一种聚合物基压裂液及其应用的制作方法

本发明属于油气储层改造，尤其涉及一种聚合物基压裂液及其应用。

背景技术：

1、低渗致密油气储层大多属于中、低渗透储层，并且低渗透、特低渗透储层占据了相当大的比例，储层非均质性明显，孔隙度低、连通性差，敏感性强。国内外开始尝试在致密砂岩气藏开展体积压裂改造技术。体积压裂是通过压裂方式将储层基质“打碎”，获得的裂缝首先是剪切破裂裂缝，伴随张性破裂与剪切破裂兼有的撕裂性裂缝，裂缝形态复杂。随着施工时间的增加，还会发生剪切破裂裂缝和撕裂性裂缝向张性裂缝转变的现象，这种向张性裂缝转变的现象在近井筒处裂缝中尤其多发，从而形成网络裂缝，能够使裂缝壁面与储层基质接触面积达到最大、使得基质中的油气向裂缝的渗流距离最短、基质流体向裂缝渗流阻力最小，极大提高了储层的整体渗流能力，实现对储层在长、宽、高三维方向的“立体改造”。

2、体积压裂采用的聚合物压裂液体系中，聚合物类稠化剂(粉剂、乳剂)是主要成分之一。聚合物压裂液对储层存在较严重的岩心基质伤害，伤害率超过70％，气测岩心渗透率恢复率不超过30％。引起基质伤害的主要因素包括压裂液中的聚合物残渣、稠化剂吸附滞留伤害、水锁与水敏效应。特别是聚合物稠化剂亲水基团密度大，其岩心吸附滞留伤害较胍胶等植物胶更大，会直接造成油气渗流通道减小，油气在基质中返排困难，油气增产效果不显著的问题。

3、针对上述情况，需要开展返排促进剂研究，在此基础上形成强返排压裂液，既能提供额外返排能量，又能够克服稠化剂的吸附滞留问题，降低液体流动阻力，提高压裂改造效果。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种既能够克服聚合物稠化剂的吸附滞留问题，又可以降低液体流动阻力，对低渗储层伤害更低的压裂液。

2、本发明提供了一种压裂液，其包括返排促进剂、聚合物类稠化剂、黏土稳定剂、助排剂和水。

3、根据本发明的一个具体实施方式，将所述水的质量计为100％，所述返排促进剂的质量浓度为12.4wt％至18.7％，所述聚合物类稠化剂的质量浓度为0.01wt％至0.75wt％，所述黏土稳定剂的质量浓度为0.1wt％至1wt％，所述助排剂的质量浓度为0.1wt％至1wt％；

4、优选地，将所述水的质量计为100％，所述返排促进剂的质量浓度为12.4wt％至18.7wt％，所述聚合物类稠化剂的质量浓度为0.05wt％至0.3wt％，所述黏土稳定剂的质量浓度为0.2wt％至0.3wt％，所述助排剂的质量浓度为0.2wt％至0.4wt％。

5、根据本发明的一个具体实施方式，所述返排促进剂包括氯化铵、亚硝酸钠和流动增效剂。

6、根据本发明的一个具体实施方式，将所述返排促进剂的质量计为100％，所述返排促进剂包括42.8wt％至43wt％氯化铵、55.2wt％至55.5wt％亚硝酸钠和1.6wt％至2wt％所述流动增效剂。

7、根据本发明的一个具体实施方式，所述流动增效剂为结构示意图如式i所示的化合物在纳米二氧化硅上的化学负载产物；

8、

9、其中，a为任选取代位置的萘环；n为1至10的整数；n个r独立地选自化学单键和c1至c10的亚烷基中的一种；n个x独立地选自-o-或-nh-，且至少有一个x为-nh-。

10、根据本发明的一个具体实施方式，所述纳米二氧化硅的平均粒度为1nm至50nm；

11、优选地，所述纳米二氧化硅为羟基化改性的纳米二氧化硅。

12、根据本发明的一个具体实施方式，在式i中，所述n为2至6的整数；和/或

13、所述n个r独立地选自化学单键和c1至c4的亚烷基中的一种。

14、根据本发明的一个具体实施方式，所述化合物为羟基氨基萘；

15、优选地，所述化合物为2,3-二羟基-1-甲氨基萘。

16、根据本发明的一个具体实施方式，所述流动增效剂通过如下方法制备得到：

17、使羟基化改性的纳米二氧化硅和羟基氨基萘在水中进行第一反应，得到所述流动增效剂；

18、优选地，所述羟基化改性的纳米二氧化硅和羟基氨基萘的质量比为1:2至1:4；

19、优选地，所述第一反应的条件为在60℃至80℃下反应20h至24h；

20、优选地，所述羟基化改性的纳米二氧化硅通过如下方法制备得到：

21、使纳米二氧化硅在浓硫酸中进行第二反应，得到所述羟基化改性的纳米二氧化硅；

22、优选地，羟基化改性前，所述纳米二氧化硅的粒径为1nm至50nm；

23、优选地，所述浓硫酸的浓度为70％至98％，所述浓硫酸与所述纳米二氧化硅的体积/质量比为1:(0.01至0.1)；

24、优选地，所述第二反应的条件为在120℃至150℃下反应10h至12h。

25、根据本发明的一个具体实施方式，所述羟基氨基萘通过如下方法制备得到：

26、a.使卤甲氧基萘和氰化铜进行第三反应，得到第一中间产物；

27、b.使所述第一中间产物和四氢铝锂进行第四反应，得到第二中间产物；

28、c.使所述第二中间产物在酸性环境中进行第五反应；

29、d.使所述第五反应得到的反应产物和丁基锂进行第六反应；

30、e.使所述第六反应得到的反应产物在中性或碱性环境中进行第七反应，得到所述羟基氨基萘。

31、根据本发明的一个具体实施方式，所述卤甲氧基萘为1-溴-2,3-二甲氧基萘；和/或

32、所述羟基氨基萘为2,3-二羟基-1-甲氨基萘。

33、根据本发明的一个具体实施方式，所述卤甲氧基萘和氰化铜的摩尔比为1:1至2:1；

34、和/或

35、所述卤甲氧基萘和所述四氢铝锂的摩尔比为1:1至2:1；和/或

36、所述卤甲氧基萘和所述丁基锂的摩尔比为1:1。

37、根据本发明的一个具体实施方式，在步骤a中，所述第三反应在第一有机溶剂中进行；和/或

38、在步骤b中，所述第四反应在第二有机溶剂中进行；和/或

39、在步骤c中，添加羧酸-低级醇混合物营造所述酸性环境；和/或

40、在步骤e中，添加无机碱调节ph至中性或碱性；

41、优选地，所述第一有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮；和/或

42、所述第二有机溶剂为乙醚；和/或

43、所述羧酸-低级醇混合物为甲酸和乙醇的混合物；和/或

44、所述无机碱为氢氧化钠；

45、优选地，将所述卤甲氧基萘、氰化铜、四氢铝锂和丁基锂的总质量计为100wt％，所述甲酸的用量为1wt％至2wt％，所述乙醇的用量为3wt％至5wt％；和/或

46、所述酸性环境指ph为3至5；和/或

47、在步骤e中，调节ph为7至9。

48、根据本发明的一个具体实施方式，所述第三反应的条件为在200℃下反应4h至6h；

49、和/或

50、所述第四反应的条件为在常温(即25℃)反应2h至3h；和/或

51、所述第五反应的条件为在60℃下反应2h；和/或

52、所述第六反应的条件为在常温(即25℃)反应1h；和/或

53、所述第七反应的条件为在50℃下反应5h。

54、根据本发明的一个具体实施方式，所述黏土稳定剂为烷基铵盐；

55、优选地，所述烷基铵盐为十六烷基三甲基氯化铵；和/或

56、所述聚合物类稠化剂选自聚丙烯酰胺和/或丙烯酰胺共聚物；和/或

57、所述助排剂为聚氧乙烯醚；

58、优选地，所述聚合物类稠化剂的重均分子量不低于1000万；

59、优选地，所述丙烯酰胺共聚物为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/马来酸酐共聚物、丙烯酰胺/n,n一二甲基丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酰胺/2丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/2-丙烯酰胺基十六烷磺酸共聚物；

60、优选地，所述聚合物类稠化剂为聚丙烯酰胺；

61、优选地，所述聚丙烯酰胺的重均分子量为1000万至2000万。

62、本发明中，所述聚合物类稠化剂的重均分子量可以根据实际压裂的目标储层进行调整。

63、根据本发明所述的压裂液在低渗致密油气藏压裂改造中的应用；

64、优选地，所述低渗致密砂岩油气藏为地压系数低于1，平均渗透率小于0.1md的油气藏。本发明的有益效果：

65、针对现有体积压裂技术中的压裂液存在聚合物稠化剂的吸附滞留、返排液体流动阻力高、对低渗储层伤害高的问题，本发明提供了一种聚合物基压裂液及其应用。所述压裂液包括返排促进剂、聚合物类稠化剂、黏土稳定剂、助排剂和水。其中，所述返排促进剂包括氯化铵、亚硝酸钠和流动增效剂，三者之间在增强压裂液返排能力方面存在协同增效。本发明提供的压裂液可以在储层温度下自生气产生额外流体返排能量，同时减少聚合物类稠化剂在岩石表面的吸附滞留，而且能够减小液体在岩心中的启动压力，降低液体的流动阻力，提高压裂液的返排能力，最终大大降低压裂液对低渗储层的伤害，是一种既能够克服聚合物稠化剂的吸附滞留问题，又可以降低液体流动阻力，对低渗储层伤害更低的压裂液。利用本发明提供的压裂液与低温破胶剂混合后制备得到的破胶液通过由平均孔隙度10％、平均渗透率0.001md的岩心颗粒构成的粉体时，岩心颗粒上的稠化剂吸附量为6.8至9.1mg·g-1；在90℃下，固定10mpa围压开始缓慢增加驱替压力，用氮气驱替所述压裂液与低温破胶剂混合后制备的破胶液，含有所述压裂液的破胶液从取样自低渗致密砂岩的实验岩样中返排的启动压力仅为0.32至0.56mpa；根据sy/t 5107-2016《水基压裂液性能评价方法》中7.7规定的方法，以所述压裂液与低温破胶剂混合后制备的破胶液作为测试介质，在90℃下对取样自低渗致密砂岩的实验岩样进行岩心驱替实验，测得返排率达71％至83％、所述压裂液对实验岩样的基质渗透率伤害率仅为20％至27％。

技术特征：

1.一种压裂液，其包括返排促进剂、聚合物类稠化剂、黏土稳定剂、助排剂和水。

2.根据权利要求1所述的压裂液，其特征在于，将所述水的质量计为100％，所述返排促进剂的质量浓度为12.4wt％至18.7wt％，所述聚合物类稠化剂的质量浓度为0.01wt％至0.75wt％，所述黏土稳定剂的质量浓度为0.1wt％至1wt％，所述助排剂的质量浓度为0.1wt％至1wt％。

3.根据权利要求1或2所述的压裂液，其特征在于，所述返排促进剂包括氯化铵、亚硝酸钠和流动增效剂。

4.根据权利要求3所述的压裂液，其特征在于，将所述返排促进剂的质量计为100％，所述返排促进剂包括42.8wt％至43wt％氯化铵、55.2wt％至55.5wt％亚硝酸钠和1.6wt％至2wt％所述流动增效剂。

5.根据权利要求3或4所述的压裂液，其特征在于，所述流动增效剂为结构示意图如式i所示的化合物在纳米二氧化硅上的化学负载产物；

6.根据权利要求5所述的压裂液，其特征在于，所述纳米二氧化硅的平均粒度为1nm至50nm；

7.根据权利要求5或6所述的压裂液，其特征在于，在式i中，所述n为2至6的整数；和/或

8.根据权利要求5至7中任一项所述的压裂液，其特征在于，所述化合物为羟基氨基萘；

9.根据权利要求1至8中任一项所述的压裂液，其特征在于，所述黏土稳定剂为烷基铵盐；

10.根据权利要求1至9中任一项所述的压裂液在低渗致密油气藏压裂改造中的应用；

技术总结
本发明提供了一种聚合物基压裂液及其应用。本发明提供的压裂液包括返排促进剂、聚合物类稠化剂、黏土稳定剂、助排剂和水。其中，所述返排促进剂包括氯化铵、亚硝酸钠和流动增效剂。所述流动增效剂为结构示意图如式I所示的化合物在纳米二氧化硅上的化学负载产物；其中，A为任选取代位置的萘环；n为1至10的整数；n个R独立地选自化学单键和C<subgt;1</subgt;至C<subgt;10</subgt;的亚烷基中的一种；n个X独立地选自‑O‑或‑NH‑，且至少有一个X为‑NH‑。

技术研发人员：潘宝风,王兴文,谭佳,兰林,简高明,康杰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5