一种自破胶纤维压裂液及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种自破胶纤维压裂液及其制备方法与应用 (Self-breaking fiber fracturing fluid and preparation method and application thereof ) 是由 杨睿月 周一粟 史怀忠 王双威 丛日超 温海涛 侯磊 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种自破胶纤维压裂液及其制备方法与应用,其中,以重量份计,所述自破胶纤维压裂液包含：水100份、表面活性增稠剂0.05-0.20份、防膨剂0.5-2.0份、胶囊型破胶剂0.01-0.03份及可降解纤维0.3-1.5份。本发明所提供的自破胶纤维压裂液适用于天然裂缝发育储层的转向压裂改造,具有良好的屏蔽暂堵能力,能够使压裂液转向,更多地波及低渗透产层,提高改造效果；同时所述自破胶纤维压裂液的配制方法简单,且其具有的自破胶特性可以使压裂工艺更加简单,还可以缩短压裂施工周期。(The invention provides a self-breaking fiber fracturing fluid and a preparation method and application thereof, wherein the self-breaking fiber fracturing fluid comprises the following components in parts by weight: 100 parts of water, 0.05-0.20 part of surface active thickening agent, 0.5-2.0 parts of anti-swelling agent, 0.01-0.03 part of capsule type gel breaker and 0.3-1.5 parts of degradable fiber. The self-breaking fiber fracturing fluid provided by the invention is suitable for diversion fracturing modification of a natural fracture development reservoir, has good shielding temporary plugging capability, can divert the fracturing fluid, has more ground waves and low permeability production layers, and improves the modification effect; meanwhile, the preparation method of the self-gel-breaking fiber fracturing fluid is simple, the fracturing process is simpler due to the self-gel-breaking property, and the fracturing construction period can be shortened.)
技术领域
本发明涉及一种自破胶纤维压裂液及其制备方法与应用，属于石油化工
技术领域
。背景技术
致密气、页岩气等非常规储层物性差，孔隙连通性不足，依靠储层自身的能力很难形成工业油气流。为了提高此类储层的产量，普遍使用压裂工艺，使地层产生人工裂缝，沟通地层到井筒之间的渗流通道。非常规储层大多发育天然裂缝，如果不采取转向压裂技术，大量压裂液会优先进入天然裂缝，降低压裂液的改造体积，对压裂效果产生不利的影响。
因此，提供一种新型的自破胶纤维压裂液及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种自破胶纤维压裂液。本发明所提供的自破胶纤维压裂液适用于天然裂缝发育储层的转向压裂改造，具有良好的屏蔽暂堵能力，能够使压裂液转向，更多地波及低渗透产层，提高改造效果；同时所述自破胶纤维压裂液的配制方法简单，且其具有的自破胶特性可以使压裂工艺更加简单，还可以缩短压裂施工周期。
本发明的另一个目的还在于提供以上所述自破胶纤维压裂液的制备方法。
本发明的再一个目的还在于提供以上所述自破胶纤维压裂液在非常规储层压裂改造过程中的应用。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种自破胶纤维压裂液，其中，以重量份计，所述自破胶纤维压裂液包含：
水100份、表面活性增稠剂0.05-0.20份、防膨剂0.5-2.0份、胶囊型破胶剂0.01-0.03份及可降解纤维0.3-1.5份。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一
具体实施方式
，其中，所述表面活性增稠剂包括季铵盐类黏弹性表面活性剂、叔胺类非离子表面活性剂或多糖类黏弹性表面活性剂中的一种。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述季铵盐类黏弹性表面活性剂包括Gemini季铵盐类黏弹性表面活性剂。
其中，本发明所用的季铵盐类黏弹性表面活性剂(如Gemini季铵盐类黏弹性表面活性剂)、叔胺类非离子表面活性剂或多糖类黏弹性表面活性剂等均为常规物质，其均可以通过商购获得，当然也可以于实验室自制获得；如在本发明一具体实施例中，所述叔胺类非离子表面活性剂可为油酰胺丙基二甲胺叔胺类非离子表面活性剂；多糖类黏弹性表面活性剂可为由十六烷基磺酸钠与羟乙基纤维素相互作用形成的多糖类黏弹性表面活性剂；季铵盐类黏弹性表面活性剂可为吉米奇(Gemini)季铵盐类黏弹性表面活性剂。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述防膨剂包括氯化钠、氯化钾、甲酸钠、甲酸钾中的一种或任意几种的组合。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述胶囊型破胶剂为具有可酸溶囊衣的胶囊型破胶剂。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述胶囊型破胶剂为于pH<4的酸性环境中其囊衣能被溶解并快速释放破胶剂的胶囊型破胶剂。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述胶囊型破胶剂的囊衣成分包括壳聚糖或易水解聚酯；
所述胶囊型破胶剂的囊芯包括过硫酸铵或高锰酸钾。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述可降解纤维为于60-150℃的储层温度条件下，24h后的降解程度(降解率)能达到99％以上，降解后能形成酸性环境且所述酸性环境能溶解所述胶囊型破胶剂的囊衣的可降解纤维。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述酸性环境的pH值为2以下。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述可降解纤维包括聚乳酸纤维和/或聚碳酸酯纤维。
作为本发明以上所述自破胶纤维压裂液的一具体实施方式，其中，所述可降解纤维的分子量为500-1500万，纤维长度为0.2-5mm。本发明将可降解纤维的分子量控制为500-1500万，纤维长度控制为0.2-5mm可进一步促进可降解纤维能于60-150℃的储层温度条件下，24h后的降解程度达到99％以上，压裂作业后的2-3天内实现完全降解。
本发明所述的自破胶纤维压裂液包含胶囊型破胶剂及可降解纤维，其中，所述可降解纤维可以高效屏蔽暂堵储层天然裂缝，使压裂液更多地进入低渗地层，产生更多的人造裂缝，扩大压裂液的改造体积；并且该可降解纤维于60-150℃的储层温度条件下，24h后的降解程度能达到99％以上，压裂作业后的2-3天内其可以完全降解，降解后能形成酸性环境且所述酸性环境能溶解所述胶囊型破胶剂的囊衣，并使所述胶囊型破胶剂快速释放破胶剂，降低压裂液粘度；即本发明所提供的该自破胶纤维压裂液能自动激活破胶过程，可避免破胶剂泵入流程，进而本发明所提供的自破胶纤维压裂液对提高天然裂缝发育储层压裂效果，缩短压裂施工周期，实现油气井提前建产具有重要的实际意义。
另一方面，本发明还提供了以上所述自破胶纤维压裂液的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将可降解纤维、防膨剂、胶囊型破胶剂加入水中，充分分散后得到基液；
(2)将表面活性增稠剂加入到所述基液中，混合均匀后得到所述自破胶纤维压裂液。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)中将表面活性增稠剂加入到所述基液中，搅拌5-10min以混合均匀。
另，本发明对以上所述制备方法中可降解纤维、防膨剂、胶囊型破胶剂的加入顺序不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场实际作业情况合理设置三者的加入顺序，只要保证可以实现制备所述自破胶纤维压裂液的目的即可。
再一方面，本发明还提供了以上所述自破胶纤维压裂液在非常规储层压裂改造过程中的应用。
作为本发明以上所述应用的一具体实施方式中，其中，所述非常规储层包括致密气或页岩气储层。
作为本发明以上所述应用的一具体实施方式中，其中，所述非常规储层的储层温度为60-150℃。
本发明所提供的自破胶纤维压裂液所能达成的有益技术效果包括：
1)本发明提供的自破胶纤维压裂液中所用的表面活性增稠剂为表面活性剂类聚合物增稠剂，其能够有效地降低压裂液的流动阻力，有利于降低压裂泵压，增加压裂液的改造体积；
2)本发明提供的自破胶纤维压裂液中所用的胶囊型破胶剂为具有可酸溶囊衣的胶囊型破胶剂，所用的可降解纤维于60-150℃的储层温度条件下，24h后的降解程度(降解率)能达到99％以上，降解后能形成酸性环境且所述酸性环境能溶解所述胶囊型破胶剂的囊衣。
综上，本发明所提供的该自破胶纤维压裂液可以自发释放破胶剂，能自动激活破胶过程，以对压裂液进行破胶，可避免破胶剂泵入流程，进而本发明所提供的自破胶纤维压裂液对提高天然裂缝发育储层压裂效果，缩短压裂施工周期，实现油气井提前建产具有重要的实际意义。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种自破胶纤维压裂液，其中，所述自破胶纤维压裂液是采用包括如下具体步骤的方法配制得到的：
于高搅杯中加入300mL的去离子水，再向高搅杯中加入3g的甲酸钾、0.06g的胶囊型破胶剂及3g的可降解纤维，搅拌20min后得到基液；
再向所述基液中加入0.3g的河南省道纯化工技术有限公司生产的吉米奇(Gemini)季铵盐类黏弹性表面活性剂，利用高速搅拌器以11000r/min的转速搅拌10min后制得所述自破胶纤维压裂液；
其中，所述胶囊型破胶剂的囊衣成分为山东奥康生物科技有限公司生产的壳聚糖，囊芯为高锰酸钾；
所述可降解纤维为武汉易生生物科技有限公司生产的分子量为1100万，纤维长度为0.2-0.5mm的聚乳酸纤维。
实施例2
本实施例提供了一种自破胶纤维压裂液，其中，所述自破胶纤维压裂液是采用包括如下具体步骤的方法配制得到的：
于高搅杯中加入300mL的去离子水，再向高搅杯中加入4g的甲酸钾、0.09g的胶囊型破胶剂及4g的可降解纤维，搅拌20min后得到基液；
再向所述基液中加入0.5g的由十六烷基磺酸钠与羟乙基纤维素相互作用形成的多糖类黏弹性表面活性剂，利用高速搅拌器以11000r/min的转速搅拌10min后制得所述自破胶纤维压裂液；
其中，所述胶囊型破胶剂的囊衣成分为山东奥康生物科技有限公司生产的壳聚糖，囊芯为高锰酸钾；
所述可降解纤维为上海拜耳生产的分子量为800万，纤维长度为0.3-0.9mm的中高粘度聚碳酸酯纤维。
实施例3
本实施例提供了一种自破胶纤维压裂液，其中，所述自破胶纤维压裂液是采用包括如下具体步骤的方法配制得到的：
于高搅杯中加入300mL的去离子水，再向高搅杯中加入6.0g的甲酸钾、0.09g的胶囊型破胶剂及4.5g的可降解纤维，搅拌20min后得到基液；
再向所述基液中加入0.6g的上海银聪新材料科技有限公司生产的油酰胺丙基二甲胺叔胺类非离子表面活性剂，利用高速搅拌器以11000r/min的转速搅拌10min后制得所述自破胶纤维压裂液；
其中，所述胶囊型破胶剂的囊衣成分为聚β-羟基丁酸酯(四川智研科技有限公司)，囊芯为过硫酸钾；
所述可降解纤维为武汉易生生物科技有限公司生产的分子量为1500万，纤维长度为0.5-1.0mm的聚乳酸纤维。
对比例1
本对比例提供了一种自破胶纤维压裂液，其中，所述自破胶纤维压裂液是采用包括如下具体步骤的方法配制得到的：
于高搅杯中加入300mL的去离子水，再向高搅杯中加入6.0g的甲酸钾、0.09g的胶囊型破胶剂及0.6g的可降解纤维，搅拌20min后得到基液；
再向所述基液中加入0.6g的上海银聪新材料科技有限公司生产的油酰胺丙基二甲胺叔胺类非离子表面活性剂，利用高速搅拌器以11000r/min的转速搅拌10min后制得所述自破胶纤维压裂液；
其中，所述胶囊型破胶剂的囊衣成分为聚β-羟基丁酸酯(四川智研科技有限公司)，囊芯为过硫酸钾；
所述可降解纤维为武汉易生生物科技有限公司生产的分子量为300万，纤维长度为0.2-0.3mm的聚乳酸纤维。
对比例2
本对比例提供了一种自破胶纤维压裂液，其中，所述自破胶纤维压裂液是采用包括如下具体步骤的方法配制得到的：
于高搅杯中加入300mL的去离子水，再向高搅杯中加入6.0g的甲酸钾、0.01g的胶囊型破胶剂及4.5g的可降解纤维，搅拌20min后得到基液；
再向所述基液中加入0.1g的上海银聪新材料科技有限公司生产的油酰胺丙基二甲胺叔胺类非离子表面活性剂，利用高速搅拌器以11000r/min的转速搅拌10min后制得所述自破胶纤维压裂液；
其中，所述胶囊型破胶剂的囊衣成分为聚β-羟基丁酸酯(四川智研科技有限公司)，囊芯为过硫酸钾；
所述可降解纤维为武汉易生生物科技有限公司生产的分子量为1500万，纤维长度为0.5-1.0mm的聚乳酸纤维。
测试例
将实施例1-3及对比例1-2提供的自破胶纤维压裂液分别加热至120℃后，使用高温高压圆筒粘度计(本领域常规设备)分别测量压裂液的粘度；
然后将压裂液倒入老化釜，在120℃条件下高温降解48h，取出老化釜，待温度降至室温，再次使用高温高压圆筒粘度计分别测量压裂液的粘度并测量压裂液的残渣含量，所得实验数据见如下表1所示。
表1
从如上表1所示的实验结果可以看出，本发明实施例1-3所提供的自破胶纤维压裂液破胶前于120℃的粘度>150mPa·s，具有较大的粘度，能够满足携砂的需求；在120℃条件下高温作用48小时后，体系中的聚乳酸纤维或聚碳酸酯纤维降解形成的酸性环境可使胶囊型破胶剂的囊衣溶解并释放破胶剂，进而使压裂液破胶；破胶后压裂液的粘度在12mPa·s以下，残渣含量小于0.55g/L，由此可见本发明实施例1-3所提供的自破胶纤维压裂液破胶后其粘度大幅降低，表明此时酸性环境的pH值达到了2以下，可降解纤维发生了降解，进一步证明了本发明实施例所提供的自破胶纤维压裂液具有良好的储层保护功能。
为了考察当自破胶纤维压裂液中的主要配方变化后，压裂液性能的变化，本发明以实施例3提供的压裂液配方为基础提供了对比例1。相较于实施例3，对比例1中保持表面活性增稠剂、防膨剂、破胶剂所用物质及其用量不变，使可降解纤维的用量和分子量分别低于本发明所请求保护的可降解纤维的用量范围下限和分子量范围下限。表1中的实验结果证明，相较于本发明实施例1-3提供的自破胶纤维压裂液，对比例1提供的所述自破胶纤维压裂液破胶前的粘度大大降低，其原因可能为：由于对比例1中可降解纤维的用量少，分子量低，导致其抗温能力较差，在120℃的温度条件下，可降解纤维于短时间内被降解，使得压裂液体系的pH值降低，溶解了胶囊型破胶剂囊衣，使压裂液提前破胶。
为了进一步考察当自破胶纤维压裂液中的主要配方变化后，压裂液性能的变化，本发明以实施例3提供的压裂液配方为基础提供了对比例2。相较于实施例3，对比例2中保持防膨剂和可降解纤维的用量与分子量不变，使表面活性增稠剂和胶囊型破胶剂的用量分别低于本发明所请求保护的表面活性增稠剂的用量范围下限和胶囊型破胶剂的用量范围下限。表1中的实验结果表明，相较于本发明实施例1-3提供的自破胶纤维压裂液，对比例2提供的所述自破胶纤维压裂液破胶前的粘度也明显降低，并且破胶后压裂液的粘度和残渣含量升高，其原因可能为：对比例2提供的所述自破胶纤维压裂液破胶前的粘度明显降低的主要原因是表面活性增稠剂用量的不足，而破胶后压裂液的粘度升高是因为胶囊型破胶剂的用量不足，导致压裂液破胶不充分，使得破胶后压裂液粘度过大，残渣含量高，不利于压裂液的返排，并会对储层造成一定的损害。
本发明实施例所提供的自破胶纤维压裂液所能达成的有益技术效果包括：
1)本发明实施例提供的自破胶纤维压裂液中所用的表面活性增稠剂为表面活性剂类聚合物增稠剂，其能够有效地降低压裂液的流动阻力，有利于降低压裂泵压，增加压裂液的改造体积；
2)本发明实施例提供的自破胶纤维压裂液中所用的胶囊型破胶剂为具有可酸溶囊衣的胶囊型破胶剂，所用的可降解纤维于60-150℃的储层温度条件下，24h后的降解程度(降解率)能达到99％以上，降解后能形成酸性环境且所述酸性环境能溶解所述胶囊型破胶剂的囊衣。
综上，本发明实施例所提供的该自破胶纤维压裂液可以自发释放破胶剂，能自动激活破胶过程，以对压裂液进行破胶，可避免破胶剂泵入流程，进而本发明所提供的自破胶纤维压裂液对提高天然裂缝发育储层压裂效果，缩短压裂施工周期，实现油气井提前建产具有重要的实际意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
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