用二氧化碳基液体压裂法以刺激油井制造技术

一种用稳定的泡沫压裂液压裂地下贮层的方法，此压裂液的组成是３０％至超过９５％体积的二氧化碳，余下的是一实际无水液体和一被挑选出的表面活性剂．通过一个惯穿地下贮层的钻井洞注入一稳定了的内含二氧化碳的液体—液体乳状液，在现场生成泡沫．在注二氧化碳进钻井洞的过程中控制乳状液温度和压力，使二氧化碳维持液相．接着，地下贮层将二氧化碳加热至８８°Ｆ（３１℃），此时已稳定了的乳状液便会自发地形成一高质量稳定的泡沫．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种用二氧化碳基液体，在被钻井钻洞穿透过的地下储层施行压裂法，尤其是关于用一种基本上不含水的两相流体压裂地下储层。处理被钻井钻洞穿透过的地下储层以刺激其生产烃基或增加接受注入液体的能力是已知甚久的工艺，一种最通用的使含烃储层增加产量的方法是压裂处理该储层。处理方法是以足够的压力及流速注入一液体，气体或两相流体(一般称为压裂液)进入钻井洞，压裂地下贮层。可用的支撑物质有沙、细砾石、烧结铝土，玻璃珠等等，均可注入压裂缝中将其撑开。撑开了的裂缝提供较大的流通孔道，可供较大量的烃流通，由此增加了井的生产力。传统的压裂技术是利用一种水基或油基流体来压裂一含烃的贮层。另一成功的压裂技术被人称为“泡沫 压裂法”。例如美国专利第3，980，136描述的，就是这过程。概括地说，这过程包括生产出合乎要求的“密切尔(Mitchell)质量”泡沫，再通过钻井洞，将之注入要压裂的贮层。泡沫成份要使钻井底部的Mitchell泡沫质量为大约0.53至0.99之间。可以用各种气体和液体来产生泡沫，但这工艺常用的泡沫都是由氮气和水所产生，亦加了一适合的表面活性剂。将泡沫泵入钻井的压力是需要能够在含烃贮层产生压裂缝。此外，由于减少压力会令泡沫膨胀，当在井顶宣泄压力后，泡沫很容易从井内逸出。另一压裂技术是用一种液化(通常是气体的)流体。例如美国第3，195，634号专利，透露一种用二氧化碳和水的液体-液体混合物处理被钻井洞穿过的地下贮层。二氧化碳存在的份量是相等于每42加仑水内有300至1500标准立方呎(于80°F及14.7psia压力)。这成份以足够压力注入，以压裂贮层。配方可以包括胶凝剂和支撑物质。井顶减压后，液态二氧化碳会气化并由贮层内流出。美国第3，310，112号专利透露一压裂被钻井洞穿过的地下贮层的方法，以足够压裂贮层的压力注入已在适当装置中混成淤浆状的液态二氧化碳与支撑物质的混合体。二氧化碳存在的份量至少足够对每份(体积)淤浆支撑物质供应五份(体积)二氧化碳。在注入含有支撑物质的液态二氧化碳后，于井顶减压。通常贮层都充份地将二氧化碳加热。使得在减压后，液态二氧化碳回复为气相。接着，相当部份的二氧化碳离开钻井，带走或驱走不少运输支撑物质的油或液态载体。美国第3，368，627号专利透露一处理被钻井洞穿过的贮层的方法，基本上是注入钻井洞内的一恒沸点混合物，它的临界温度足够高，或是临界压力足够低，因此在注入及处理时的温度和压力下，都能保持液态。这流体混合物的临界特性是，当注入贮层的压力一旦被减去时，相当部分的注入流体便会变成气体。这流体混合物基本上是由二氧化碳及至少一种C2至C6的碳氢化合物所组成。美国专利第3，664，422号透露一种被钻井洞穿过的地下贮层的处理方法，是于足够压裂贮层的压力下，注入一种液化气体及一种胶凝了的醇进入贮层内。钻井洞减压后，液化气体气化，离开贮层。随后的油井生产则以气化方法，除去胶凝的醇，遗留下破坏的胶凝剂于贮层内。如能提供一个方法，由二氧化碳产生粘滞流体，并在宽温度范围内稳定，而又能携带高浓度的支撑物质进入地下贮层的大致上不含水的流体，将是很理想的事。本专利技术是关于压裂钻井洞穿过的贮层的方法和所用流体，及输送更高浓度的支撑物质进入其内。这方法及所用流体可增加流体透入贮层的深度，减少流体向贮层的漏失，又能携带高浓度的支撑物质而不令支撑物在压裂液内沉降。本专利技术的压裂液是稳定了的液化二氧化碳和一在地面上是基本无水的流体的液体-液体乳状液，又当贮层热力将乳状液加温至高于二氧化碳的临界温度时，这乳状液将变成液包气的泡沫。这些压裂液包含约30%至超过95%体积的二氧化碳。这压裂液含有一种可稳定乳状液及泡沫和防止其被破坏的表面活性剂，又可包括支撑物质等等。用本专利技术的方法产生的乳状液及泡沫性质优良就是二氧化碳体积对流体中的二氧化碳加上基本无水液体的体积的比率很高，而乳状液和泡沫的粘度都足够运输相当浓度的支撑物质。用本专利技术方法产生的乳状液，有一个精细的基本单元尺度分布或组织，其稳定性足够将支撑物质的浓度维持于每加仑乳状液十五磅或以上的水平。在实用本专利技术时，压裂液是在适合的温度和压力下，将液化的二氧化碳，基本无水的液体及一表面活性剂混成一稳定的液体-液体乳状液而得。液化二氧化碳的供应是来自一地面容器，其温度及压力都足够将通常是气态的二氧化碳维持液态，例如0°F左右的温度，和大约300psia的压力。液态二氧化碳与无水液体混合，所需的份量以液体二氧化碳与无水液体的体积比例计，要在约1∶2至约19∶1之范围内。又以比率由约2∶1至4∶1比较好。由乳状液产生的泡沫，量最好是大约65%至超过80%。这里的“质量”一词是指于存在温和压力下，贮层内二氧化碳的体积，对二氧化碳加基本无水流体加其他压裂液内液体成份等等的体积的百分比率。这基本上无水的流体包含乙二醇和～碳氢化合物的混合物。这由两种牛顿液体组成的流体表现出假塑性特性。这碳氢化合物则可包含例如煤油、柴油机燃料、喷气发动机燃料、轻质或提炼过的原油等。乙二醇与烃的混合比例是由大约1∶3至2∶1。乙二醇可以包含大约25%至70%体积的无水流体，又以含有大约40%至60%体积的无水流体为更佳。碳氢化合物可以包含大约30%至70%体积的无水流体，又以包含大约40%至大约60%体积的无水流体为更佳。本专利技术的压裂液的组成特征为乙二醇的份量是流体的液体部份总重量的1%至50%，烃的份量是流体的液体部份重量的1%至55%，表面活性剂的份量是要足够稳定压裂液，二氧化碳的份量是压裂流体体积的30%至95%。一般相信烃可与液体二氧化碳混溶，又提供位置或种子结构，让液态二氧化碳的微细小滴得以在乙二醇中形成。液态二氧化碳与基本无水的流体的混和，可在加压混和器或其他适当装置内进行。较佳实施方案是将二氧化碳和基本无水液体，于压裂液注射管道的简单“T”状交接处，以湍动的交接混成乳状液。乳状液的温度将约略低于二氧化碳的临界温度。可将一定数量选出的表面活性剂加入液体-液体乳状液内，将其稳定。表面活性剂的成份，可以是任何能与乙二醇及烃形成一稳定乳混液的适当化合物，但它必须能与二氧化碳稳定地同存。表面活性剂可以包括阳离子、阴离子或非离子化合物，例如甜菜碱、硫酸化烷氧化合物例如被2至10摩尔的环氧乙烷所烷氧化的C8至C18的烃、烷基季胺、烷基二乙醇胺、烷氧基化的线性醇，例如被12至40摩尔的环氧乙烷或氧化烷基胺所乙氧基化的C8至C18的烃。所选择的表面活性剂是视所要压裂的贮层的种类而定。将约10至50加仑的表面活性剂与每1000加仑的无水流体混合，得到浓度约为1%至5%重量的表面活性剂溶液。应该明白可以用更大量的指定的表面活性剂，但这不经济。在形成乳状液之前，先把表面活性剂与基本无水液体混和是较佳做法，因这样可混和得更均匀。所形成的稳定乳混液的特点是基本单元尺度分布精细或组织精细。这里所用“基本单元尺度”一词是指乳状液内，被基本无水液相所包围的液或气态二氧化碳小滴的尺度(大小)。“组织”一词，是指乳状液内，散布着的气态或液态二氧化碳基本单元的一般状态。本专利技术的乳状液精细组织可运输高浓度的支撑物质。所形成的粘滞基本无水流体，可用来将数量不少的支撑物质，运输至与二氧化碳的混合处。支撑物质可包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂被钻井洞穿过的地下贮层的方法，包括：将乙二醇、液态二氧化碳和一表面活化剂混成稳定乳状液，此乳状液是由约３０％至约多过９５％体积的二氧化碳所组成，此乳状液内所含的表面活性剂有足够份量以稳定该乳状液；将此乳状液注入被钻井洞穿透的地下贮层，注入温度低于二氧化碳的临界温度，压力则足以使二氧化碳维持液态；将乳状液维持一段足够时间，使贮层得以将乳状液加热至二氧化碳的临界温度之上，从而生成一稳定泡沫，此刚生成的泡沫的粘度基本上是和乳状液的粘度一样；以及用该泡沫压裂地下贮层。

【技术特征摘要】
1.一种压裂被钻井洞穿过的地下贮层的方法，包括将乙二醇、液态二氧化碳和一表面活化剂混成稳定乳状液，此乳状液是由约30%至约多过95%体积的二氧化碳所组成，此乳状液内所含的表面活性剂有足够份量以稳定该乳状液；将此乳状液注入被钻井洞穿透的地下贮层，注入温度低于二氧化碳的临界温度，压力则足以使二氧化碳维持液态；将乳状液维持一段足够时间，使贮层得以将乳状液加热至二氧化碳的临界温度之上，从而生成一稳定泡沫，此刚生成的泡沫的粘度基本上是和乳状液的粘度一样；以及用该泡沫压裂地下贮层。2.根据权利要求1的方法，其中所述的表面活性剂是选用下列化合物的至少一种一种甜菜碱，一种硫酸化烷氧化合物、一种乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍尔特米亚亨特哈里斯，
申请(专利权)人：哈利伯顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]