裂進行監測。論文《水平井壓裂稀土元素示蹤監測技術》使用稀土元素示蹤劑，在不同的層段加入不同的稀土元素示蹤劑，現場根據不同的施工排量均勻調整注入速度，以便保證示蹤劑在壓裂液中的均勻分布；使用ICP對樣品進行檢測，記錄樣品中相應稀土元素的濃度。論文《微量物質示蹤劑對頁巖油水平井壓后返排診斷技術》制備了微量元素螯合物示蹤劑，并評價了它們的檢出限、相互干擾性和配伍性。論文《微量元素示蹤劑在壓裂示蹤監測中的運用》采用ICP建立了一種微量元素壓裂示蹤劑的檢測方法。論文《壓后產出液中的稀土示蹤劑測定及應用》采用ICP-OES檢測壓后產出液中的稀土元素，并使稀土示蹤劑成功應用于多層壓裂各層產出液貢獻率評價。論文《一種頁巖氣井連通性評價的新型示蹤劑應用研究》制備了Pr、Yb、Sm與乙二胺四乙酸和吡啶二羧酸的絡合物，并將其作為示蹤劑應用于頁巖氣井連通性評價。論文《用于多段壓裂的微量物質示蹤劑與壓裂液的配伍性研究》選擇了La、Ce、Pr、Nd作為壓裂液示蹤劑，并進行了與壓裂液的配伍性研究。論文《油水分段產能的測試重復壓裂后效果評價》使用鑭系元素作為水相示蹤劑，使用Sm、Nd、Eu、Tb、Dy為油相示蹤劑。