本發(fā)明涉及一種壓裂液及其制備方法與應用，具體而言涉及一種具有驅油功能的驅油壓裂液及其制備方法與應用，屬于油氣田開發(fā)技術領域。

背景技術：

以致密油、頁巖氣為代表的非常規(guī)儲層改造的不斷深入，大規(guī)模體積改造技術已經(jīng)成為這些儲層經(jīng)濟開發(fā)的有效技術手段，因此壓裂改造技術已經(jīng)成為油氣田開發(fā)的一項重要增產(chǎn)措施，而作為壓裂改造的工作液，低傷害高效能壓裂液已經(jīng)成為壓裂液研究的熱門及發(fā)展趨勢。同時致密油、頁巖氣等非常規(guī)儲層大規(guī)模體積改造過程中，由于壓裂規(guī)模大，縫網(wǎng)面積巨大，可達上百萬平方米，大量液體滯留裂縫網(wǎng)絡空間和裂縫表面，因此導致壓后返排率低。受到儲層粘土含量和類型、壓裂規(guī)模、縫網(wǎng)面積、地層能量、壓裂、返排工藝、作業(yè)時間等多因素綜合影響結果，目前返排率和返排難度大是不能改變的事實，大量壓裂液滯留儲層，這對于水敏儲層，滯留在儲層內的壓裂液會導致儲層傷害，降低壓后增產(chǎn)效果。本領域亟需開發(fā)一種新型壓裂液以解決上述技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種驅油壓裂液，其是以一種新的理念解決上述技術問題。

本發(fā)明的再一目的在于提供所述驅油壓裂液的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述驅油壓裂液的應用。

為此，一方面，本發(fā)明提供一種驅油壓裂液，以其總重量為100％計，其包括：

0.3～10％的表面活性劑；

0～0.5％的疏水締合聚合物；

0.1～0.2％的破膠劑；以及

余量的水；

所述的表面活性劑選自氧化胺類表面活性劑和/或甜菜堿類表面活性劑；

所述破膠劑選自乙二醇單丁醚和/或亞甲基二萘磺酸鈉。

本發(fā)明所述驅油壓裂液對與常規(guī)壓裂液不同，不僅可以作為壓裂液造縫攜砂，壓后破膠液在儲層裂縫壁面和孔隙基質內具有驅油置換的作用，可將油層內的油氣置換出來，具有提高壓后采收率的作用，無需返排，既解決了目前壓裂液返排率、返排難的技術問題，又實現(xiàn)了良好的驅油效果，具有重要的實際應用價值。

本發(fā)明所述的驅油壓裂液中含有氧化胺類表面活性劑和/或甜菜堿類表面活性劑，當其水溶液濃度在0.3～10％時，優(yōu)選0.5～7％，其能夠形成多鏈大分子膠束，形成一種粘彈性體系，在壓裂施工過程中該粘彈性體系可以起到造縫攜砂的作用。在壓裂過后，在本發(fā)明特定破膠劑的作用下，地層中的驅油壓裂液被破膠產(chǎn)生壓裂液破膠液，粘度降低，破膠液中含有大量單分子表面活性劑，其附著在裂縫空間和裂縫巖心表面，其表面活性劑具有驅油效果，可對裂縫網(wǎng)絡空間、裂縫表面及近裂縫基質地帶的原油具有置換作用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明所述的驅油壓裂液中，所述的氧化胺類表面活性劑結構為

其中，R₁、R₂、R₃各自獨立的為烷基或CH₃(CH₂)_m-C(＝O)-NH-(CH₂)_n-，該烷基是指直鏈或支鏈的飽和脂肪族烴基團，其主鏈包括1至30個碳原子，優(yōu)選為10至30個碳原子，進一步優(yōu)選為18至24個碳原子；

烷基的實例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己烷基、正庚烷基、正辛烷基、正壬烷基、正葵烷基、正十一烷基～正三十烷基、異十一烷基～異三十烷基；

所述烷基可以是取代的或未取代的，當被取代時，取代基可以在任何可使用的連接點上被取代，取代基優(yōu)選烷基、環(huán)烷基、烷氧基、芳基、雜芳基、雜環(huán)基、羥基、氨基等；

所述的m、n各自獨立的為1～30之間的整數(shù)；優(yōu)選地m為10～30之間的整數(shù)，n為1～10之間的整數(shù)；更優(yōu)選地m為18～24之間的整數(shù)，n為1～5之間的整數(shù)。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，所述的氧化胺類表面活性劑包括烷基氧化胺和/或烷基酰胺丙基氧化胺。所述烷基氧化胺是指，R₁、R₂、R₃中均為烷基；所述烷基酰胺丙基氧化胺是指R₁、R₂、R₃中至少一個為CH₃(CH₂)_m-C(＝O)-NH-(CH₂)₃—。作為氧化胺表面活性劑的示例，其可以包括：十八烷基二羥乙基氧化胺、十四烷基二羥乙基氧化胺、十二烷基二羥乙基氧化胺和月桂酰胺丙基氧化胺中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明所述的驅油壓裂液中，所述的甜菜堿類表面活性劑是指疏水性長鏈分子的一端含有可電離成陽離子以及陰離子的一類兩性表面活性劑；其中所述的陽離子通常為季銨鹽，所述的陰離子通常為羧基、磺酸基或磷酸基中的一種或幾種。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，所述甜菜堿類表面活性劑為烷基甜菜堿類表面活性劑，該烷基甜菜堿類表面活性劑中所述的疏水性長鏈分子為長鏈烷基，所述的長鏈烷基的主鏈為10至30個碳原子，優(yōu)選為18至24個碳原子。作為烷基甜菜堿類表面活性劑的示例，其可以包括：十八烷基二羥乙基甜菜堿和/或十二烷基二羥乙基甜菜堿。

在本發(fā)明的另一些具體實施方式中，所述甜菜堿類表面活性劑為烷基酰胺基烷基甜菜堿表面活性劑，該烷基酰胺基烷基甜菜堿表面活性劑中所的疏水性長鏈分子為CH₃(CH₂)_m-C(＝O)-NH-(CH₂)_n-，m為10～30之間的整數(shù)，n為1～10之間的整數(shù)；優(yōu)選m為18～24之間的整數(shù)，n為1～5之間的整數(shù)。作為烷基酰胺基烷基甜菜堿類表面活性劑的示例，其可以包括：椰油酰胺丙基甜菜堿和/或月桂酰胺基丙基甜菜堿。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明所述的驅油壓裂液中，所述的疏水性締合聚合物是指在聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團的水溶性聚合物。疏水性締合聚合物可包括疏水性聚丙烯酰胺，優(yōu)選地，所述的疏水締合聚合物的粘均分子量5000～5000000。當所述的驅油壓裂液中采用了疏水性締合聚合物時，其可與驅油壓裂液中的表面活性劑物理相互作用，進一步增加粘度，此外，線性合成高分子沒有殘渣，對地層不會產(chǎn)生傷害。作為疏水性聚丙烯酰胺的示例，其可以包括：四川光亞聚合物化工有限公司的GRF系列疏水性聚丙烯酰胺類聚合物。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明所述的驅油壓裂液中，所述的破膠劑是指能夠在一定溫度以及一段時間內將本發(fā)明的壓裂液的粘度降低的物質，破膠后的物質本發(fā)明稱為壓裂液破膠液。本發(fā)明通過破膠劑的選擇實現(xiàn)了所述驅油壓裂液既可作為壓裂液又可使壓裂破膠液形成驅油劑。

本發(fā)明所述的驅油壓裂液適用于對儲層的改造，當將上述壓裂液的攜砂液注入地層后，可以不返排本發(fā)明的壓裂液，在地層環(huán)境條件下，留置地層的壓裂液在破膠劑的作用下生成壓裂液破膠液，實現(xiàn)驅油作用，即同時實現(xiàn)壓裂改造與驅油改造。本發(fā)明的驅油壓裂液，特別適用于以致密油、頁巖氣為代表的非常規(guī)儲層的大體積改造，如上文所述當采用壓裂技術對該類非常規(guī)儲層進行體積改造時，大量壓裂液滯留裂縫網(wǎng)絡空間和裂縫表面，返排率低，當使用本發(fā)明的驅油壓裂液時，壓裂液無需返排，并同時實現(xiàn)了提高壓后增產(chǎn)的效果，提高儲層動用程度。因此，本發(fā)明提供了所述的驅油壓裂液在開采儲層油氣中的應用，所述應用為首先將所述驅油壓裂液作為壓裂液對儲層進行壓裂改造，然后不返排，直接將該壓裂液破膠后的破膠液作為驅油劑對儲層進行驅油。尤其是對致密油儲層、頁巖氣儲層。

當使用本發(fā)明的驅油壓裂液時，可將所述的驅油壓裂液中按配比混合攪拌均勻，并加入所需的砂石后，注入地層。具體地，制備所述驅油壓裂液的方法可包括如下步驟：選擇性的制備疏水締合聚合物水溶液；將表面活性劑加入到水中或疏水締合聚合物水溶液中，加入破膠劑，攪拌均勻。更具體地，其中，所述的疏水締合聚合物水溶液的制備可按如下方法：常溫下按配比將疏水締合聚合物均勻的分散在水中，溫度為10～30℃條件下攪拌，將疏水締合聚合物在溫度為室溫(20～30℃)或水浴中靜置。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種驅油壓裂液及其制備方法與應用，本發(fā)明采用的表面活性劑在水中能夠形成膠束，形成的壓裂液體系具有較好的粘彈性，當使用疏水締合聚合物時，可進一步增強體系粘度，這種驅油壓裂液能夠滿足壓裂過程中造縫攜砂的性能要求，同時壓裂液破膠液中含有大量單分子表面活性劑，使得破膠液具有較高的表面活性，具有驅油效果，無需返排，既解決了目前壓裂液返排率、返排難的技術問題，又實現(xiàn)了良好的驅油效果，具有重要的實際應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1制備得到的驅油壓裂液的耐溫耐剪切性能測試結果圖。

圖2為實施例3制備得到的驅油壓裂液的耐溫耐剪切性能測試結果圖。

圖3為對比例1制備得到的驅油壓裂液的耐溫耐剪切性能測試結果圖。

圖4為實施例4制備得到的驅油壓裂液的破膠液的驅油效果圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結合具體實例對本發(fā)明的技術方案進行以下詳細說明，應理解這些實例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

本實施例提供一種驅油壓裂液，以其總重量為100％計，其包括：6％的十八烷基二羥乙基氧化胺、0.1％的亞甲基二奈磺酸鈉及余量的水。

本實施例的驅油壓裂液可按如下方法制備：按上述比例室溫條件下將十八烷基二羥乙基氧化胺加入到水中，室溫條件下攪4min，然后向其中加入亞甲基二奈磺酸鈉破膠劑，即可得到驅油壓裂液。

對實施例1制備得到的驅油壓裂液進行壓裂性能測試：采用RS6000流變儀測試本實施例的驅油壓裂液的耐溫耐剪切性能，測試溫度為90℃，剪切速率為170s^-1條件下剪切103分鐘，其結果如圖1(圖中Eta表示粘度)所示。從圖1中可以看出實施例1制備得到的驅油壓裂液粘度能夠保持在100mPa·s以上，有較好的耐溫耐剪切性能。

實施例2

本實施例提供一種驅油壓裂液，以其總重量為100％計，其包括：3.2％的十二烷基二羥乙基甜菜堿、0.1％的GRF-1H(HMPAM，四川光亞聚合物化工有限公司)、0.15％的亞甲基二萘磺酸鈉及余量的水。

本實施例的驅油壓裂液可按如下方法制備：常溫下按配比將GRF-1H均勻的分散在水中，在溫度為25℃條件下攪拌15min后，將GRF-1H溶液在溫度為30℃水浴中靜置4h；按比例將十二烷基二羥乙基甜菜堿加入到GRF-1H溶液(HMPAM溶液)中，然后按比例加入破膠劑亞甲基二萘磺酸鈉，即可得到驅油壓裂液。

按照SY/T5107-2005《水基壓裂液性能評價方法》檢測標準對本實施例提供的驅油壓裂液性能進行檢測壓裂液耐溫耐剪切性能，測試壓裂液在溫度為100℃粘度保持率為95.8％。

實施例3

本實施例提供一種驅油壓裂液，以其總重量為100％計，其包括：2.5％的十二烷基二羥乙基甜菜堿、0.4％的GRF-1H(HMPAM，四川光亞聚合物化工有限公司)、0.18％的乙二醇單丁醚及余量的水。

本實施例的驅油壓裂液可按如下方法制備：常溫下按配比將GRF-1H均勻的分散在水中，在溫度為25℃條件下攪拌15min后，將GRF-1H溶液在溫度為30℃水浴中靜置4h；按比例將十二烷基二羥乙基甜菜堿加入到GRF-1H溶液中(HMPAM溶液，疏水締合高分子溶液)中，然后按比例加入破膠劑乙二醇單丁醚，即可得到驅油壓裂液。

對實施例3制備得到的驅油壓裂液進行壓裂性能測試：采用RS6000流變儀測試本實施例的驅油壓裂液的耐溫耐剪切性能，測試溫度為90℃，剪切速率為170s^-1條件下剪切90分鐘，其結果如圖2所示。從圖2中可以看出實施例3制備得到的驅油壓裂液粘度能夠保持在80mPa·s以上，具有較好的耐溫耐剪切性能。

對比例1

本對比例1提供一種驅油壓裂液，以其總重量為100％計，其包括：3.2％的十二烷基二羥乙基甜菜堿、0.1％的GRF-1H(HMPAM，四川光亞聚合物化工有限公司)、0.15％的過硫酸銨及余量的水。

本實施例的驅油壓裂液可按如下方法制備：常溫下按配比將GRF-1H均勻的分散在水中，在溫度為25℃條件下攪拌15min后，將GRF-1H溶液在溫度為30℃水浴中靜置4h；按比例將十二烷基二羥乙基甜菜堿加入到GRF-1H溶液(HMPAM溶液)中，然后按比例加入破膠劑過硫酸銨，即可得到驅油壓裂液。

對比例1制備得到的驅油壓裂液進行壓裂性能測試：采用RS6000流變儀測試本實施例的驅油壓裂液的耐溫耐剪切性能，測試溫度為90℃，剪切速率為170s^-1條件下剪切90分鐘，其結果如圖2所示。從圖3中可以看出對比例1制備得到的驅油壓裂液粘度僅能夠保持在50mPa·s以上。

實施例4

將實施例3中壓裂液破膠液進行水驅油實驗，具體實驗方法如下：

(1)先將巖心分別用水、油進行飽和處理(模擬地層條件下含油水分布)；

(2)核磁共振可動油測試方法測試油水分布狀態(tài)；

(3)水驅替飽和巖心，計算水驅油采出程度；

(4)核磁共振可動油測試方法測試油水分布狀態(tài)；

(5)驅油壓裂液破膠液驅替，計算采出程度；

(6)核磁共振可動油測試方法測試巖心內油水分布狀態(tài)。

其中，核磁共振可動油測試方法測試油水分布圖見圖4(圖中237.1#是巖心編號)；人造巖心參數(shù)、水驅油采出程度以及壓裂液破膠液驅采出程度如表1所示：

表1

從表1及圖4可以看出加入驅油壓裂液破膠液不同于常規(guī)的水，在水已經(jīng)達到飽和驅油效果的同時，進一步注入驅油壓裂液破膠液可進一步驅替巖心內部的原油，比普通水更具有表面活性，可以進一步提高驅油效率達到48.86％，比水的采出程度高出12.08％，具有顯著的驅油掃油的效果。

實施例5

按照SY/T5107-2005《水基壓裂液性能評價方法》檢測標準對本實施例1～3和對比例1的壓裂液破膠液進行表界面張力測試，采用并與水、常規(guī)表面活性劑驅油劑進行對比，其結果如表2所示：

表2

已有的研究認為，儲層內的工作液在低的表界面張力有利于儲層孔隙及裂縫空間中賦存的油氣從儲層中產(chǎn)出，這一性能可提高油氣采收率，從表2中可以看出，驅油壓裂液體系與常規(guī)瓜膠壓裂液具有同樣的增粘攜砂效果的同時，破膠液比常規(guī)壓裂液破膠液具有明顯的降低油水界面張力的作用，另外相比于常規(guī)油田用的十六烷基磺酸鈉驅油劑溶液和十二烷基苯磺酸鈉驅油劑溶液，3種配方的驅油壓裂液破膠液也同樣具有強的降低油水界面張力的作用，低的界面張力有利于油水產(chǎn)出，提高采收率。

實施例6

實施例3體系在吐哈油田、新疆油田以及長慶油田致密油井儲層改造現(xiàn)場應用6井次，均取得了較好的改造效果，增產(chǎn)倍數(shù)均超過2倍，其中該體系應用于吐哈蘆X井(致密油井)大規(guī)模水平井體積改造技術，該井儲層滲透率0.5mD，壓前無產(chǎn)量，經(jīng)過水平井體積改造后，壓后日產(chǎn)油64.8t；較采用常規(guī)壓裂工藝及壓裂液技術的臨井平均產(chǎn)量增加7～10倍。說明壓裂液具有好的增產(chǎn)效果。