[发明专利]一种高携砂性能的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高携砂性能的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法，所述二氧化碳泡沫压裂液由以下质量百分比的组分组成：稠化剂0.3~0.5%、聚电解质复合纳米材料0.25~0.4%，交联剂0.1~0.5%，起泡剂0.03~0.05%，盐水10~30%，和余量的液态二氧化碳。本发明通过在原有胍胶压裂液体系的基础上，加入聚电解质复合纳米材料，使泡沫的稳定性大幅提高，寿命增加1倍以上，并大幅降低液体滤失速度、改善压裂液造缝能力、改善压裂液悬砂及携砂性能，提升压裂增产效果。

技术领域

本发明属于油气井增产技术领域，具体涉及一种高携砂性能的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法。

背景技术

目前页岩气、致密砂岩气、页岩油、致密油等非常规油气资源已经在全球能源结构中扮演着重要角色，然而该类储层物性一般较差，具有低孔隙度、低渗透率、低孔喉半径等物性特征，油气的流动阻力较常规油气藏大的多。水力压裂技术应用于页岩气和致密气等非常规油气藏的开采会产生水敏、储层污染等一系列问题，而且水资源匮乏也是制约水力压裂的重要因素。

二氧化碳泡沫压裂具有滤失系数低、滤失量小的特点。另外，由于体系中的泡沫所具有的独特结构，会使得在砂比较高的情况下体系依然能依靠自身的能力使砂子的沉降速度非常小，具有很好的悬砂及携砂性能。由于压裂液本身的液相含量较少，滤失量小，因此渗入地层的液体也相对较少。加之压裂液自身具有返排迅速等特点，使得液体与产层的接触时间短，从而最大限度地避免黏土矿物的水化和运移。目前已在国内多个油田的油气井中成功应用，在页岩气、致密砂岩气、页岩油、致密油获得了良好的应用效果。

目前，二氧化碳泡沫压裂液有很多种，如公开号CN105567213A的发明公开了一种适用于非常规油气藏开发的抗高温清洁CO₂泡沫压裂液，该泡沫压裂液气相为二氧化碳，液相为抗高温清洁压裂液，泡沫质量为52～75％；抗高温清洁压裂液由0.3～0.65wt％的稠化剂、0.2～0.5wt％的粘度增效剂、0.2～0.3wt％的pH值调节剂、0～0.2wt％的高温稳定剂、0.01～0.1wt％的破胶剂和水制备而成；稠化剂由丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、顺丁烯二酸、阴离子功能性单体、引发剂、无机盐等制备而成；粘度增效剂主要是一种阴离子表面活性剂；pH值调节剂主要是一种有机酸。该泡沫压裂液体系未对泡沫的稳定性进行针对性措施，造成泡沫寿命短、稳定性差，压裂液体系携砂性能较差，难以达到工艺设计要求。

本发明公开的“高携砂性能的二氧化碳泡沫压裂液”通过在原有胍胶压裂液体系的基础上，加入“聚电解质复合纳米材料”，使泡沫寿命、稳定性均显著提升，从而大幅降低了液体滤失速度、改善了压裂液造缝能力、提升了压裂液悬砂及携砂性能，大幅提高了压裂增产效果。

发明内容

针对现有二氧化碳泡沫压裂液体系未对泡沫的稳定性进行针对性措施，造成泡沫寿命短、稳定性差，压裂液体系携砂性能较差等不足，本发明了提供了一种泡沫寿命长、稳定性好的高携砂性能的二氧化碳泡沫压裂液，并公开了其制备方法，大幅降低液体滤失速度、改善压裂液造缝能力、改善压裂液悬砂及携砂性能，提升压裂增产效果。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高携砂性能的二氧化碳泡沫压裂液，由以下质量百分比的组分组成：稠化剂0.3~0.5%、聚电解质复合纳米材料0.25~0.4%，交联剂0.1~0.5%，起泡剂0.03~0.05%，盐水10~30%，和余量的液态二氧化碳。

进一步地，所述的聚电解质复合纳米材料由以下质量百分比的原料制备而成：25-35%聚乙烯亚胺、20-30%聚苯乙烯磺酸钠、15-20%二氧化硅纳米粒子、0.1-0.2%的引发剂和余量的去离子水。

优选地，所述引发剂由叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠按1:（1.5~3.0）的重量百分比混合而成。

优选地，所述二氧化硅纳米粒子的粒径为100-180nm。