超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液sse配制方法
【技術領域】：
[0001] 本發明屬于地下能源開發增儲增產儲層改造中壓裂使用的壓裂液，特別提供超低 溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE配制方法。
[0002] 注：溶解是指溶質分散于溶劑中成為溶液的物理過程。 技術背景：
[0003] 中國的油氣藏、煤層氣、頁巖氣儲層都是超致密的，不壓裂就沒有產能。吸附氣、吸 附油都是W吸附態儲集在納米孔隙中。
[0004] 絕大多數井都必須壓裂，壓裂都必須加砂。巖石不易碎，難壓裂造縫。用瓜爾膠堵 塞納米、微米孔縫，不用瓜爾膠難W攜砂壓裂。所有的壓裂都必須破膠，低溫破膠是難題。高 溫時壓裂液粘彈性變差，難攜砂。砂易壓碎堵塞孔縫，極大降低導流能力。
[0005] 李冰父子最早用熱脹冷縮原理造縫，在冬天用火燒，德冰水凍裂石縫，開掘都江堪 寶瓶口，使水流入成都平原灌概。
[0006] 冷縮造縫實例很多；巖石低溫破碎，凍融損傷、凍融巧基破碎、凍融路基破碎、凍± 巖石冷破裂。
[0007] 停注一段時間，超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE與孔縫中的地層水混 合后被稀釋，濃度降低；然后升溫，在孔縫中結冰，冷脹造縫。
[0008] 巖石的礦物成分異常復雜，各種礦物的熱脹冷縮冷脹造縫是非均勻的，即使地層 溫度恢復到原有地層溫度，熱脹冷縮冷脹生成的裂縫絕不可能閉合成原狀。
[0009] 本發明的目的是提供一種溶解溶蝕通縫擴喉，擴大納米孔縫，再冷縮冷脹造縫，不 加砂造縫的納米壓裂液。
[0010] 本發明的關鍵是1 %~10%超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE的水溶液 是超低溫過冷流體。
[0011] 國際原始創新，達到國際領先水平的創新點：
[0012] 超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE，在溫度-20(TC~-1(TC范圍內是超 低溫過冷流體。SSE易進入納米孔縫，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、結冰 冷脹造縫。SSE可W單獨使用，也可W與液態二氧化碳或液氮混合壓入地層冷縮冷脹造縫。 使用SSE壓裂液實現不加砂壓裂。由于各種礦物成分冷縮脆性的非均勻性，SSE造縫難W 閉合。
[0013] 超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE成本低，易于現場施工操作，是進行 不加砂壓裂的關鍵壓裂液，成本更低，更易施工，便于推廣應用。
[0014] 超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE需求量大、市場大、需求時間具有持 久性；經濟效益、社會效益都是難W估量的。地下滲流態和吸附態能源開采、地熱和干熱巖 熱源的開發利用，都需要用超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE進行不加沙壓裂。 利用超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE開發地熱，可W在控制降雨，在干旱地區 抗旱、沙漠快速綠化、地震防震減災、地震能源開發利用中發揮極其重要的作用。超低溫過 冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE不但可W解決大量的就業，更重要地是保證全國各行各 業高速增長的能源需求、抗旱、沙漠快速綠化，同時為國家創造大量經濟收入；地震能源開 發利用，減少地震人員傷亡、財產損失。
[0015] 超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE的實例見表1。
[0016] 表1超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE的實例
[0017]
[0018] 實例1.本發明提供了一種煤巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型號 SSEco)，其優點是煤巖溶蝕率最大、煤層破裂壓力下降最大、煤層壓裂施工壓力下降最大， 在溫度-20(TC~-IOC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕煤粉、孔縫中的膠結物和充填 物。適應于煤層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、結冰冷脹造縫。 SSEco可W在煤層單獨進行不加沙壓裂，也可W與液態二氧化碳或液氮混合進行不加沙壓 裂。由于煤層各種礦物成分冷縮性的非均勻性，SSEco在煤層不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0019] S沈CO配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLco+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFaco或溶解壓裂液CFsco+0. 2 %~5 %潛在酸CAPco+0. 2 %~5 %緩速酸CArcoW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0020] 實例2.本發明提供了一種砂巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型號 SSEsa),其優點是砂巖溶蝕率最大、砂巖儲層破裂壓力下降最大、砂巖儲層壓裂施工壓力下 降最大，在溫度-20(TC~-1(TC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕砂巖及孔縫中的膠結 物和充填物。適應于砂巖儲層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、 結冰冷脹造縫。SSEsa可W在砂巖儲層單獨進行不加沙壓裂，也可W與液態二氧化碳或液氮 混合進行不加沙壓裂。由于砂巖儲層各種礦物成分冷縮性的非均勻性，SSEsa在砂巖儲層 不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0021] S沈sa配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLsa+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFasa或溶解壓裂液CFssa+0. 2 %~5 %潛在酸CAPsa+0. 2 %~5 %緩速酸CArsaW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0022] 實例3.本發明提供了一種頁巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型號 SSEsh),其優點是頁巖溶蝕率最大、頁巖儲層破裂壓力下降最大、頁巖儲層壓裂施工壓力下 降最大，在溫度-20(TC~-IOC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕頁巖及孔縫中的膠結 物和充填物。適應于頁巖儲層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、 結冰冷脹造縫。SSEsh可W在頁巖儲層單獨進行不加沙壓裂，也可W與液態二氧化碳或液氮 混合進行不加沙壓裂。由于頁巖儲層各種礦物成分冷縮性的非均勻性，SSEsh在頁巖儲層 不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0023] S沈Sh配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLsh+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFash或溶解壓裂液CFssh+0. 2 %~5 %潛在酸CAPsh+0. 2 %~5 %緩速酸CArshW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0024] 實例4.本發明提供了一種花崗巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型號 SSEgr),其優點是花崗巖溶蝕率最大、花崗巖儲層破裂壓力下降最大、花崗巖儲層壓裂施工 壓力下降最大，在溫度-2〇(TC~-1(TC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕花崗巖及孔縫 中的膠結物和充填物。適應于花崗巖儲層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過 冷冷縮造縫、結冰冷脹造縫。SSEgr可W在花崗巖儲層單獨進行不加沙壓裂，也可W與液態 二氧化碳或液氮混合進行不加沙壓裂。由于花崗巖儲層各種礦物成分冷縮性的非均勻性， SSEgr在花崗巖儲層不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0025] S沈gr配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLgr+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFagr或溶解壓裂液CFsgr+0. 2 %~5 %潛在酸CAPgr+0. 2 %~5 %緩速酸CArgrW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0026] 實例5.本發明提供了一種碳酸鹽巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型 號SSEca)，其優點是碳酸鹽巖溶蝕率最大、碳酸鹽巖儲層破裂壓力下降最大、碳酸鹽巖儲層 壓裂施工壓力下降最大，在溫度-20(TC~-IOC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕碳酸 鹽巖及孔縫中的膠結物和充填物。適應于碳酸鹽巖儲層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔 縫、超低溫過冷冷縮造縫、結冰冷脹造縫。SSEca可W在碳酸鹽巖儲層單獨進行不加沙壓裂， 也可W與液態二氧化碳或液氮混合進行不加沙壓裂。由于碳酸鹽巖儲層各種礦物成分冷縮 性的非均勻性，SSEca在碳酸鹽巖儲層不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0027] S沈Ca配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLca+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFaca或溶解壓裂液CFsca+0. 2 %~5 %潛在酸CAPca+0. 2 %~5 %緩速酸CArcaW %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0028] 實例6.本發明提供了一種泥巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型號 SSEmu)，其優點是泥巖溶蝕率最大、泥巖儲層破裂壓力下降最大、泥巖儲層壓裂施工壓力下 降最大，在溫度-20(TC~-IOC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕泥巖及孔縫中的膠結 物和充填物。適應于泥巖儲層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、 結冰冷脹造縫。SSEmu可W在泥巖儲層單獨進行不加沙壓裂，也可W與液態二氧化碳或液氮 混合進行不加沙壓裂。由于泥巖儲層各種礦物成分冷縮性的非均勻性，SSEmu在泥巖儲層 不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0029] SSEmu配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLmu+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFamu或溶解壓裂液CFsmu+0. 2 %~5 %潛在酸CAPmu+0. 2 %~5 %緩速酸CArmuW %~ 12% [31%HCl]+0. 5%~2% [40%HF]。
[0030] 實例7.本發明提供了一種砂質泥巖超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液（型 號SSEsm)，其優點是砂質泥巖溶蝕率最大、砂質泥巖儲層破裂壓力下降最大、砂質泥巖儲層 壓裂施工壓力下降最大，在溫度-20(TC~-IOC范圍內是超低溫過冷流體。重點溶蝕砂質 泥巖及孔縫中的膠結物和充填物。適應于砂質泥巖儲層不加沙壓裂，溶解溶蝕擴大納米孔 縫、超低溫過冷冷縮造縫、結冰冷脹造縫。SSEsm可W在砂質泥巖儲層單獨進行不加沙壓裂， 也可W與液態二氧化碳或液氮混合進行不加沙壓裂。由于砂質泥巖儲層各種礦物成分冷縮 性的非均勻性，SSEsm在砂質泥巖儲層不加沙壓裂造縫難W閉合。
[0031] S沈Sm配方；0. 2 %~5 %超低溫過冷液化劑SSLsm+0. 2%~5%酸基壓裂液 VCFasm或溶解壓裂液CFssm+0. 2 %~5 %潛在酸CAPsm+0. 2 %~5 %緩速酸CArsm+2 %~ 12% [31%肥1]+0. 5%~2% [40%HF]。
【主權項】
1. 超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE配制方法，其特征在于其造縫原理是溶 解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、結冰冷脹造縫。配制的總原則是：配制的SSE 水溶液在溫度-200°C~-10°C范圍內是超低溫過冷流體，仍可以自由流動。將SSE水溶液 壓入地層后進入納米孔縫，溶解溶蝕納米孔縫中的充填物、膠結物和部分溶解溶蝕孔縫壁 面，溝通擴大納米孔縫；同時突變型急劇快速降低巖層溫度，冷縮巖石迫使巖石超低溫非均 勻冷縮造縫。停注一段時間，使注入液體與孔縫中的地層水混合，一方面超低溫過冷收縮與 擴大納米孔縫壓裂液SSE被稀釋，濃度降低；另一方面升溫，在孔縫中結冰，冷脹造縫。由于 巖石礦物成分分布的非均勻性，各種礦物成分冷縮脆性的非均勻性，即使恢復到原始溫度， 溶解溶蝕擴大納米孔縫、冷縮造縫、冷脹造縫難以閉合。2. 按照權利要求1所述的配制方法，其特征在于配制的超低溫過冷收縮與擴大納米 孔縫壓裂液SSE的主要性能為溶解溶蝕溝通擴大納米孔縫、冷縮造縫、冷脹造縫共同造 縫。2%超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE的總目標為：有機氯含量為0 ;凝固 點-2001：~-101：;閃點1001：~2001：;巖芯驅替降阻率20%~90% ;溶解溶蝕粘土礦 物（高嶺石、鈉膨潤土、伊利石、綠泥石）、石英、方解石、白云石、長石、礫巖、砂巖、粉砂巖、 砂質泥巖、煤粉、花崗巖等巖石的溶解率大于0.5% ;納米孔縫擴大20%~100% ;防膨 率70%~150%;殘漁量0111〖凡~200111〖/]^;41]1〇1:1：-]^1^67潤濕指數-0.3~0.5;水敏指 數-0. 01~-10 ;酸敏指數-0. 01~-10 ;N-80鋼片90°C靜態腐蝕速率小于4gAm2*h) ;90°C 動態腐蝕速率小于30gAm2*h)。靜態和動態腐蝕速率低于行業標準，施工作業可以不換管 柱。只要配制的水滿足國家《污水綜合排放標準》，配制的SCD滿足國家《污水綜合排放標 準》；只要地層水滿足圍家《污水綜合排放標準》，S⑶施工后返排的地層水滿足國家《污水 綜合排放標準》。3. 按照權利要求1-2所述的配制方法，其特征在于超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓 裂液SSE配方：0. 2%~5%超低溫過冷液化劑SSL+0. 2%~5%酸基壓裂液VCFa或溶解壓 裂液 CFs+0. 2%~5%潛在酸 CAP+0. 2%~5%緩速酸 CAr+2%~12% [31% HCl]+0. 5%~ 2% [40% HF]。配方成分和用量按照配制超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE的總 原則和總目標，隨巖性成分、地層溫度、地層壓力、施工條件變化，具有相對性。 注：相關廣品的專利4. 按照權利要求1-3所述的配制方法，其特征在于配制超低溫過冷液化劑SSL的基本 配料有：第一，符合超低溫流動凝固點或烙點（凝固點或烙點_200°C~-10°C )、相對分子 質量小于500、易溶于水三個條件的醇、酚、醚、酮、酯、含氮化合物、含硫化合物、多官能團、 表面活性劑等有機超低溫過冷促進劑；第二，無機凝固點降低劑。由有機超低溫過冷促進劑 和無機凝固點降低劑制成在-200°C~-10°C范圍內超低溫過冷液化劑SSL，其水溶液是超 低溫過冷流體，即在-200°C~-10°C范圍內SSL的水溶液具有流動性。5. 按照權利要求1-3所述的配制方法，其特征在于溶解溶蝕擴大納米孔縫。根據巖石 礦物成分、地層溫度、地層壓力、施工條件，SSE溶液易進入納米孔縫，溶解溶蝕納米孔縫中 的充填物、膠結物，溝通納米孔縫；部分溶解溶蝕孔縫壁面，擴大納米孔縫。6. 按照權利要求1-3所述的配制方法，其特征在于超低溫過冷冷縮造縫。根據巖石礦 物成分冷縮脆性的非均勻性，超低溫非均勻冷縮造縫，造縫難以閉合。7. 按照權利要求1-3所述的配制方法，其特征在于結冰冷脹造縫。超低溫過冷收縮與 擴大納米孔縫壓裂液SSE進入地層后被稀釋，濃度降低，超低溫過冷作用逐漸失效；停注后 地層溫度逐步升溫，在孔縫中結冰冷脹造縫。8. 按照權利要求1-2所述的配制方法，其特征在于用1%~10%超低溫過冷收縮與擴 大納米孔縫壓裂液SSE+90%~99%水經混砂車、配液車或大排量泵循環20分鐘，其水溶液 與5%~20%液氮分別經三叉管入口端進入井筒混合，在溫度-200°C~1°C范圍內在井筒 和地層仍可以自由流動，不結冰，使巖石冷縮造縫。9. 按照權利要求1-2所述的配制方法，其特征在于用1%~10%超低溫過冷收縮與擴 大納米孔縫壓裂液SSE+90%~99%水經混砂車、配液車或大排量泵循環20分鐘，其水溶液 與10%~30%液態二氧化碳分別經三叉管入口端進入井筒混合，在溫度-200°C~1°C范圍 內在井筒和地層仍可以自由流動，不結冰，使巖石冷縮造縫。
【專利摘要】本發明屬地下能源開發儲層改造。其特征是根據巖石成分，配制的超低溫過冷收縮與擴大納米孔縫壓裂液SSE，在溫度-200℃～-10℃范圍內是超低溫過冷流體。SSE易進入納米孔縫，溶解溶蝕擴大納米孔縫、超低溫過冷冷縮造縫、結冰冷脹造縫。SSE可以單獨使用，也可以與液態二氧化碳或液氮混合壓入地層冷縮冷脹造縫。使用SSE壓裂液實現不加砂壓裂。由于各種礦物成分冷縮脆性的非均勻性，SSE造縫難以閉合。靜態和動態腐蝕速率低于行業標準，施工作業可以不換管柱。
【IPC分類】C09K8/74
【公開號】CN105713593
【申請號】CN201410405096
【發明人】馮文光, 馮博, 馮妍, 馮卓
【申請人】成都能生材科技開發有限責任公司