[发明专利]一种液态及超临界二氧化碳的增粘体系

说明书

本发明公开了一种液态及超临界二氧化碳的增粘体系，该增粘体系包括增粘剂、表面活性剂、有机溶剂和减阻剂；所述增粘剂是带有氨基、醚基或烷氧基中的至少一种基团的长链脂肪酸或聚酯，或者是由氨基、聚醚、丙烯酸、芳基、烷基其中一种基团改性的聚硅氧烷；该增粘剂的重均分子量为3000‑100000。本发明的增粘体系采用增粘剂聚合物、表面活性剂、有机溶剂和减阻剂进行复配使用，能有效提高二氧化碳体系的粘度15～120倍，同时有效降低体系阻力系数，不同流速下可降低5～22％。

技术领域

本发明属于石油天然气开发、增产用化学品领域，具体涉及到一种液态及超临界二氧化碳增粘体系。

背景技术

无水压裂技术是采用非水基液作为压裂介质进行岩石压裂、实现油气开发或者增产。液态二氧化碳(LCO₂)和超临界二氧化碳(scCO₂)无水压裂技术以其增产效果好，对储层无伤害和对水资源的保护等常规压裂无可比拟的技术优势，在可预见的未来会逐渐成为非常规油气开采的核心技术。该技术是将天然沙粒、树脂涂敷砂或高强度陶瓷等支撑剂和LCO₂一同注入储层，完成造缝、携砂、顶替等过程。其中，scCO₂压裂体系在井筒中就可达到超临界态。CO₂还可与储层中的水反应生成碳酸，能有效减少粘土矿物膨胀，解除裂缝堵塞，增加储层溶解气驱的能量，最终达到增产的目的。由于流体中不含任何水相，基本没有固相残渣，不仅不会对储层造成伤害，还能增强压后返排效率，从而提高压裂效果。

目前国内外CO₂无水压裂的研究现状距其广泛应用尚有相当差距，首要原因就是缺乏高效、低成本、无污染的CO₂增稠剂。LCO₂与scCO₂粘度低，携砂能力差，需要增加其粘度来携带支撑剂。但CO₂为非极性分子，具有极低的介电常数和表面张力，常规增稠剂无法与其混溶提粘。

CN201510434208.9公开了一种液态二氧化碳压裂液。体系所采用增粘剂为高度氟化(77％以上)的丙烯酸酯与部分磺化的苯乙烯嵌段共聚物。CN201611016355.5公开了用于低渗油气藏的超临界二氧化碳压裂体系及制备方法。体系所提及分散剂中的烷基部分为全氟烷基。氟基聚合物虽是一种效的CO₂增稠剂，但其价格昂贵，加量较大，易伤害地层且对环境危害大。

CN201610078402.2公开了一种超临界二氧化碳增稠剂及其制备与应用。该增稠剂为共聚物，包括亲CO₂单体和增粘单体。所述亲CO₂单体为路易斯碱，选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸叔丁酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述增粘弹体选自1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、苯乙烯、4-乙酰基苯乙烯、乙烯基苯甲酸和苯甲酸乙烯酯中的一种或多种。但该体系的生产合成过程较为复杂，精细控制很难实现，产品可控性较差，产品溶解所需条件较为苛刻，性能有待进一步提高。

CN201710331970.3公开了一种提高液态二氧化碳粘度的方法。体系所涉及提粘剂为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵的共聚物，并使用大量助剂。上述共聚物包含三种单体，采用自由基聚合很难控制其结构与组成的稳定性，势必对增粘效果产生较大影响。此外，共溶剂也会导致成本大大提高。

CN201710818835.1公开了一种二氧化碳增稠方法及增稠体系。该增稠体系包括脂肪烃和醇组成的共溶剂、表面活性剂和高分子溶剂。体系组成复杂，小分子共溶剂溶解性较好，可同时提高CO₂粘度及密度，但其压裂成本也相应增加。

发明内容