[发明专利]一种耐高温清洁乳液或微乳液压裂液及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于石油开采技术领域。更具体地，本发明涉及一种耐高温清洁乳液或微乳液压裂液，还涉及所述压裂液的制备方法。 

【背景技术】

在石油开采过程中，为得到更有经济价值的油流，通常需要对低渗透及特低渗透储油层进行压裂处理，以人工方式在储油层获得一些长裂缝，从而能够优化油流通道。人们知道，所述压裂液在压裂处理过程中起着传递压力并携带支撑剂的作用，所以要求压裂液在地层温度下保持一定的粘度。相关的研究结果表明，由于携砂与获得一定缝宽缝长的需要，在地层中压裂液的粘度应该保持在50-150mPa·s（《油藏增产措施》，米卡尔J.埃克诺米德斯，肯尼斯G.诺尔特著，张保平等译，石油工业出版社），同时，压裂液还应该具有以下性能：它与地层岩石和地层流体有良好的配伍性，良好的造壁性以减少滤失；为满足施工需求，压裂液应该具有较小的摩阻；从保护储油层考虑，压裂液的残渣尽可能的少以及返排较彻底。目前已经有多种压裂液，它们分为水基压裂液、醇基压裂液、泡沫压裂液、乳液压裂液等，其中水基压裂液因为成本相对较低、施工程序简单而成为应用最为广泛的压裂液，可以把这种压裂液分为三大类。 

一、天然高分子交联压裂液 

它是目前水基压裂液中应用最为广泛的一种压裂液，此压裂液选用增粘性较好的聚糖类天然高分子及其改性物（例如瓜胶、田菁胶、黄原胶、改性纤维素等）水溶液为基液，然后加入适量交联剂（有机或无机硼、钛、锆、铬等）所得到的高粘弹性凝胶。为这种压裂液研制了多种交联剂，如Halliburton公司在US3888312中公开了以0.3-3%羧甲基羟乙基瓜胶钠水溶液作为基液，四乙酸钛酸胺酯等有机钛作为交联剂的压裂液，并进行了油气井的压裂应用，US3301723公开了与其相同的压裂液；US3058909公开了半乳甘露聚糖与硼离子的交联体系压裂液，道化学公式在US3974077中公开了半乳甘露聚糖与有机硼的交联体系压裂液；此外，US3202556公开了利用锑、铋离子作为交联剂的压裂液，US3301723公开了利用钛、锆、铬离子为交联剂的压裂液。CN91104235公开了以羧烷基羟烷基纤维素水溶液为基液的压裂液体系。CN200910058231公开了一种耐180-200℃高温的羟丙基瓜胶水溶液为基液与有机硼有机锆交联剂的压裂液体系。胜利油田应用天然高分子交联体系已近40年，取得了良好的效果。但是，这种体系压裂液的残渣较多，对地层伤害较大；其压裂液配制后不宜长久存放，这对于实际使用是非常不利的； 

二、粘弹性表面活性剂（Viscoelastic Sulfactant,VES）压裂液体系 

在这种压裂液中，粘弹性表面活性剂水溶液浓度超过一定值后将会形成螺旋上升的阶梯样（steps of a spiral staircase）或者类似于“蠕虫”（Wormlike）状胶束，使得水溶液显示出粘弹特性。目前已经确认的VES包括季铵盐阳离子表面活性剂、甜菜碱、氧化胺型两性表面活性剂等。VES形成的胶束在其遭到破坏后能恢复成独立的单个小分子，所以体系本身无残渣， 作为压裂液对地层伤害较小；此外，VES压裂液体系破胶比较容易，因为在其粘弹性体系中加入柴油等烃类物质可以迅速形成乳液，其粘度降低。US5551516公开了一种以含有长链烷基的季铵盐类表面活性剂为主要增粘剂，还加入无机盐和有机盐或醇作为稳定剂的VES压裂液体系，当季铵盐类表面活性剂调整到5%浓度时，体系可在近225oF（约107℃）时保持53mPa·s的粘度。US5979555公开了一种含有碳链长度达到18（—C₁₈）的季铵盐类粘弹性表面活性剂的合成方法，并测试了其性能，其样品浓度3%时，在150°F(约67.5℃)时的粘度可达到102mPa·s。CN201010104241公开了一种可在90-130℃保持较好携砂性能的VES体系，该体系包括Gemini阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、电解质盐、反离子盐、助溶剂和水。CN200810161302公开了一种含18-40个碳原子的长链季铵盐表面活性剂，其7%水溶液与其它多种添加剂复配的压裂液在温度110℃下可保持较好的粘度。此外，CN200910013666、US5979555等都有相似体系的报道。VES清洁压裂液体系已经在油田时得到应用，效果较好。但是，这种体系的缺陷是滤失量大，成本高昂，不耐高温。 

三、合成高分子压裂液体系