新型聚合物压裂液的动态滤失及其对地层伤害规律研究

为研究新型聚合物压裂液滤失及对地层伤害规律,设计了一套压裂液动态滤失及岩心伤害测试装置,研究了剪切速率、滤失压降、岩心渗透率3种因素对压裂液滤失量、滤失系数及岩心伤害率的影响,并与常规胍胶压裂液进行了对比分析。实验结果表明:剪切速率升高时,压裂液滤失系数及总滤失量均升高,岩心伤害率在低剪切速率阶段增幅较大,而在高剪切速率阶段增幅较小;滤失压降升高时,初期压裂液滤失量增加,滤失系数基本不变,岩心伤害率逐渐升高;岩心原始渗透率升高时,初期压裂液滤失量及滤失系数均升高。3种影响因素下新型聚合物压裂液相对于胍胶压裂液均表现出良好的低滤失性及低伤害性。     

致密砂岩油藏压裂液伤害实验研究

致密砂岩油藏孔喉半径细小、连通性差,水力压裂过程中由于压裂液滤失、返排不彻底等因素极易造成储层伤害,有必要针对常用压裂液体系对储层基质和支撑裂缝导流能力的伤害进行评价。利用压裂液注入实验和导能能力测试仪测试了滑溜水压裂液、线性胶压裂液和交联胍胶压裂液的储层基质伤害、滤饼伤害和支撑裂缝导流能力伤害,结合核磁共振技术分析了压裂液滤失的孔径范围,揭示了三种压裂液对储层和支撑裂缝的伤害机理。三种压裂液对储层基质伤害和滤饼伤害与滤失系数有关,滤失系数越大,基质伤害越大,滤饼伤害越小。储层的滤饼伤害要大于基质伤害。针对致密砂岩储层,压裂液对储层基质的伤害主要是对储层中孔和大孔的伤害。三种压裂液对支撑裂缝导流能力的伤害大小和破胶液的残渣含量有关,残渣含量越高,对支撑裂缝导流能力的伤害也就越大。闭合压力越高,支撑裂缝导流能力伤害率也越高。对于致密砂岩油藏,减小滤饼形成和残渣的滞留是降低压裂液伤害的主要途径。     

清洁压裂液导流能力伤害对比实验研究

清洁压裂液作为一种新型压裂液体系,具有清洁、低污染、破胶彻底、残渣少、压后退排率高等特点,在特低渗储层具有良好的应用前景.通过对比常规瓜胶压裂液、低伤害压裂液和清洁压裂液的压裂充填裂缝导流能力伤害实验,定量分析不同压裂液体乐对压裂裂缝导流能力的伤害率,从而可以直观评价清洁压裂液对储层的伤害特点,为清洁压裂液的推广应用提供重要依据.     

裂缝伤害对套管射孔压裂井产能影响分析

在套管射孔压裂井中,存在影响井生产动态的裂缝伤害:瓶颈裂缝和压裂液滤失形成的滤失带伤害。运用分析方法研究了上述伤害对井产能的影响。分析结果表明两种类型的裂缝伤害都会降低压裂井产能,与滤失带伤害相比,瓶颈裂缝大幅度地降低了井产能,最大降幅达7倍。虽然压裂液滤失对井产能的影响没有瓶颈裂缝那么大,但也降低多一半。在实际施工中,应采用各种措施消除瓶颈裂缝和减小压裂液滤失。     

裂缝伤害对套管射孔压裂井产能影响分析

在套管射孔压裂井中,存在影响井生产动态的裂缝伤害:瓶颈裂缝和压裂液滤失形成的滤失带伤害。运用分析方法研究了上述伤害对井产能的影响。分析结果表明两种类型的裂缝伤害都会降低压裂井产能,与滤失带伤害相比,瓶颈裂缝大幅度地降低了井产能,最大降幅达7倍。虽然压裂液滤失对井产能的影响没有瓶颈裂缝那么大,但也降低多一半。在实际施工中,应采用各种措施消除瓶颈裂缝和减小压裂液滤失。     

考虑动态滤失系数的压裂井裂缝闭合及返排优化

依据渗流力学理论,借助岩心滤失试验,引入动态滤失系数,建立致密气井压裂后强制裂缝闭合理论模型和动态滤失系数模型,对加砂压裂及压后关井过程中的压裂液滤失量、滤液侵入机制、近缝地层压力剖面进行动态分析。结果表明:动态滤失系数模型可更好地描述压裂液滤失的动态过程,前期滤失速率大,后期滤失速率变小并趋于定值;压裂液滤失由缝口至缝端逐渐降低,侵入伤害带主要集中在缝口处,侵入深度与储层的物性参数、压裂液流体参数及施工规模有关;气井中压降主要集中在原状地层区,返排的主要能量来源于压裂及关井过程中地层气体压缩产生的附加能量。     

阴离子清洁压裂液性能评价

阴离子表活剂压裂液是新型清洁压裂液,为了深入了解该压裂液的作用机理,进行了多项实验研究,包括压裂液的配方优化,液体配制,耐温抗剪切性能,黏弹性及悬砂性,压裂液的滤失及岩心伤害实验,压裂液的破胶特性等等。实验结果证明,压裂液黏度可调性强,在100℃条件下,压裂液的黏温、黏时性能及悬砂性好,压裂液遇到原油破胶,温度越高破胶越彻底,破胶后无残渣,伤害小。     

煤层低伤害氮气泡沫压裂液研究

随着煤层气开发规模不断扩大,在煤层压裂增产过程中压裂液滤失量高、地层伤害严重、返排困难且压裂效果差等问题不断凸显。结合煤层气储层物性,研制低伤害氮气泡沫压裂液体系,即0.5%YSJ杀菌剂+1%FP-1复合起泡剂+2%KCl防膨剂+N2。对该氮气泡沫压裂液体系进行滤失试验和分散试验研究。结果表明:该泡沫压裂液体系起泡及稳泡性能良好,耐剪切能力强,携砂能力强;泡沫和气液两相滤饼的封堵作用可以明显降低压裂液的滤失量,并且氮气可以增强压裂液的返排能力;压裂液体系中的表面活性剂可以降低煤粉与水相的界面张力,提高压裂液对煤粉的分散能力;相对于常规压裂液体系,氮气泡沫压裂液体系对煤层气岩心的伤害较小。     

清洁压裂液对煤岩储层伤害的实验评价

 压裂液进入煤层后会带来一定的伤害,影响煤层气的产量。通过实验研究了清洁压裂液对煤层气解吸扩散和渗流的伤害机制。以沁水盆地煤岩为实验样品,利用自主研究的煤岩解吸装置和全模拟流体模拟微观分布实验系统,测试了清洁压裂对煤岩解吸量和地层水渗透率的伤害程度。研究表明,清洁压裂液对煤岩渗透率的伤害为30%,对煤层气解吸量的伤害率为24%,并且推迟了煤层气开始解吸的时间,降低了解吸的速率。通过电镜扫描、润湿性等测试,明确了清洁压裂液对煤岩的伤害机制。     

压裂液滤失深度及滤失速度计算新模型

建立了计算压裂液滤失深度及滤失速度的新模型,运用预处理共轭梯度法可对模型进行求解,得到压裂液的滤失深度,进而求得滤失速度。之后,应用该模型计算了滤失压差、压裂液黏度及界面张力对两者的影响。结果表明:随着压裂液黏度的减小,滤失深度与滤失速度均逐渐增大,两者与压裂液黏度呈幂指数关系;随着滤失压差的增大,滤失深度与滤失速度均逐渐增大,并与滤失压差呈线性关系;界面张力对两者几乎没有影响。     

低伤害多羟基醇压裂液体系研究

针对长庆油气田超低渗透的储层特点,从减少稠化剂集团在储层中的滞留、降低压裂液对储层的基质渗透率和支撑裂缝的伤害出发,开发出一种新型低伤害、低成本的低聚合多羟基醇水基压裂液体系.该压裂液体系以低聚合多羟基醇为稠化剂,有机硼为交联剂,合成了一种释酸剂作破胶剂.通过室内实验确定了压裂液的最佳配方:低聚合多羟基醇质量分数为2.0%、交联剂质量分数为0.8%、pH值调节剂质量分数为0.16%,并对其性能进行了评价.评价结果表明,该压裂液体系具有很好的流变性和抗剪切性,滤失量小,破胶彻底和残渣低等优良性能,对储层伤害小于常规胍胶压裂液.因此,该压裂液体系具有很好的应用前景.     

田菁胶残渣及其对压裂井产能的影响

油层水力压裂施工中常用的水基冻胶压裂液在破胶后一般都有一定量的残渣.这种残渣一方面可堵塞地层和支撑裂缝孔隙,另一方面可形成滤饼,降低滤液侵入地层深度,减轻地层伤害.本文用田菁压裂液研究了其残渣含量对不同渗透率人造岩心伤害程度的影响,并在模拟压裂液滤失条件下测定不同残渣含量的压裂液对填砂裂缝的伤害程度.用数值模拟方法研究了地层及裂缝的伤害程度及压裂液侵入地层的深度对压裂井产能的综合影响.结果表明.当综合考虑压裂井地层和裂缝伤害程度预测出的产能.较接近实际产能.并提出了根据地层渗透率选择压裂液残渣含量的参考方法.     

国外清洁压裂液的研究进展

粘弹性表面活性剂(VES) 基压裂液(又称为清洁压裂液(ClearFRAC) ) 的使用改变了传统聚合物压裂液对支撑剂的输送方式,可以消除残余聚合物对支撑剂充填层的堵塞,并能提高充填层的导流能力。总结和回顾了目前国内现有的压裂液体系及存在的问题,对国外清洁压裂液的研究状况、理论基础、研究进展及井场应用情况进行了综述。井场应用结果及与瓜胶压裂液体系组分对比表明:清洁压裂液性能优于聚合物压裂液,具有高效、低伤害、配制简单的特点。最后对目前我国开展清洁压裂液的研究提出了一些建议。     

新型缔合压裂液黏弹性控制滤失的特性研究

研究的新型缔合压裂液（GRF 压裂液）无造壁性,因此,设计了一种适合此类压裂液滤失量测定的简易装置
并制定了其滤失测定方法,评价结果表明其滤失性能较好。利用RS6000 流变仪及岩芯驱替装置研究了GRF 压裂液
的黏弹性对其在多孔介质中渗流阻力的影响,结果表明：GRF 由于具有优良的黏弹性,能在岩芯孔隙中建立有效的渗
流阻抗R0,并且黏弹性越强、岩芯渗透率越低,R0 就越大,压裂液渗流越困难;而液体表观黏度和黏弹性对滤失的
影响实验结果进一步表明,液体黏弹性是压裂液滤失控制的最主要因素,因此提出了GRF 压裂液黏弹性控制滤失的
理论。     

超分子表面活性剂压裂液体系研发及在苏里格气田的初步应用

超分子表面活性剂压裂液是在分析苏里格气田上古储层地质特征及压裂液伤害机理的基础上,根据新型聚合物分子结构设计理论,研发的低成本、低伤害、非植物胶、阴离子型表面活性剂类压裂液。性能评价实验表明:该体系具有良好的耐温抗剪切性能,防膨和滤失性能良好,残渣含量40 mg/L,返排率在85%以上,岩心伤害率比常规体系低5%,裂缝导流能力则提高6%。目前已成功应用于苏里格气田两口直井储层改造,改造后的产量与物性相当的邻井对比取得了较好的效果。同时该压裂液体系施工性能稳定、摩阻低、成本低、配制简单,具有较好的推广前景。     

煤层气新型清洁压裂液室内研究及现场应用

在煤层压裂中,任何进入煤层的化合物都会对煤层造成不同程度的伤害。另外,由于煤层较松软、脆性强,在压裂施工中受到外力容易造成整个煤层粉碎,施工难度增大。因此,为了降低伤害,减少煤层受外力容易粉碎的几率,同时提高压裂增产效果,通过室内实验,研究开发出一种新型清洁压裂液。它是由小分子表面活性剂在一定溶液介质中相互缔合形成的网络结构。试验结果表明这种新型清洁压裂液不仅完全达到了清洁的要求,而且对煤层是负伤害。能有效地改善煤层,并在现场施工中取得了良好的压裂施工效果。其防膨率高达94.72%,并且能够溶解煤层的部分有机物质。这些优良性能是这种新型清洁压裂液所特有的,也是明显与其他清洁压裂液的不同之处。通过使用这种新型清洁压裂液现场施工10口煤层气井,100%成功,开发的新型清洁压裂液具有很好的应用效果和前景。     

单相微乳凝胶压裂液体系的制备与性能

实验结果表明:在常规凝胶(胍尔胶)压裂液体系中添加质量分数为3.8%～16.7%的单相微乳液,40～100℃下可快速形成单相微乳凝胶压裂液体系.单相微乳凝胶压裂液体系的破胶时间可控制在60～120 min,且单相微乳的加入对破胶后体系的黏度没有影响.单相微乳凝胶压裂液体系与常规凝胶压裂液体系相比,破胶前,黏度要高10%,滤失量低50%,摩阻要低8%～10%.破胶后,单相微乳凝胶压裂液体系呈微乳特性,表面张力约为常规凝胶压裂液的一半,且悬浮残渣能力强,返排压力低.经单相微乳凝胶压裂液体系处理后的岩心渗透率恢复值高30%,裂缝导流段渗透率恢复率高30%～40%.因此,单相微乳凝胶压裂液体系具有高黏度、低滤失量、低摩阻、良好的破胶性能和较强的悬浮残渣能力等独特性能,使其在压裂后返排能力强,残渣滞留量少,对储层伤害低,岩心和裂缝导流段的渗透率恢复值高.     

海水基清洁压裂液体系PA-VES90的制备及性能研究

为了降低海上油田压裂成本,开发研究了能够用海水、淡水或地层水配制的海水基清洁压裂液体系PA-VES90,并且实现了主剂PA-1和激活剂PA-JX1的工业化生产.室内评价结果表明:PA-VES90压裂液在90℃,170s-1下剪切1.5h,其黏度在40mPa·s以上,满足现场携砂要求.体系破胶简单彻底,利用2％的原油和柴油作为破胶剂,在2.5h完全破胶.破胶液具有较低表面张力,容易返排.体系对岩芯基质渗透率损害率和动态滤失渗透率损害率小于10％.用现场水样配制的清洁压裂液体系无沉淀、无絮凝,与地层流体配伍性良好.     

天然裂缝性储层压裂液滤失研究

裂缝性储层压裂液滤失对裂缝的几何尺寸、支撑剂的分布都有较大的影响。现有裂缝性储层压裂液滤失模型都对天然裂缝进行了简化处理,认为天然裂缝对基质均匀切割,这与实际不符,不能准确反映裂缝分布的非均质性对压裂液滤失的影响。基于储层裂缝统计资料,应用概率统计、随机理论、Monte–Carlo 等方法,建立储层二维离散裂缝网络模型,并借助等效渗透率张量原理将裂缝性介质转化为均质各向异性连续介质,建立了基于渗透率张量的裂缝性储层压裂液滤失数学模型。计算结果表明,天然裂缝分布及其与水力裂缝的位置关系的不同使得沿裂缝长度方向,滤失速度变化较大,若天然裂缝与水力裂缝连通,则压裂液滤失主要发生在连通处,文中模拟了天然裂缝和人工裂缝存在三处连通的情况,这三处的滤失量占裂缝总滤失量的45% 以上,建议对天然裂缝进行封堵。     

煤层气缝网压裂技术研究

为解决煤层气活性水改造效果差的难题,基于煤层发育被方解石充填的天然裂缝网络、压裂液滤失量大的特性,提出了新的缝网压裂思路,研制与煤层相适应的复合压裂液体系。潜在酸压裂液酸蚀充填矿物,使裂缝恢复畅通,形成相连通的复杂裂缝网络;清洁压裂液携砂,支撑压开的裂缝。探讨了该思路的可行性和优势,以及与页岩气、砂岩气缝网压裂的区别。分析了沁水盆地南部3号煤和15号煤地质特征,研制了相应的潜在酸压裂液和清洁压裂液,形成"潜在酸酸蚀裂缝充填矿物,清洁压裂液携砂"的缝网压裂技术。与常规活性水压裂对比表明,3号和15号煤层缝网压裂产量高,见气普遍更早。3号煤压裂支撑剂用量更少,15号煤煤层气开发取得历史突破。实践表明煤层气缝网压裂具有可行性。