CN115141621A - 一种油基压裂液、多段压裂方法和油藏层段在线监测产能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油基压裂液、多段压裂方法和油藏层段在线监测产能的方法。油基压裂液包括油基基液和分段助剂,所述分段助剂为查尔酮类化合物和/或二苯基酮类化合物。本发明还提供上述油基压裂液进行多段压裂方法和油藏层段在线监测产能的方法。本发明的油基压裂液稳定性好、耐盐性好、与地层颗粒较少黏连、环境友好。将其用于多段压裂中各层段产油量的监测时,在分段助剂用量少的情况下,就可以获得较高的检测灵敏度和精度。
Description
技术领域
本发明属于油藏勘探领域,尤其涉及本发明提供了一种油基压裂液,一种采用该油基压裂液的多段压裂方法,以及一种采用该油基压裂液进行油藏层段在线监测产能的方法。
背景技术
压裂技术作为一项油井增产的常用技术,在我国已得到广泛的应用,压裂情况的好坏,直接影响着该井的产油及产液性能,压裂液的返排情况也与地层伤害有着直接的关系。我国目前水基和油基压裂液使用较为广泛,其中油基压裂液主要分为:1.油基冻胶压裂液;2.稠化油基压裂液;3.泡沫压裂液以及其他。目前油基压裂液因其功能性单一,且不如水基压裂液清洁简便,因此使用范围较小。而功能型油基压裂液的研制,可以提高油基压裂液的应用范围,达到一剂多效的目的,也是目前改性压裂液的研究热点之一。另外,虽然通过设置感应式流量传感器、数据采集卡、信号转换器等的在线监测设备进行产量监测,但设备装置设置复杂且监测数据易受电信号干扰,监测精度不高且一直难以实现不同层段实时在线监测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是油基压裂液容易污染环境,且缺少精准实时在线监测油藏地层不同层段的产能方法,因此,本发明提供了一种油基压裂液,以及采用该油基压裂液的多段压裂方法和采用该油基压裂液进行油藏层段在线监测产能的方法。本发明的油基压裂液稳定性好、耐盐性好、与地层颗粒较少黏连、环境友好。将其用于多段压裂中各层段产油量的监测时,在分段助剂用量少的情况下,就可以获得较高的检测灵敏度和精度。
本发明第一方面提供一种油基压裂液,包括油基基液和分段助剂,所述分段助剂为查尔酮类化合物和/或二苯基酮类化合物。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述查尔酮类化合物具有式(1)所示结构式:
其中,R为饱和或不饱和C1-C29脂肪族羰基;R1、R2、R3、R4各自独立地选自H、C1~C6的烷基、C1~C6的烷氧基、亚硝基、羧基和卤素中的一种。
在一些具体的实施方式中,优选地,式(1)中,R为羰基或烯丙基羰基;R1、R2、R3、R4各自独立地选自C1~C6的烷基和C1~C6的烷氧基中的一种。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述查尔酮类化合物选自4,4'-二甲氧基查尔酮、4,4'-二甲基查尔酮、4,4'-二氟查尔酮、查尔酮、4-甲氧基查尔酮、4,4'-二乙基查尔酮、2,4-二甲基查尔酮、4-甲基查尔酮、4'-甲基查尔酮和4-甲氧基-4'甲基查尔酮中的一种或多种。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述二苯基酮类化合物具有式(2)所示结构式:
其中,R1、R2各自独立地选自H、C1~C12的烷基、C1~C12的烷氧基、硝基、亚硝基、羧基和卤素中的一种。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述二苯基酮类化合物选自4,4'-二甲氧基二苯甲酮、4,4'-二甲基二苯甲酮、4,4'-二氟二苯甲酮、二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、4,4'-二乙基二苯甲酮、4,4'-二乙氧基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-二乙基二苯甲酮、4-氟二苯甲酮、4-乙氧基二苯甲酮和4-羧基二苯甲酮中的一种或多种。
在一些具体的实施方式中,优选地,R1、R2各自独立地选自C1~C6的烷基和C1~C6的烷氧基中的一种。
在一些具体的实施方式中,优选地,在油基压裂液中,分段助剂的含量为0.0001重量%~0.01重量%。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述油基基液选自原油和/或成品油。成品油例如汽油、煤油、柴油等。在本发明中,原油、成品油可以通过商购获得。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述油基压裂液还包括助剂,优选地,所述助剂选自支撑剂、稠化剂和交联剂中的一种或多种。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述支撑剂选自陶粒、石英砂、金属铝球、核桃壳、玻璃珠、塑料球、钢球、陶粒和树脂覆膜砂的一种或多种。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述稠化剂选自植物胶或其衍生物、纤维素衍生物、生物聚多糖、聚丙烯酸酯和合成聚合物的一种或多种,更优选地,所述稠化剂选自瓜胶、羟丙基瓜胶、香豆胶、聚丙烯酰胺和甲叉基聚丙烯酰胺的一种或几种。
在一些具体的实施方式中,优选地,所述交联剂为共价交联剂,更优选地,所述交联剂选自聚乙二醇、二缩水甘油基醚、马来酸酐、甲醛、乙二醛、戊二醛、甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺的一种或多种。
在本发明中,助剂,例如支撑剂、稠化剂和交联剂可以根据具体工况而决定是否添加以及添加量。
在本发明中,助剂并不限于此,还可以包括破胶剂等。
在本发明中,“查尔酮”也为“查耳酮”。
本发明第二方面提供一种多段压裂方法,包括在油藏地层的不同层段施用上述的油基压裂液。
油基压裂液可以根据需要而定,在优选的情况下,不同层段所施用的油基压裂液中的分段助剂不同。
本发明第三方面提供一种油藏层段在线监测产能的方法,包括在油藏地层的不同层段施用上述的油基压裂液,且在油藏地层的不同层段,施用的油基压裂液中的分段助剂不同。
在一些具体的实施方式中,不同层段可以根据实际工况而定,不同层段为勘探领域的常规操作层段。
在一些具体的实施方式中,优选地,油藏层段在线监测产能的方法包括以下步骤:
1)选择油基压裂液,其中在油藏地层的不同层段,施用的油基压裂液中的分段助剂不同;
2)在所述油藏地层的不同层段进行取样;
3)对所述取样得到的样品进行标准化处理;
4)检测并计算不同层段的分段助剂的浓度,得到不同层段的产能。
在一些具体的实施方式中,步骤2)中,取样可以在监测井进行取样。
在一些具体的实施方式中,步骤2)所述取样周期可以根据工况而定,具有较宽的选择范围,优选地,步骤2)所述取样周期为15天至180天。
在一些具体的实施方式中,优选地,步骤3)所述标准化处理方法包括:使用正辛烷将样品进行溶解,并过滤。
在一些具体的实施方式中,优选地,步骤4)所述检测包括采用液相色谱联用质谱;优选地,所述液相色谱使用正相柱进行分离检测。
在一些具体的实施方式中,优选地,在步骤3)之后且步骤4)之前,所述方法还包括进行过滤。滤去大颗粒悬浮物。
在一些更具体的实施方式中,所述液相色谱检测包括使用正相柱进行分离检测,以甲醇/乙酸乙酯做梯度淋洗,通过色谱柱峰面积与标准曲线进行对比,通过色谱柱峰面积与标准曲线进行对比,计算不同层段的分段助剂的浓度,并与质谱分子量对比,进而判断不同层段之间的产能。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)目前应用的油基压裂液存在热稳定性差、耐盐性不佳,与地层颗粒黏连导致损耗的问题,而本发明的油基压裂液较好地改善了现有油基压裂液存在的问题,本发明的油基压裂液稳定性好、耐盐性好、与地层颗粒较少黏连、环境友好。在需要使用助剂的情况下,本发明的分段助剂与助剂相互无干扰。
(2)将本发明的油基压裂液用于在线监测油藏层段产能时,在添加较少的分段助剂的情况下,就可以获得较高的检测灵敏性和检测精度,避免分段助剂过多的使用量而造成油藏地层污染,而且检测方法简便且不易受电信号干扰。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例与对比例中采用的原料,如果没有特别限定,那么均是现有技术公开的,例如可直接购买获得或者根据现有技术公开的制备方法制得。其中,
实施例中所用于合成的原料均为市售,
4,4'-二甲氧基查尔酮的CAS号为:2373-89-9。
4,4'-二甲基查尔酮的CAS号为:13565-37-2。
4,4'-二氟查尔酮的CAS号为:2805-56-3。
查尔酮的CAS号为:94-41-7。
4-甲氧基查尔酮的CAS号为:959-33-1。
4,4'-二乙基查尔酮的CAS号为:864784-22-5。
2,4-二甲基查尔酮的CAS号为:58764-87-7。
4-甲基查尔酮的CAS号为:4224-87-7。
4'-甲基查尔酮的CAS号为:4224-96-8。
4-甲氧基-4'甲基查尔酮的CAS号为:6552-71-2。
4,4'-二甲氧基二苯甲酮的CAS号为:90-96-0。
4,4'-二甲基二苯甲酮的CAS号为:611-97-2。
4,4'-二氟二苯甲酮的CAS号为:345-92-6。
二苯甲酮的CAS号为:119-61-9。
4-甲氧基二苯甲酮的CAS号为:611-94-9。
4,4'-二乙基二苯甲酮的CAS号为:21192-56-3。
4,4'-二乙氧基二苯甲酮的CAS号为:5032-11-1。
4-甲基二苯甲酮的CAS号为:134-84-9。
4-乙基二苯甲酮的CAS号为:18220-90-1。
4-氟二苯甲酮的CAS号为:345-83-5。
4-乙氧基二苯甲酮的CAS号为:27982-06-5。
4-羧基二苯甲酮的CAS号为:1137-42-4。
本发明的性能按以下方法测定:
如果没有特别限定,实施例与对比例中百分比及浓度均为重量百分比。
保留率的计算公式为,保留率=(C老化后浓度/C初始浓度)×100%
【实施例1】
将表1中的查尔酮类化合物配置成浓度50mg/L的正辛烷溶液(正辛烷溶液中,查尔酮类化合物的含量为50mg/L),在100℃进行老化,容器为25mL压力容弹,老化30天,随后取样进行分析检测,计算浓度以及保留率。实验结果如表1所示:
表1.查尔酮类化合物热稳定性实验
分段助剂 | 老化30天的保留率(%) |
4,4'-二甲氧基查尔酮 | 96% |
4,4'-二甲基查尔酮 | 99% |
4,4'-二氟查尔酮 | 98% |
查尔酮 | 95% |
4-甲氧基查尔酮 | 94% |
4,4'-二乙基查尔酮 | 95% |
2,4-二甲基查尔酮 | 96% |
4-甲基查尔酮 | 97% |
4’-甲基查尔酮 | 98% |
4-甲氧基-4'甲基查尔酮 | 96% |
【实施例2】
将表2中的二苯基酮类化合物配置成浓度50mg/L的正辛烷溶液,在100℃进行老化,容器为25mL压力容弹,老化30天,在老化30天的时候取样进行分析检测,计算浓度以及保留率,实验结果如表2所示:
表2.二苯基酮类化合物热稳定性实验
分段助剂 | 老化30天的保留率(%) |
4,4'-二甲氧基二苯甲酮 | 95% |
4,4'-二甲基二苯甲酮 | 94% |
4,4'-二氟二苯甲酮 | 93% |
二苯甲酮 | 93% |
4-甲氧基二苯甲酮 | 93% |
4,4'-二乙基二苯甲酮 | 95% |
4,4'-二乙氧基二苯甲酮 | 93% |
4-甲基二苯甲酮 | 97% |
4-乙基二苯甲酮 | 93% |
4-氟二苯甲酮 | 97% |
【实施例3】
将表3中的查尔酮类化合物配置成浓度50mg/L的正辛烷溶液,加入矿化度分别为1000mg/L、10000mg/L和50000mg/L的盐水溶液,体积比为1:1。在100℃下进行老化,容器为25mL压力容弹,老化30天,随后取样进行分析检测,计算浓度以及保留率,实验结果如表3所示
表3.查尔酮类化合物耐盐性实验
【实施例4】
将表4中的二苯基酮类化合物配置成浓度50mg/L的正辛烷溶液,加入矿化度分别为5000mg/L、50000mg/L和200000mg/L的盐水溶液,体积比为1:1。在100℃下进行老化,容器为25mL压力容弹,老化10天,随后取样进行分析检测,计算浓度以及保留率,实验结果如表4所示
表4.二苯基酮类化合物耐盐性实验
【实施例5】
配置10mg/L表5中的十种查尔酮类化合物混合溶液,并进行静态吸附实验,结果见表5。
表5.查尔酮类化合物抗吸附能力
【实施例6】
配置50mg/L的表6中的十二种二苯基酮类化合物分段助剂的混合溶液,并进行静态吸附实验,结果见表6。
表6.二苯基酮类化合物抗吸附能力
【实施例7】
使用正辛烷将表7中的十种不同的分段助剂配成混合溶液,单独样品浓度为10mg/L(分段助剂/正辛烷),使用液相色谱对该混合溶液进行检测。判断该类型分段助剂彼此之间是否会存在干扰,影响检测的结果。实验结果见表7。
表7.查尔酮类化合物抗干扰性实验结果
分段助剂 | 配置浓度(mg/L) | 检测浓度(mg/L) |
4,4'-二甲氧基查尔酮 | 10.1 | 10.3 |
4,4'-二甲基查尔酮 | 10.0 | 10.5 |
4,4'-二氟查尔酮 | 10.2 | 10.6 |
查尔酮 | 9.9 | 10.1 |
4-甲氧基查尔酮 | 10.4 | 10.1 |
4,4'-二乙基查尔酮 | 9.9 | 10.0 |
2,4-二甲基查尔酮 | 10.7 | 10.8 |
4-甲基查尔酮 | 10.9 | 11.2 |
4’-甲基查尔酮 | 10.2 | 10.1 |
4-甲氧基-4’甲基查尔酮 | 10.3 | 10.7 |
【实施例8】
使用正辛烷将表8中的十二种不同的分段助剂配成混合溶液,单独样品浓度为50mg/L,使用液相色谱对该混合溶液进行检测。判断该类型分段助剂彼此之间是否会存在干扰,影响检测的结果。实验结果见表8。
表8.二苯基酮类化合物抗干扰性实验结果
分段助剂 | 配置浓度(mg/L) | 检测浓度(mg/L) |
4,4'-二甲氧基二苯甲酮 | 51.1 | 51.2 |
4,4'-二甲基二苯甲酮 | 51.2 | 51.3 |
4,4'-二氟二苯甲酮 | 50.0 | 50.6 |
二苯甲酮 | 49.9 | 50.2 |
4-甲氧基二苯甲酮 | 50.4 | 50.3 |
4,4'-二乙基二苯甲酮 | 49.9 | 50.6 |
4,4'-二乙氧基二苯甲酮 | 50.7 | 50.2 |
4-甲基二苯甲酮 | 51.9 | 51.2 |
4-乙基二苯甲酮 | 50.2 | 50.1 |
4-氟二苯甲酮 | 53.3 | 52.7 |
4-乙氧基二苯甲酮 | 52.1 | 52.3 |
4-羧基二苯甲酮 | 51.7 | 52.0 |
【实施例9】
将查尔酮类化合物与正辛烷配置成浓度约50mg/L的压裂液溶液,对配置好的油基压裂液进行配伍性实验,在100℃下进行观察,观察溶液是否发生沉淀。经过24小时高温老化,实验结果见表9。
表9.查尔酮类配伍性实验
【实施例10】
将二苯基酮类化合物配置成浓度约50mg/L的压裂液溶液中,在100℃下进行观察,观察溶液是否发生沉淀。经过24小时高温老化,实验结果见表10。
表10.二苯基酮类配伍性实验
分段助剂 | 样品澄清度 |
4,4'-二甲氧基二苯甲酮 | 澄清 |
4,4'-二甲基二苯甲酮 | 澄清 |
4,4'-二氟二苯甲酮 | 澄清 |
二苯甲酮 | 澄清 |
4-甲氧基二苯甲酮 | 澄清 |
4,4'-二乙基二苯甲酮 | 澄清 |
4,4'-二乙氧基二苯甲酮 | 澄清 |
4-甲基二苯甲酮 | 澄清 |
4-乙基二苯甲酮 | 澄清 |
4-氟二苯甲酮 | 澄清 |
4-乙氧基二苯甲酮 | 澄清 |
4-羧基二苯甲酮 | 澄清 |
【实施例11】
模拟现场压裂液的使用情况,进行室内实验:
配制油基压裂液,组成包括油基基液:煤油+1.0%稠化剂(聚丙烯酸酯类化合物,但是分子量不清楚,粘度为80mPa·s)+0.5%交联剂(偏铝酸钠)+1.0%破胶剂(乙酸钠)。
将配制得到的油基压裂液与不同的分段助剂(具体见表11)混合,配置成100mg/L(分段助剂/压裂液)的溶液,模拟现场压裂的温度90℃,pH=9,随后进行浓度检测。实验结果见表11。
表11.分段助剂在压裂液中的检测结果
【实施例12】
结合实施例11中的实验结果,考虑到成本,决定使用4-甲基查尔酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基查尔酮、4-氟二苯甲酮作为分段助剂(油基压裂液中4-甲基查尔酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基查尔酮、4-氟二苯甲酮的初始浓度分别为浓度约50mg/L)进行现场应用,将四种助剂分段加入到四个层段的油基基液中得到四个压裂液,取样周期30天,对油藏地层的不同层段进行取样(采出原油),对取样得到的采出原油进行标准化处理,使用10mL的正辛烷将1g的样品进行溶解,并过滤,随后通过液相色谱联用质谱对采出原油进行检测,液相色谱检测使用正相柱进行分离检测,以甲醇/乙酸乙酯做梯度淋洗,通过色谱柱峰面积与标准曲线进行对比,通过色谱柱峰面积与标准曲线进行对比,计算不同层段的分段助剂的浓度,并与质谱分子量对比,最终检测得到采出原油中4-甲基查尔酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基查尔酮、4-氟二苯甲酮目标化合物的浓度,通过浓度比较,获得多段压裂中各层裂缝的产油情况,各层段产油比例的计算公式ni=ci/c总量×100%。结果见表12。
表12.现场实验产能分析
【实施例13】
按照实施例12的方法,不同的是,四个层段均采用4-甲基查尔酮。结果无法区分各个层段的产油量及各层段产油比例。
【实施例14】
按照实施例12的方法,不同的是,四个层段均采用4-甲基二苯甲酮。结果无法区分各个层段的产油量及各层段产油比例。
【实施例15】
按照实施例12的方法,不同的是,四个层段均采用4-甲氧基查尔酮。结果无法区分各个层段的产油量及各层段产油比例。
【实施例16】
按照实施例12的方法,不同的是,四个层段均采用4-氟二苯甲酮。结果无法区分各个层段的产油量及各层段产油比例。
通过实施例1和2的热稳定性实验及表1和表2的数据能够看出,本发明采用的分段助剂具有较好的热稳定性。
通过实施例3和4的耐盐性实验及表3和表4的数据能够看出,本发明采用的分段助剂具有较好的耐盐性。
通过实施例5和6的抗吸附能力实验及表5和表6的数据能够看出,在石英砂或高岭土中,本发明采用的分段助剂吸附量均小于0.1mg/g,吸附量较低,避免了在地层出现较大的损耗。
通过实施例7和8的抗干扰性实验及表7和表8的数据能够看出,本发明采用的分段助剂在混合溶液中的检测结果与配置浓度接近,证明该类分段助剂相互干扰较小。
通过实施例9和10的配伍性实验及表9和表10的数据能够看出,本发明采用的分段助剂溶解性较高,不会发生沉淀。说明本发明的分段助剂与压裂的配伍性能较好,可以添加在压裂液中使用。
通过实施例11及表11的数据能够看出,本发明所选取的分段助剂在压裂条件下,具有较好的稳定性,可以在现场压裂使用。
通过实施例12及表12的数据能够看出,本发明的油基压裂液和油藏层段在线监测产能的方法可以用于多段压裂中监测各层段的产油量。
Claims (10)
1.一种油基压裂液,包括油基基液和分段助剂,所述分段助剂为查尔酮类化合物和/或二苯基酮类化合物。
2.根据权利要求1所述的油基压裂液,其特征在于,所述查尔酮类化合物具有式(1)所示结构式:
其中,R为饱和或不饱和C1-C29脂肪族羰基;R1、R2、R3、R4各自独立地选自H、C1~C6的烷基、C1~C6的烷氧基、亚硝基、羧基和卤素中的一种;
优选地,R为羰基或烯丙基羰基;R1、R2、R3、R4各自独立地选自C1~C6的烷基和C1~C6的烷氧基中的一种;
更优选地,所述查尔酮类化合物选自4,4'-二甲氧基查尔酮、4,4'-二甲基查尔酮、4,4'-二氟查尔酮、查尔酮、4-甲氧基查尔酮、4,4'-二乙基查尔酮、2,4-二甲基查尔酮、4-甲基查尔酮、4'-甲基查尔酮和4-甲氧基-4'甲基查尔酮中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的油基压裂液,其特征在于,在油基压裂液中,分段助剂的含量为0.0001重量%~0.01重量%;和/或,
所述油基基液选自原油和/或成品油。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的油基压裂液,其特征在于,所述油基压裂液还包括助剂,优选地,所述助剂选自支撑剂、稠化剂和交联剂中的一种或多种;
优选地,所述支撑剂选自陶粒、石英砂、金属铝球、核桃壳、玻璃珠、塑料球、钢球、陶粒和树脂覆膜砂的一种或多种;
优选地,所述稠化剂选自植物胶或其衍生物、纤维素衍生物、生物聚多糖、聚丙烯酸酯和合成聚合物的一种或多种,更优选地,所述稠化剂选自瓜胶、羟丙基瓜胶、香豆胶、聚丙烯酰胺和甲叉基聚丙烯酰胺的一种或几种;
优选地,所述交联剂为共价交联剂,更优选地,所述交联剂选自聚乙二醇、二缩水甘油基醚、马来酸酐、甲醛、乙二醛、戊二醛、甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、偏铝酸钠和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺的一种或多种。
6.一种多段压裂方法,包括在油藏地层的不同层段施用权利要求1-5中任意一项所述的油基压裂液。
7.一种油藏层段在线监测产能的方法,包括在油藏地层的不同层段施用权利要求1-5中任意一项所述的油基压裂液,且在油藏地层的不同层段,施用的油基压裂液中的分段助剂不同。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)选择油基压裂液,其中在油藏地层的不同层段,施用的油基压裂液中的分段助剂不同;
2)在所述油藏地层的不同层段进行取样;
3)对所述取样得到的样品进行标准化处理;
4)检测并计算不同层段的分段助剂的浓度,得到不同层段的产能。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,步骤2)所述取样周期为15天至180天;
优选地,步骤3)所述标准化处理方法包括:使用正辛烷将样品进行溶解,并过滤。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法,其特征在于,步骤4)所述检测包括采用液相色谱联用质谱;优选地,所述液相色谱使用正相柱进行分离检测。
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