[发明专利]一种用于水力压裂的新型清洁压裂液

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水力压裂的新型清洁压裂液。

背景技术

清洁压裂液，国外是在上个世纪90年代发展起来的，自从1997年Schlumberger公司推出第一个产品J508投入市场以来，就迅速得到了推广，目前用量最大的三个国家和地区分别是：加拿大、墨西哥湾和美国东部。同时国外的学者通过长期致力于粘弹性研究，极大地丰富了粘弹性理论，为VES的理论研究奠定了基础，得到的粘弹性评价方法为VES压裂液性能评价指明了方向。

国内对清洁压裂液研究较晚，目前主要应用的VES为CTAB和Schlumberger的J508型表面活性剂，存在的问题是：CTAB的粘弹效应较为弱，特别是在温度高于60℃时，粘性会随之大大降低，失去对支撑剂的有效悬浮作用。Schlumberger的J508型表面活性剂有很好的粘弹性，适用的温度较高，由于其配方中添加了某些高温稳定剂，从而将该体系应用在温度高于100℃的油气井增产作业，但是该配方的成本较CTAB高，使得该体系在国内大规模应用受到限制。近年来国内也有报道不同配方的VES，使用的温度也有了较大的提高，但是关于他们的应用报道还很少。从某种角度说原因是由于分子设计中没有很好的考虑到产品的工业化问题，导致成本太高而制约其应用，另一个重要的原因是由于国内目前对VES流体的评价方法还不完善，致使对VES有一个误区，那就是应该达到多大的粘弹性才能保证压裂的正常施工。

清洁压裂液作为造缝和携砂的介质，其性能的改进一直是人们研究的课题。自50年代大规模进行水力压裂以来，压裂液无论从单项添加剂、整体压裂液配方体系的形成、室内研究仪器设备和方法到现场应用工艺技术等均发生了重大变化，特别是90年代以来，压裂液体系研究趋于完善，在压裂液化学和现场应用中发挥了重要作用。

目前，广泛使用的清洁压裂液体系可分为水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液和乳化压裂液。从50年代初到60年代初是以油基压裂液为主。油基压裂液通常由烃类(原油、柴油)、稠化剂(有机磷酸盐)、交联剂(偏铝酸盐)和破胶剂(强碱弱酸盐)组成，通过两步交联法，提高了其现场可操作性和耐温能力(达130℃)。它具有与油藏配伍性好，易返排、低伤害，适合于强水敏、低压储层等优点。同时，也存在安全性差、成本高、耐温能力较弱和滤失量大等缺点。在60年代初，胍尔胶稠化剂的问世，标志着现代压裂液化学的诞生。70年代，由于胍尔胶化学改性(如羟丙基胍尔胶HPG、羟基羧甲基胍尔胶CMHPG)的成功，以及交联体系的完善(由硼、锑发展到有机钛、有机锆)，水基压裂液迅速发展，在压裂液类型中占主导作用。水基压裂液由聚合物稠化剂(植物胶，如胍尔胶、香豆胶等)、交联剂、破胶剂、pH值调节剂、杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等组成。具有低廉、安全、可操作性强、综合性能好、运用范围广等特点，但潜在的问题是损害水敏性储层，以及由于残渣、未破胶的浓缩胶和滤饼造成的导流能力损害。随着致密气藏的开采和部分低压油井压裂后返排困难等因素，在80年代泡沫压裂液技术又大规模在现场应用，取代了部分水基压裂液。泡沫压裂液一般由气相和液相组成，气相(一般为70％～75％的CO2或N2)以气泡的形式分散在整个连续相中，液相通常含有表面活性剂或其它稳定剂，加入植物胶稠化剂，可以改善泡沫压裂液的稳定性。它具有易返排、伤害小和携砂能力强等特点，适合于低压、水敏性储层，尤其是气藏。乳化压裂液是介于水基与油基之间的压裂液流体，目前常用的是聚合物水包油乳化压裂液，它是由60％～70％的液态烃(原油或柴油为内相)和30％～40％聚合物稠化水(植物胶水溶液为外相)组成，具有低滤失、低残渣、粘度高和伤害较小等特点。目前，压裂液体系仍是以水基压裂液为主(占65％)，泡沫压裂液(占30％)，油基、乳化压裂液(占5％)共存的局面。其中，在水基压裂液中，硼交联压裂液占40％，钛、锆交联压裂液占10％，未交联压裂液占15％。

20世纪90年代，国外研制出了无聚合物水基压裂液体系：一种基于粘弹性表面活性剂的压裂液，该体系不需化学破胶，排液能力强，压裂液残渣含量几乎为零，基本不改变油层的润湿性并且能够有效的稳定粘土，使压裂过程中的表皮效应和油层污染更小，甚至接近零污染，能更有效的提高油井产能，充分达到油气藏压裂的目的。该体系被称之为粘弹性表面活性剂压裂液，又称之为清洁压裂液。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术的不足与缺陷，提供一种用于水力压裂的新型清洁压裂液，该清洁压裂液具有优异的破胶能力，破胶后便于返排，减少了对地层的伤害，且具有较好的降滤失效果。