[发明专利]一种微泡压裂液、制备方法及应用

说明书

本发明属于压裂液技术领域，公开了一种微泡压裂液、制备方法及应用，所述微泡压裂液配方组成如下：按照质量分数由0.2％特级羟丙基胍胶、0.2％有机硼交联剂、0.2％十二烷基硫酸钠(SDS)、0.3％十二烷基磺基甜菜碱(SJT)、0.2％十二醇(SF‑1)，其余为水组成；本发明的微泡压裂液其微泡沫直径分布在30～100μm之间，非常细小、均匀；特殊的“一核两层三模”微观结构，性能稳定。本发明泡沫微小、细腻、均匀，具备高抗压特性；具有暂堵作用，能有效降低压裂液向微小孔隙或天然裂缝中滤失，提高压裂液效率；具有耐高温耐剪切特性，携砂能力强；泡沫质量大，液体少，可增大低压地层压后返排，减小水敏和残胶伤害。

技术领域

本发明属于压裂液技术领域，尤其涉及一种微泡压裂液、制备方法及应用。

背景技术

油气资源是国家生存、安全的重要战略物资，也是国民经济建设和生活的重要组成。压裂作为油气藏增产的最有效措施之一，已经在国内外得到了快速发展和广泛应用。它利用高压泵组将含有高浓度支撑剂的高粘度非牛顿流体泵入地层，在目的层附近形成高压，当压力超过该处地层的破裂压力时，会在目的层造缝并延伸扩展裂缝。作为在压裂过程中传递高压，压开储层，形成裂缝并最终携带支撑剂进入裂缝的压裂液是整个过程中最重要的工作流体。压裂液性能直接影响施工能否成功、压开裂缝的长度和支撑裂缝的导流能力，以及油气井压后的生产能力。

目前，国内外广泛使用的压裂液主要有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液和乳化压裂液。每种压裂液因其组成不同具有不同特性，需要与储层的不同特点相结合优选合适的压裂液配方。根据压裂技术对压裂液的功能需要，压裂液通常需要与地层矿物、油、水较好地配伍，减小对储存基质的损害；具备合适的粘度、低滤失特性与造缝能力；较强的耐温耐剪切特性和携砂能力；在地层条件下的快速破胶能力，减小对支撑裂缝导流能力的损害。可见，压裂液技术的形成与发展，未来还将在如何提高携砂性和低损害性两个主要方面进一步研究。泡沫压裂液作为一种含气液两相的压裂液体系也经历了一个这样的发展历程。

最早将泡沫用于压裂施工的国家是美国。早在1970年就已经开始投入使用，至80年代末泡沫压裂液技术逐渐成熟。70年代初期，最先使用了氮气泡沫压裂液，按当时的注入技术，只能将支撑剂含量为120kg/m³～140kg/m³的砂浆泵入裂缝，支撑剂的铺置浓度比较低。尽管携砂能力不强、压裂液的性质还不够好，但是得到了较好增产效果，科研人员总结发现是因气体的膨胀特性，使得压后返排效果提高，引起了人们的兴趣。1973－1976年期间，是泡沫压裂液发展的初期，多数施工都是小规模的处理，泡沫压裂液的使用仍然处于试用阶段。1977－1978年间，人们开始考虑到泡沫压裂液对地层造成的伤害，并开始通过加入甲醇来减少地层伤害。1979－1983年间是泡沫压裂液工艺发展的快速发展阶段。泡沫压裂液主要的发展阶段是上世纪80年代中期，尤其是在解决气井压裂的问题上效果良好，当时90％以上的气井压裂都是应用的泡沫压裂液技术。经过几十年的发展和研究，泡沫压裂液已经趋于成熟，主要表现在对泡沫压裂液性质的了解，施工设计方面以及最终产能评价等方面。

从国外泡沫压裂液技术发展历程看，可以概括为以下四个过程：

(1)第一代泡沫压裂液基液的主要成分有水、盐水、醇类、原油，用氮气和发泡剂生成气泡。该泡沫压裂液滤失低、返排速率快，其缺点在于形成的泡沫稳定性差，泡沫的半衰期短，不能对高温井、深井施工，并且施工的规模要控制在较小范围内。

(2)第二代泡沫压裂液的改进仅仅是加入了植物胶，使泡沫性质趋于稳定。该泡沫压裂液除加强泡沫的稳定性之外，同时压裂液粘度也有所提高，携砂能力加强，因此比第一代泡沫压裂液满足更多施工条件要求。

(3)第三代泡沫压裂液是在第二代泡沫压裂液的基础上加入了交联剂，交联剂的主要作用也是提高携砂液粘度，进一步提高压裂液稳定性。采用延缓交联凝胶的方法进一步使得气泡变得均匀、稳定，体系的黏度提高加强了泡沫压裂液的耐温耐剪切性和携砂能力。