一种CO2压裂液及其制备方法

本发明涉及石油开采中的水力压裂领域，具体的说涉及一种co2压裂液其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、非常规油气是指采用传统开采技术通常不能获得经济产量的油气矿藏，其储层物性普遍较差，一般孔隙度小于10％，渗透率小于1md。我国非常规油气资源非常丰富，已成为全球第二大非常规油气资源开发利用地区，开发潜力巨大。非常规油气若采用常规水基压裂，面临着水资源用量巨大、地层伤害高、增产效果难达预期等问题。co2压裂是指采用液体co2部分或者全部替代水基压裂液，作为压裂液进行储层改造的工艺技术。该技术充分利用co2自身的物理化学特性，具有无水相、无残渣、良好的增能作用、流动性强、降低原油黏度和置换吸附甲烷等特点，从而避免水敏和水锁污染，减少储层伤害，沟通储层，促进返排，利于原油开采和提高增产的效果。但是，常规co2压裂普遍采用干法压裂和超临界co2压裂，其普遍存在如下问题：①黏度低，携砂及降滤失能力差；②施工压力高，难以有效造缝；③采用专用密闭混砂设备，加砂规模受限。由此导致如下不可避免的后果：①液体co2增稠性、携砂性欠佳，无法达到理想的增产效果；②压裂设备成本、材料成本和施工成本等均过高，无法大规模推广应用。

2、因此，针对非常规储层，提供一种增稠效果好、配方简单、对储层伤害小的高性能co2压裂液体系是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种co2压裂液及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种co2压裂液，其特征在于，包括以下重量分数原料：表面活性剂0.5-2.5wt％，助表面活性剂0.3-1.5wt％，co2增稠剂1.0-5.0wt％，清水15-30wt％，余量为co2。

4、本发明的方案具有极低水相、低残渣、良好的增能作用、流动性强、降低原油黏度和置换吸附甲烷等特点，有效避免水敏和水锁污染，减少储层伤害，沟通储层，促进返排，利于原油开采和提高增产的效果。

5、本发明上述系中的表面活性剂和助表面活性剂两者协同作用稳定co2-水界面，形成稳定的气包水乳液。形成的乳液有两项功能，其一：因为在co2中存在水相小液滴，使得整个体系的粘度得到提升，有利于支撑剂在co2压裂液中悬浮，提高加砂浓度；其二：本发明所用的co2增粘剂是两亲性物质，亲水部分能溶解于小液滴中，而疏水部分在co2中，小液滴能同时溶解多个co2增粘剂分子，此时小液滴起到了桥联co2增稠剂分子的作用，使得co2压裂液体系中的co2增稠剂能互相连接在一起，大幅度增加压裂液粘度，有利于co2压裂液携带支撑剂进入深部裂缝，克服了纯co2压裂液携砂能力差的问题。

6、进一步，所述表面活性剂为双(4h，4h，5h，5h五氟戊基)-2-磺基琥珀酸钠、(4h、4h、5h、5h，5h-五氟戊基-2,2-二甲基-1-丙基)-2-磺基丙酸钠、四氟辛酸钠、全氟聚醚碳酸铵中的任意一种或多种混合。

7、采用上述进一步方案的有益效果在于：所述表面活性剂与co2具有良好的相互作用，在可视化高温高压反应釜高速搅拌下，水相分散在co2中，表面活性剂吸附在水-co2界面，降低界面能，从而使分散的水相不易再聚集在一起。

8、进一步，所述助表面活性剂为聚乙烯醇、乙醇、琥珀酸二幸酯磺酸钠中的任意一种或多种混合。

9、采用上述进一步方案的有益效果在于：助表面活性剂能增加表面活性剂在co2中的溶解的，使得表面活性剂更容易吸附在co2-水表面；此外，在未加入助表面活性剂时，由表面活性剂稳定的乳液液滴通常呈现柱状，而加入助表面活性剂后，在助表面活性剂和表面活性剂的协同作用下，乳液液滴从柱状变为球状。与柱状液滴相比，球状液滴的表面积更小，具有更小的表面能，因此球状液滴更为稳定，即形成的乳状液更稳定，压裂液抗干扰能力更强。

10、进一步，所述co2增稠剂为聚1-1-二氢全氟辛烯丙烯酸酯、聚乙烯亚胺、聚全氟癸基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷。

11、采用上述进一步方案的有益效果在于：所述co2增稠剂由亲水部分和亲co2部分组成，由于亲co2部分链长长，因此很容易发生纠缠，这样就会使得体系的粘度增大，而亲水部分则溶解于乳液体中，一个液滴能溶解多个co2增稠剂分子，因此，乳液滴就起到了联结作用，将多个co2增稠剂分子连接在一起，形成网状结构，进一步增大co2压裂液的粘度。

12、本发明还提供了上述co2压裂液的制备方法，包括以下步骤；

13、(1)按照上述重量分数称取各原料；

14、(2)将表面活性剂、助表面活性剂、co2增稠剂加入至水中并搅拌，得到混合液；

15、(3)以3-6l/min的速度向可视化高温高压反应釜内通入co2，以排除可视化高温高压反应釜中的空气，然后将混合液转移至可视化高温高压反应釜内；

16、(4)将可视化高温高压反应釜升温至5-80℃，然后通入预备的co2，开启搅拌器以6000-8000的转速搅拌5-10min，得到co2压裂液。

17、本发明的有益效果在于：

18、1)本发明提供的co2压裂液用水量极少，有效避免水敏和水锁污染，同时还兼具良好的携砂性能。

19、2)本发明提供的co2压裂液中的表面活性剂能稳定co2中的水相，形成乳液，形成的乳液有两项功能，其一：因为在co2中存在水相小液滴，使得整个体系的粘度得到提升，有利于支撑剂在co2压裂液中悬浮，提高加砂浓度；其二：本发明所用的co2增粘剂是两亲性物质，亲水部分能溶解于小液滴中，而疏水部分在co2中，小液滴能同时溶解多个co2增粘剂分子，此时小液滴起到了桥联co2增稠剂分子的作用，使得co2压裂液体系中的co2增稠剂能互相连接在一起，大幅度增加压裂液粘度，有利于co2压裂液携带支撑剂进入深部裂缝，克服了纯co2压裂液携砂能力差的问题。

20、3)本发明提供的co2压裂液中的助表面活性剂能增加表面活性剂在co2中的溶解的，使得表面活性剂更容易吸附在co2-水表面；此外，加入助表面活性剂后，在助表面活性剂和表面活性剂的协同作用下，液滴从柱状向球状转变。与柱状液滴相比，球状液滴的表面积更小，具有更小的表面能，因此球状液滴更为稳定，即形成的乳状液更稳定。

21、4)本发明提供的co2压裂液中的co2增稠剂由亲水部分和亲co2部分组成，由于亲co2部分链长长，因此很容易发生纠缠，这样就会使得体系的粘度增大，而亲水部分则溶解于乳液体中，一个液滴能溶解多个co2增稠剂分子，因此，乳液滴就起到了联结作用，将多个co2增稠剂分子连接在一起，形成网状结构，进一步增大co2压裂液的粘度。

22、5)本发明提供的增稠剂是一种低分子量的聚合物，由于分子量较低，不容易在孔隙中滞留，大大减小了对储层的伤害，在低渗致密储层中具有非常优良的适用性。

23、6)本发明提供的co2压裂液制备方法简单，只需要将各原料混合搅拌即可，在现场具有很好的适应性。

24、7)本发明中由于co2溶于水后呈现酸性，能有效的稳定粘土，从而阻止了粘土分散运移造成的储层损害。