[发明专利]一种酸性粘弹性流体压裂地层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸性粘弹性压裂液压裂地层的方法和一种酸性粘弹性流体。该酸性粘弹性流体和方法可用于油田压裂增产。

背景技术

水力压裂是指促使从地下岩层生产流体(如油和天然气)的方法。在水力压裂过程中，以至少足够克服上覆岩层压力并在地层中触发裂缝和/或使裂缝延伸到地层中的压力和流速，通过井眼并对抗地层面而注入压裂液。压裂液中通常承载有悬浮在该压裂液中并且将被输送到裂缝中的支撑剂，如20-40目的砂子、矾土、玻璃珠等。支撑剂用于在压力解除时防止地层自身的闭合。由支撑剂填充的裂缝形成渗透通道，地层流体可通过该渗透通道流向井眼，然后被抽出。

目前我国低渗透油藏的采油速度和采出程度均较低，稳产难度很大，压裂工艺是增产的主导技术。国内外最常使用的压裂液为水基聚合物压裂液，天然或合成聚合物在交联剂的作用下形成高粘度的压裂液。这些压裂液体系的不足之处在于残留物，残留物主要来自两方面：①植物胶本身存在的水不溶物；②破胶不彻底残留的微凝胶。残留物对压裂裂缝支撑带渗透率和地层渗透率造成难以恢复的伤害，严重影响压裂增产效果。

近年来又出现了清洁压裂液，适用于低温、低压、低渗或特低渗油藏改造，最大优点是不伤害地层，基本的组成成分是长碳链烷基季铵盐、反离子盐水杨酸钠，低碳醇及水，具有携砂作用。由于粘弹性表面活性剂(VES)流体具有优于常规聚合物体系的优点，所以VES流体在油田行业中得到越来越多的应用。

但是，目前使用的绝大部分压裂液体系都是在碱性条件下成胶。PH值一般在10～13时粘弹性能最好。而强碱性的液体在地层中容易与岩层反应，生成不溶的沉淀物，对储层渗透率造成严重的伤害，并在施工设备表面形成污垢，难以清除。

酸液可用于提高基质的渗透率而增产。将酸与交联聚合物结合可形成交联酸压裂液。交联聚合物型的酸性压裂液能够耐受较高的温度以便可以用于深井增产，并且可以降低酸岩反应速度而提高性能。这类压裂液通常用有机金属化合物作为交联剂。例如，锆和钛交联的体系可用氟化物、磷酸盐和过硫酸盐等破胶从而降低体系的粘度有利于返排。但是，这些聚合物在破胶后仍然会产生大量的残渣而伤害地层。另外，交联聚合物溶解不彻底会形成“鱼眼”，这些“鱼眼”会降低地层的渗透率。

发明内容

本发明的酸性粘弹性流体是可用于油田压裂的可携砂的清洁压裂液体系。它具有优良的携砂性能和破胶性能、无残留、易排放等特点。具有深穿透性，有效沟通天然裂缝并可解除近井地带污染、有效期长等特点。施工工艺简单易行，对设备无腐蚀。

本发明提供一种可在酸性条件下成胶的粘弹性流体。其主要由粘弹性表面活性剂组成，在PH值为1～6范围内均可成胶，具有携砂作用，无残渣，对地层渗透率有改善作用。

酸可用于提高基质的渗透率而增产。将酸与粘弹性流体结合可形成酸性粘弹性压裂液。这种压裂液的优点有：一是酸在地层中可以起到溶蚀作用，沟通天然裂缝，解除近井地带污染；二是粘弹性酸溶液可以减缓酸与岩层的反应速度，这样可以避免酸在很短的时间内反应消耗殆尽。延长酸作用的时间，有利于形成高导流能力的裂缝；三是体系无水不溶物，破胶彻底、无残渣，对地层渗透率无伤害。

本发明的酸性粘弹性流体含有：选自一定的季盐、一定的胺、及其组合中的一种或多种阳离子表面活性剂；一种或多种酸；一种或多种低碳醇；一种或多种反离子盐；一种或多种缓蚀剂；和水。本发明酸性粘弹性流体可用于油田压裂。本发明的压裂液压裂支撑剂分散均匀、破胶彻底。

阳离子表面活性剂选自：i)一定的盐、ii)一定的胺、iii)一定的氧化胺、iv)及其组合。

盐具有以下结构式：

其中R₁为烷基、烷基芳基烷基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或烷基酰胺基的疏水性部分，其中R₁具有16到30个碳原子、并且可以是支链或直链的以及饱和或不饱和的；R₂、R₃和R₄独立地选自具有1到30个碳原子的脂肪族部分和具有5到30个碳原子的芳香族部分，其中所述的脂肪族部分是支链或直链的以及饱和或不饱和的；

X为合适的阴离子，如Cl^-、Br^-和(CH₃)₂SO₄^-。

具有上述结构的代表性的盐包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二十烷基三甲基氯化铵。

胺具有以下结构式：