[发明专利]一种可自生成酸的压裂液及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可自生成酸的压裂液及其制备方法和应用。以质量百分比计，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。该压裂液既满足水基压裂液降滤失的性能，进行压裂造缝，又可在地层高温条件下缓慢生酸，酸蚀地层，实现裂缝前段的有效酸蚀。

技术领域

本发明涉及一种适用于高温深井碳酸盐岩储层裂缝前段有效酸压的可自生成酸的压裂液及其制备方法和应用，属于石油开采用酸化压裂液体体系技术领域。

背景技术

据相关资料统计，世界上约有超过50％的油气产量来自于碳酸盐岩储层。近几年，相继发现并投入开发了一批深层和超深层碳酸盐岩油气藏。该类油气藏具有埋藏深，地层温度高，储层非均质性严重、渗透率低、开发难度大、自然投产率低等特点，大部分需要进行酸压改造。

影响酸压改造效果的关键因素是酸压后酸蚀裂缝的导流能力和有效长度。高温深井储层由于酸岩反应速率快、常规酸液有效作用距离短、前置液酸压裂缝前段无法得到有效酸蚀等问题，难以得到良好的改造效果。

针对高温深井储层酸化酸压改造，已研发并投入使用的酸液体系有适用于酸液酸压的地面、地下交联酸体系，交联酸是用HCl等强酸直接配制的，在高温深井中，由于酸岩反应速率快、酸液未到达裂缝前段已变为残酸、酸液有效作用距离短，难以实现裂缝前段的有效改造；适用于前置液酸压的体系有通过稠化降低H⁺传质速率从而起到缓速效果的胶凝酸体系，通过包裹达到缓速的微乳酸体系，通过控制H⁺解离速率从而达到缓速的多氢酸体系和自生酸体系。除自生酸体系外，其余体系在地面常温状态下已经显酸性，同样存在裂缝入口端酸岩反应速率快，在管柱中腐蚀较大的问题，而且前置液酸压使用非反应性的压裂液进行造缝，之后再注入酸液进行酸蚀，裂缝前段很难接触到鲜酸，无法实现有效酸蚀。因此，无论是前置液酸压，还是酸液酸压，现有技术都存在酸压裂缝前段无法酸蚀，不能得到有效利用的问题。

自生酸作为高温深井酸化液体，具有生酸母体在地面常温常压条件下为中性或弱酸性，注入地层后，生酸母体在催化剂、水或者温度场的作用下逐渐释放出H⁺与地层反应，从而实现酸化的特点。由于液体在地面不显酸性，在储层条件下逐步生酸，增加了酸液的有效作用距离，且缓解了酸液注入过程中对管壁的腐蚀。氯羧酸盐是油田酸化作业经常使用到的一类自生酸，其具有良好的水溶性，在渗流通道中的水解速率缓慢，释放氢离子的速率较低，从而达到缓速的目的，这类自生酸盐处理地层的主要缺点是对水质要求高，需要在施工过程中保持温度，由于温度降低，反应产物溶解度降低，会以结晶状态析出堵塞孔隙吼道，且水解产生的氯乙酸毒性较大。氯代烃也可作为一种自生酸，其自身热稳定性好，水解率较低，对设备及金属管线腐蚀率低及酸化半径大，穿透距离远，不会对近井地带过度酸化造成基质骨架结构破损，因此通常用来处理传统酸化工艺很难处理或无法处理的高温井。在常规钻井和完井作业时，无需使用耐腐蚀的材料或者采取其他防腐蚀的措施，节约采油成本，但氯代烃水溶性差、毒性大、易燃易爆、施工危险性加大，且尚无用其进行酸压的例子。

北京世纪中星能源技术有限公司的徐波翔、周国君发明了由多聚甲醛和氯化铵组成的自生酸液体系(CN102899012 A)，同时中国石油天然气股份有限公司的张福祥、周理志等发明了一种自生酸体系(CN103450872 A)，自生酸由醛类及氯化有机胺盐组成，并利用清洁酸压液体系携带自生酸体系到达储层深部，实现深部酸压；该类自生酸体系成本较低，配制方便，但生酸温度在70-100℃，温度较低，组成中含有醛类物质，在高温下易分解释放甲醛，毒性较大，且专利中并未提到可携带自生酸的清洁酸压液作为压裂液的性能。

中国石油天然气股份有限公司的刘友全、张倩等(CN102399550 A)发明了一种用于高温碳酸盐岩深度酸化的酸压液体，由有机酯、卤酸系列、卤化铵及甲醛按一定比例复配而成，并含有一定量的表面活性剂稠化携带自生酸，生酸后[H⁺]＝2.2-4mol/L，在60-150℃下逐步生酸，实现深部酸化，该体系生酸温度可控性强，主要适用于酸化解堵作业，对可作为压裂液造缝和实现缝内有效酸蚀的作用未曾提及。