[发明专利]亲二氧化碳支撑剂对二氧化碳基压裂液亲和性评价装置及方法

说明书

本发明属于油气资源开采技术领域，涉及亲二氧化碳支撑剂对二氧化碳基压裂液亲和性评价装置与方法。该装置包括二氧化碳增压系统、二氧化碳基压裂液制备系统、亲二氧化碳支撑剂重复沉降系统和数据采集与控制系统。本发明能够依据实验要求构筑相应性能的二氧化碳基压裂液体系，测定亲二氧化碳支撑剂在二氧化碳基压裂液中的重复沉降速度，初步表征不同类型亲二氧化碳支撑剂与不同特性二氧化碳基压裂液的亲和性，在此基础上，可测定重复沉降速度随亲二氧化碳支撑剂与二氧化碳基压裂液接触时间的变化关系，进一步分析亲二氧化碳支撑剂对二氧化碳基压裂液亲和性的变化规律，能够较准确、全面地评价亲二氧化碳支撑剂对二氧化碳基压裂液的亲和性。

技术领域

本发明涉及一种亲二氧化碳支撑剂对二氧化碳基压裂液亲和性评价装置及方法，属于油气资源开采技术领域。

背景技术

随着全球经济的发展，常规油气资源的产量难以满足工业发展对能源的需求，各国开始加大对非常规油气资源的勘探开发。我国页岩油、页岩气储量丰富，是未来非常规油气资源开发的主战场。然而，由于页岩储层渗透率极低且粘土矿物含量较高，故高效开发页岩油气资源仍面临较多问题有待解决。

水力压裂技术是解决低渗透储层油气运移困难的常用方法。常规水力压裂技术是指由地面高压泵组以远大于地层吸收能力的排量将携带有支撑剂的高粘液体注入井底，当其在井底憋起的压力大于地层破裂应力的时候，地层破裂并产生裂缝，完成支撑剂在裂缝的铺置，高粘液体返排后，使裂缝闭合在支撑剂上，由此形成具有较高导流能力的填砂裂缝，降低油气运移阻力，提高油气产量。页岩储层中含有大量的粘土矿物，遇水则会发生水化膨胀，堵塞储层孔隙，故以水相作为传递压力和携带支撑剂介质的常规水力压裂技术不适用于页岩储层增产。

针对常规水力压裂技术的这一问题，近些年提出了二氧化碳无水压裂技术，即使用二氧化碳（液态二氧化碳、超临界二氧化碳）替代水相作为压裂液。该技术具有对储层污染小、压裂液返排彻底、综合成本低，且可进行二氧化碳地质埋存等优点，在页岩储层压裂增产中具有较好的应用前景。但二氧化碳基流体的粘度较低，不足以携带支撑剂，是制约该技术发展的主要瓶颈。

为了提高二氧化碳基流体对支撑剂的携带性能，可向二氧化碳基流体中添加聚合物以提高其粘度，但液态二氧化碳和超临界二氧化碳的增粘技术发展较为缓慢；此外，亦可从支撑剂方面做工作，即增强支撑剂与二氧化碳基流体的亲和性，从而降低支撑剂在二氧化碳基流体中的沉降速度，进而提高二氧化碳基流体对支撑剂的携带性能。

专利CN 10291174 A 公开了一种用于二氧化碳基压裂液的增粘支撑剂的制备和使用方法。该支撑剂是使用亲二氧化碳材料涂布支撑剂颗粒，当将其用于二氧化碳基压裂液时，支撑剂表面的亲二氧化碳涂层可以部分溶解在二氧化碳基压裂液中，使二氧化碳基流体粘度提高至少25%，从而增大二氧化碳基压裂液对支撑剂的携带性能。

专利CN 110461989 A 公开了一种用于二氧化碳基压裂液的自悬浮支撑剂的制备和使用方法。该支撑剂是使用包含亲二氧化碳材料的可聚合前体材料涂覆支撑剂，并使可聚合前体材料聚合。当将其用于二氧化碳基压裂液时，其表面的亲二氧化碳材料可由非溶胀状态膨胀为溶胀状态，密度减小至二氧化碳基流体密度的25%-200%，形成自悬浮支撑剂，从而增大二氧化碳基压裂液对支撑剂的携带性能。

上述两个专利均使用亲二氧化碳材料包覆支撑剂，赋予支撑剂表面亲二氧化碳特性，以提高二氧化碳基压裂液对支撑剂的携带性能。此类改性支撑剂也称为亲二氧化碳支撑剂。所谓亲二氧化碳支撑剂是指一类具有包覆层的支撑剂，若支撑剂的包覆层具有亲二氧化碳的特性，则获得的改性支撑剂即为亲二氧化碳支撑剂。