一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及石油天然气工程开采技术领域，为解决传统暂堵转向压裂液返排困难、对地层伤害大的问题，提供了一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液及其制备方法、应用，所述基于动态共价键的暂堵转向压裂液，由以下重量百分含量的组分制成：双烯体1～5％，亲双烯体0.5～3％，乙酸水溶液余量，各组分总和为100％。本发明专利技术的暂堵转向压裂液可有效避免常规高分子凝胶所涉及到的残渣问题，整个注入过程是注入液体，避免了加砂压裂发生砂堵的可能性，有效降低施工成本、施工风险和安全隐患，制备过程无需添加催化剂，条件温和，副反应少，具有很强的可设计性。

A kind of temporary plugging steering fracturing fluid based on dynamic covalent bond and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液及其制备方法、应用
本专利技术涉及石油天然气工程开采
，尤其涉及一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液及其制备方法、应用。
技术介绍
我国低渗透油气田所占的比例越来越大，主要油气田己进入中、高含水期的开发阶段，高产稳产的难度越来越大，暂堵转向压裂作为老油气田综合治理、控水稳油的重要组成部分，所面临的任务更重，急需以技术进步来扭转我国重复压裂成功率低、增产量低、有效期短、科研落后于现场施工等被动局面。对于处于高含水期开采阶段的井，由于老裂缝控制的原油已接近全部采出，必须实施压开新缝的暂堵转向重复压裂，才能有效开采出老裂缝控制区以外的油气，提高油气产量和油气田最终采收率。聚合物型暂堵剂分为地下交联型和地面一次交联型。地下交联型暂堵凝胶存在的问题是小剂量达不到所需压力，大剂量对地层造成新的伤害，虽可形成滤饼，但地下反应不稳定，达不到所需强度。地面一次交联的暂堵剂存在的问题是黏度大、强度大，在地下很难形成滤饼，封堵效果不好，压裂液滤失量大。例如，水基暂堵剂稠化剂目前主要以天然植物胶和纤维素为主。天然植物胶存在的问题是水不溶物含量高，对底层及制成裂缝伤害大，破胶困难；纤维素的问题是摩阻高、高温稳定性差，无法用于深部储层，目前所用纤维表面能低，分子链上缺少活性官能团，表面疏水，在压裂液中不容易分散，与支撑剂之间的物理化学粘结力较差等，这制约了纤维作为压裂暂堵剂的应用。此外，现有暂堵剂大都存在滤失量大，成胶、破胶时间不可控制，解堵困难或是解堵工艺复杂等一系列影响施工效率和开采进度的问题。中国专利文献上公开了“无水有机暂堵转向压裂的压裂液配制方法”，其申请公布号为CN105176510A，该专利技术的压裂液由胶凝剂BPG-1，络合铁活化剂BPG-2，温度稳定剂BPG-3和烷基烃类基液配制而成，制得的压裂液抗温抗剪切性能好，无需破胶，返排率高，地层伤害小，可回收利用，环保。但是，该专利技术的压裂液体系可调性差，无法适应于不同的环境使用条件。
技术实现思路
本专利技术为了克服传统暂堵转向压裂液返排困难、对地层伤害大的问题，提供了一种返排率高、对地层无伤害、具有大范围可调性，能够适应不同的环境使用条件的基于动态共价键的暂堵转向压裂液。本专利技术还提供了一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液的制备方法，该方法无需添加催化剂，条件温和，副反应少，具有很强的可设计性。本专利技术还提供了一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液在石油天然气开采领域中的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，由以下重量百分含量的组分制成：双烯体1～5％，亲双烯体0.5～3％，乙酸水溶液余量，各组分总和为100％。本专利技术的暂堵转向压裂液可逆断裂和形成的化学键，是一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其实质为基于Diels-Alder反应的水凝胶，通过改变各组分的摩尔比，或者改变其中的任何一种成分，就能改变整个凝胶的性能，体系具有大范围可调性，使其能适应不同的环境使用条件。本专利技术的新型转向压裂液体系，其在常温条件下为液体，在地层加温条件下形成热可逆凝胶，暂堵裂缝；施工结束后，随着地层温度升高，可根据现场要求动态控制解堵。可有效避免常规高分子凝胶所涉及到的残渣问题。在理论方面可从根本上改变目前基于携砂的水力压裂理论，在实施工艺方面可从根本上改变目前的常规压裂工艺。由于不需要支撑剂，整个注入过程是注入液体，避免了加砂压裂发生砂堵的可能性，有效降低施工成本、施工风险和安全隐患，并能有效解决低渗透油气藏压后普遍存在的返排困难和缝内压裂液伤害等问题。作为优选，所述乙酸水溶液的浓度为0～10wt％。乙酸在本专利技术转向压裂液体系中的作用之一是促进功能组分的溶解，作用之二是作为路易斯酸，通过络合作用催化反应的进行，当乙酸浓度过高，会导致pH变化较大，反应不能进行。作为优选，所述双烯体为呋喃修饰壳聚糖或呋喃修饰聚醚胺。壳聚糖(CS)是一种线性聚阳离子多糖，在自然界中分布广泛，其储量仅次于纤维素。由于壳聚糖具有优异的生物相容性、生物可降解性、环境友好性等特点，在组织工程、药物控释和基因传递等方面都有着重要的应用。聚乙二醇、聚醚胺等聚合物具有良好的环境友好性。本专利技术选用呋喃修饰壳聚糖或呋喃修饰聚醚胺作为双烯体的有益效果为材料都有可降解性，对环境污染小，呋喃环已经是成功商业化的双烯体。作为优选，所述呋喃修饰壳聚糖具有如下的结构通式：式中，X为呋喃环的取代度，X＝0.1～0.6。作为优选，所述呋喃修饰聚醚胺具有如下的结构通式：式中，n＝5～9。作为优选，所述亲双烯体选自如下结构式所示的物质中的任意一种：式中，R1为聚乙二醇；所述聚乙二醇的分子量为200～2000；限定分子量在该范围是结合亲双烯体收率和溶解性考虑，分子量过小体系不易成胶，分子量过大亲双烯体收率低和溶解性较差。R2为聚醚胺；所述聚醚胺的分子量为230～400；限定分子量在该范围是由于商业化的聚醚胺分子量可选限制。R3为壳聚糖或壳寡糖；限定分子量在该范围是基于溶解性考虑和成胶暂堵性能考虑，分子量过大会导致双烯体和亲双烯体收率低和溶解性较差，分子量过小会导致成胶性能不佳或不能成胶。R4为聚乙烯醇；所述聚乙烯醇的分子量为16000～35000，限定分子量在该范围是基于产物收率考虑、溶解性及成胶性能考虑，分子量过大溶解性很差，分子量过小取代度不可控且成胶性能差。一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液的制备方法，按照上述配比，将双烯体和亲双烯体加入到乙酸水溶液中，加热反应形成水凝胶，即得到基于动态共价键的暂堵转向压裂液。本专利技术的暂堵转向压裂液的制备方法是基于Diels-Alder反应，是一种温度可逆共价化合反应，无需添加催化剂，条件温和，副反应少，具有很强的可设计性。作为优选，所述基于动态共价键的暂堵转向压裂液的制备方法中，凝胶化过程测试的方法是：倒置试管法：将各组分按上述比例混合配成水溶液，加热反应促进形成凝胶，如果将试管倒置，管口向下，此时样品不流动且为均相态，则认为凝胶形成。作为优选，加热温度控制在30～80℃。加热温度过高会导致成胶时间不可控且胶体性能较差，加热温度过低会导致成胶时间延长或不能成胶。作为优选，所述双烯体和亲双烯体的官能团比为1:(0.3～1)。所述官能团比是指呋喃环与醋酸酐中碳碳双键的比。一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液在石油天然气开采领域中的应用。因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术的基于动态共价键的暂堵转向压裂液可有效避免常规高分子凝胶所涉及到的残渣问题，整个注入过程是注入液体，避免了加砂压裂发生砂堵的可能性，有效降低施工成本、施工风险和安全隐患，并能有效解决低渗透油气藏压后普遍存在的返排困难和缝内压裂液伤害等问题；(2)制备过程无需添加催化剂，条件温和，副反应少，具有很强的可设计性；(3)本专利技术的新型转向压裂液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，由以下重量百分含量的组分制成：双烯体1～5％，亲双烯体0.5～3％，乙酸水溶液余量，各组分总和为100％。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，由以下重量百分含量的组分制成：双烯体1～5％，亲双烯体0.5～3％，乙酸水溶液余量，各组分总和为100％。


2.根据权利要求1所述的一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，所述乙酸水溶液的浓度为0～10wt％。


3.根据权利要求1所述的一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，所述双烯体为呋喃修饰壳聚糖或呋喃修饰聚醚胺。


4.根据权利要求3所述的一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，，所述呋喃修饰壳聚糖具有如下的结构通式：



式中，X为呋喃环的取代度，X＝0.1～0.6。


5.根据权利要求3所述的一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，所述呋喃修饰聚醚胺具有如下的结构通式：



式中，n＝5～9。


6.根据权利要求1所述的一种基于动态共价键的暂堵转向压裂液，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜光焰，彭远元，张艺芬，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33