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CN119529814B - 一种免配自生复合酸压裂液及其应用 - Google Patents

一种免配自生复合酸压裂液及其应用

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CN119529814B CN202311115022.8A CN202311115022A CN119529814B CN 119529814 B CN119529814 B CN 119529814B CN 202311115022 A CN202311115022 A CN 202311115022A CN 119529814 B CN119529814 B CN 119529814B
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Abstract

本发明提供一种免配自生复合酸压裂液及其应用。所述免配自生复合酸压裂液包括生酸剂、生酸催化剂和免配压裂液。本发明所述免配自生复合酸压裂液不仅具有压裂液的性能，还具有酸液的性能。添加剂种类少，生酸剂单一，通过一定条件水解后的产物不是唯一的盐酸或者有机酸，而是盐酸和有机酸两种类型，更有利于酸岩反应的进行；生酸产物可控；生酸温度高，能够在150℃‑200℃条件下生酸；生效效率高：H+浓度高达1.36‑4.6mol/L。该压裂液体系可以实现在线免配，简化现场配液流程，根据储层对液体的需求随时改变压裂液配方，既能达到压裂液体积改造的效果，同时还能达到酸化的效果，在储层温度下生成的酸可随着压裂液到达裂缝顶端，从而达到均匀布酸的目的。

Description

一种免配自生复合酸压裂液及其应用
技术领域
本发明属于压裂液技术领域，具体涉及一种免配自生复合酸压裂液及其应用。
背景技术
我国高温碳酸盐岩储层勘探深度越来越深，多在6000m-8000m，目前正在向万米深井进军，遇到的储层温度越来越高，多数超过160℃，甚至高达230℃。我国碳酸盐岩储层特点是非均质性强、低渗致密、应力高，以往的碳酸盐岩储层改造技术适用于井深7000m以内，温度低于160℃的储层，酸液技术主要包括普通盐酸、缓速盐酸、乳化酸、稠化酸、交联冻胶酸、表面活性剂自转向酸等，并且取得了较好的效果，实施工艺上多采用缓速酸造逢或者聚合物线性胶造逢与这些酸液的组合。随着勘探深度的不断加深、温度的不断升高，已有的酸液技术和使用工艺技术不再适合，无论是工具还是液体，都面临着更大的挑战。在高温深井中，已有的酸液体系反应速度过快，滤失量随之增大，酸液不能到达裂缝前端；同时储层改造的不均匀性加剧，均匀布酸难度显著增大，过快的反应速度导致酸液进入高渗区域，低渗区域得不到有效改造；更高的储层温度导致以往的多种缓速酸对井筒的完整性造成更大的威胁，目前已有的缓蚀剂也很难对管柱起到有效的保护。
自生酸相对于其它酸液而言，具有在常温下为非酸或者弱酸、一定温度下生酸、低腐蚀速率、低酸岩反应速率等优点，是解决高温深井缓速酸化难题的重要途径。自生酸类型包括自生氢氟酸、自生盐酸、自生有机酸以及复合类自生酸等。目前报道的生酸温度通常低于150℃，对于目前的超深超高温井而言，仍然存在一定的局限性。目前，免配压裂液在多个油田得到了应用，并取得了很好的效果，该压裂液添加剂种类仅有2-3种，其中乳液稠化剂可以实现连续施工，能够快速起粘，并且具有良好的粘弹性，通过用量变化实现从滑溜水到携砂液的“无级变速”。为了更好的应用于超高温井储层改造，需要添加交联剂实现更好的耐温耐剪切性能和携砂性能。乳液稠化剂压裂液既不需要提前配液，也不需要连续混配车，大大降低施工作业成本，并且可应用于多种油气藏，具有良好的应用前景和市场价值。
CN113755149A公开了一种自生酸交联压裂液及其应用，包括稠化剂、交联剂、生酸剂、激活剂和水，应用于130℃至150℃的高温碳酸盐岩中。CN106833596A公开了一种可自生成酸的压裂液及其制备方法和应用，该压裂液由10％-40％的有机酯、0.3％-1％的稠化剂、1％-4％的可降解降滤失剂和余量水组成，储层的温度为120℃-160℃。CN111500276A公开了一种高粘低酸岩反应速率的稠化自生酸，包括稠化剂：0.4-0.8％；生酸剂A：10-30％；生酸剂B：1-10％；粘土稳定剂：1-2％；缓蚀剂：2-4％，余量为水。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种免配自生复合酸压裂液及其应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种免配自生复合酸压裂液，所述免配自生复合酸压裂液包括生酸剂、生酸催化剂和免配压裂液；
优选地，所述免配压裂液包括乳液稠化剂、交联剂和破胶剂。
本发明所述免配自生复合酸压裂液不仅具有压裂液的性能，还具有酸液的性能。添加剂种类少，生酸剂单一，通过一定条件水解后的产物不是唯一的盐酸或者有机酸，而是盐酸和有机酸两种类型，更有利于酸岩反应的进行；生酸产物可控；生酸温度高，能够在150℃-200℃条件下生酸；生效效率高：H+浓度高达1.36-4.6mol/L。该压裂液体系可以实现在线免配，简化现场配液流程，根据储层对液体的需求随时改变压裂液配方，既能达到压裂液体积改造的效果，同时还能达到酸化的效果，在储层温度下生成的酸可随着压裂液到达裂缝顶端，从而达到均匀布酸的目的。
优选地，所述免配自生复合酸压裂液以重量份数计包括生酸剂8-24份、生酸催化剂1-5份和免配压裂液71-89份；
所述生酸剂的重量份数可以为8份、10份、16份、20份、21份、22份、23份、24份等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
所述生酸催化剂的重量份数可以为1份、1.5份、2份、3份、4份、5份等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
所述免配压裂液的重量份数可以为71份、72份、74份、76份、78份、86份、88份、89份等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，所述免配压裂液以重量份数计包括乳液稠化剂0.7-1.6份、交联剂0.5-0.8份和破胶剂0.01-0.05份。
所述乳液稠化剂的重量份数可以为0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.2份、1.4份、1.6份等。
所述交联剂的重量份数可以为0.5份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份等。
所述破胶剂的重量份数可以为0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，所述生酸剂包括卤乙酰酸酯、N-卤乙酰氨基酸酯或N-卤乙酰氨基酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述生酸催化剂选自氯化物、溴化物或碘化物中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为溴化物或碘化物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述生酸剂包括氯乙酰酸酯、N-氯乙酰氨基酸酯或N-氯乙酰氨基酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述生酸催化剂选自溴化钠、溴化钾、碘化钠或碘化钾中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述氯乙酰酸酯选自4-氯乙酰乙酸乙酯、2,4-二氯乙酰乙酸乙酯或2-氯乙酰乙酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述N-氯乙酰氨基酸酯选自N-氯乙酰基甘氨酸乙酯、N-氯乙酰基甘氨酸甲酯或N-氯乙酰基甘氨酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述N-氯乙酰氨基酸选自N-氯乙酰基甘氨酸、N-氯乙酰基丙氨酸或N-氯乙酰基赖氨酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述乳液稠化剂的制备原料包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、双烯基疏水单体或白油中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、双烯基疏水单体和白油的组合。
优选地，所述交联剂的制备原料包括氧氯化锆、三乙醇胺、乳酸或乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合；优选为氧氯化锆、三乙醇胺、乳酸和乙二醇酯的组合。
优选地，所述交联剂的包括过硫酸盐、双氧水或淀粉酶中的任意一种；优选为过硫酸盐。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的免配自生复合酸压裂液在碳酸盐岩或砂岩储层改造中的应用。
所述免配自生复合酸压裂液使用温度为120-200℃。
所述免配自生复合酸压裂液使用温度可以为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述免配自生复合酸压裂液不仅具有压裂液的性能，还具有酸液的性能。添加剂种类少，生酸剂单一，通过一定条件水解后的产物不是唯一的盐酸或者有机酸，而是盐酸和有机酸两种类型，更有利于酸岩反应的进行；生酸产物可控；生酸温度高，能够在150℃-200℃条件下生酸；生效效率高：H+浓度高达1.36-4.6mol/L。该压裂液体系可以实现在线免配，简化现场配液流程，根据储层对液体的需求随时改变压裂液配方，既能达到压裂液体积改造的效果，同时还能达到酸化的效果，在储层温度下生成的酸可随着压裂液到达裂缝顶端，从而达到均匀布酸的目的。
附图说明
图1是实施例1中压裂液耐高温耐剪切曲线；
图2是实施例6中压裂液耐高温耐剪切曲线；
图3是实施例6生酸浓度(相对于盐酸的浓度，％)与温度和时间的关系。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂2,4-二氯乙酰乙酸乙酯、生酸催化剂溴化钾和免配压裂液按照9、3、88进行混合，其中免配压裂液包括1.0％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。用该压裂液在150℃下水解3h，在该温度下通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验(用单位体积的自生酸在150℃和岩石比表面积下酸岩反应3h后，岩石所消耗的氢离子物质的量来表征自生酸生酸能力)，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。另用该压裂液进行耐温耐剪切实验。
交联酸性压裂液的黏度受温度影响较大，当温度升至150℃，体系黏度由初始升温时的500Pa·s下降到150mPa·s，在150℃条件下继续剪切时，黏度逐渐降低，120min后基本维持不变，体系黏度约20mPa·s。
实施例2
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂2,4-二氯乙酰乙酸乙酯、生酸催化剂溴化钾和免配压裂液按照16、3、81进行混合，其中免配压裂液包括1.3％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。用该压裂液在170℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
实施例3
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液及制备方法，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂N-氯乙酰丙氨酸、生酸催化剂溴化钾和免配压裂液按照24、2、74进行混合，其中免配压裂液包括1.3％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。用该压裂液在200℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
实施例4
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂N-氯乙酰丙氨酸乙酯、生酸催化剂溴化钾和免配压裂液按照24、2、74进行混合，其中免配压裂液包括1.3％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。用该压裂液在170℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
实施例5
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂N-氯乙酰甘氨酸、生酸催化剂碘化钾和免配压裂液按照24、4、72进行混合，其中免配压裂液包括1.3％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。用该压裂液在170℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
实施例6
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂N-氯乙酰甘氨酸乙酯、生酸催化剂溴化钾和免配压裂液按照40、4、56进行混合，其中免配压裂液包括1.0％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。用该压裂液在180℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
交联酸性压裂液的黏度受温度影响较大，当温度升至180℃，体系黏度由初始升温时的120Pa·s下降到40mPa·s，在180℃条件下继续剪切时，黏度逐渐降低，90min后基本维持不变，体系黏度约20mPa·s。
对比例1
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂2,4-二氯乙酰丙酸丙酯、生酸催化剂溴化钾和免配压裂液按照24、4、72进行混合，其中免配压裂液包括1.3％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。此对比例与实施例6的区别在于生酸剂不同，其它保持不变。用该压裂液在180℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
对比例2
本实施例提供了一种免配自生复合酸压裂液及制备方法，其是由以下方法制备得到：
按质量份数计，将生酸剂N-氯乙酰基甘氨酸丙酯、生酸催化剂溴化锌和免配压裂液按照24、4、72进行混合，其中免配压裂液包括1.3％稠化剂、0.6％交联剂和余量水，得到免配自生复合酸压裂液。此对比例与实施例6的区别在于生酸剂和生酸催化剂均不同，其它保持不变。用该压裂液在200℃下水解3h，通过自生酸水解后压裂液与碳酸盐岩的反应实验，计算其所产生的氢离子摩尔浓度。
实施例1-6、对比例1-2的氢离子摩尔浓度如表1所示。
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述免配自生复合酸压裂液包括生酸剂、生酸催化剂和免配压裂液；
所述免配压裂液包括乳液稠化剂、交联剂和破胶剂；
所述免配自生复合酸压裂液以重量份数计包括生酸剂8-24份、生酸催化剂1-5份和免配压裂液71-89份；
所述生酸剂包括氯乙酰酸酯、N-氯乙酰氨基酸酯或N-氯乙酰氨基酸中的任意一种或至少两种的组合；
所述氯乙酰酸酯选自4-氯乙酰乙酸乙酯、2,4-二氯乙酰乙酸乙酯或2-氯乙酰乙酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
所述N-氯乙酰氨基酸酯选自N-氯乙酰基甘氨酸乙酯和/或N-氯乙酰基甘氨酸甲酯；
所述N-氯乙酰氨基酸选自N-氯乙酰基甘氨酸、N-氯乙酰基丙氨酸或N-氯乙酰基赖氨酸中的任意一种或至少两种的组合；
所述生酸催化剂选自溴化钠、溴化钾、碘化钠或碘化钾中的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的免配自生复合酸压裂液，所述免配压裂液以重量份数计包括乳液稠化剂0.7-1.6份、交联剂0.5-0.8份和破胶剂0.01-0.05份。
3.根据权利要求1所述的免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述乳液稠化剂的制备原料包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、双烯基疏水单体或白油中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述乳液稠化剂的制备原料为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、双烯基疏水单体和白油的组合。
5.根据权利要求1所述的免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述交联剂的制备原料包括氧氯化锆、三乙醇胺、乳酸或乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求5所述的免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述交联剂的制备原料为氧氯化锆、三乙醇胺、乳酸和乙二醇酯的组合。
7.根据权利要求1所述的免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述破胶剂包括过硫酸盐、双氧水或淀粉酶中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的免配自生复合酸压裂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸盐。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的免配自生复合酸压裂液在碳酸盐岩储层或砂岩储层改造中的应用。
10.根据权利要求9所述的免配自生复合酸压裂液在碳酸盐岩或砂岩储层改造中的应用，其特征在于，所述免配自生复合酸压裂液使用温度为120-200℃。
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