化学剂对磷酸酯类油基冻胶压裂液性能的影响

系统研究了９种化学剂对柴油基冻胶压裂液性能的影响,结果发现：在一定剪切速率（１７０ｓ＾－１）下,添加不同类型的化学剂对柴油基冻胶压裂液的性能影响很大,其中化学剂Ｚ－１和Ｚ－７可以显著提高柴油基冻胶压裂液的抗温和抗剪切性能,使得剪切后的压裂液粘度较不加化学剂提高了近１００ｍＰａ．ｓ。     

磷酸酯/Fe3+型油基冻胶压裂液性能研究

针对磷酸酯/Al3+交联的油基压裂液交联速度慢,交联剂溶解性慢、稳定性差和价格高等缺点,首次对磷酸酯/Fe3+交联的油基压裂液体系进行了研究。通过对铁交联剂体系的优化,筛选一种磷酸酯/Fe3+交联的新型交联剂体系,并对磷酸酯/Fe3+油基冻胶压裂液性能进行了评价。结果表明:采用30%Fe2(SO4)3+15%二乙醇胺+55%水制备的新型交联剂体系,直接与磷酸酯混合即可形成油基冻胶,其性能不受放置时间的影响,交联速度快,成胶性能好,10 min就可达到最大黏度;压裂液的抗温抗剪切性能高,与常规铝交联剂体系比较,压裂液成胶速度提高了20倍,压裂液的抗温能力由原来100℃提高到135℃,并且压裂液的破胶性和滤失性等性能均能达到压裂施工的要求。     

影响磷酸酯铝类油基冻胶压裂液性能的因素

研究了不同交联比（ＮａＡｌＯ２交联剂／ＰＥ９２磷酸酯胶凝剂）对ＮａＡｌＯ２与ＰＥ９２交联反应体系的ｐＨ值以及对磷酸酯铝类油基冻胶压裂液粘度的影响,并探讨了硫酸的浓度对磷酸酯铝类油基冻胶压裂液的最佳交联比、最佳交联ｐＨ值以及其耐温能力的影响．结果表明：（１）ＮａＡｌＯ２与ＰＥ９２交联反应体系的ｐＨ值随着交联比的增大而增大;（２）磷酸酯铝类油基冻胶压裂液最佳交联ｐＨ值为４４０～４．６０;（３）硫酸的浓度对磷酸酯铝类油基冻胶压裂液的最佳交联ｐＨ值没有影响,但磷酸酯铝类油基冻胶压裂液的最佳交联比随着硫酸浓度的增大而增大;（４）在磷酸酯铝类油基冻胶压裂液中加入硫酸后,可以使其耐温能力提高１８℃左右．     

pH值对于表面硼改性纳米二氧化钛交联剂交联性能的影响

传统有机硼交联羟丙基瓜胶 （HPG）冻胶压裂液体系具有稠化剂用量大,压裂施工成本高,压裂残渣多,裂缝导流能力差等诸多缺点。为了达到降低压裂液稠化剂用量、提高压裂施工效果的目的, 采用“两步法”制备了一种表面硼改性的纳米二氧化钛颗粒 （NCC）作为HPG压裂液交联剂。研究了pH值对于NCC交联HPG冻胶耐温性能的影响,结果表明随着pH值的增加,NCC冻胶压裂液的耐温性能先增大后减小。所形成的冻胶压裂液在pH=12时耐温性能最佳。与传统有机硼交联剂相比,NCC可大大减小稠化剂用量,NCC交联的0.3 wt.% HPG冻胶在pH值为8~14的范围内均能保持良好的耐温性能。利用扫描电镜表征了NCC冻胶在不同pH值条件下的交联形貌及交联结构,结果表明,在pH值为12时,NCC冻胶微观形貌最致密。     

高矿化度水压裂液螯合剂的研制

用油田产出水、返排水等高矿化度水作为配液水配制压裂液时,由于其中多种高价、变价金属离子含量较高,易与羟丙基瓜胶上的羟基发生配位竞争,在高分子表面容易形成聚团,严重影响了瓜胶的溶胀和交联性能。为此,研制开发出一种螯合剂,可解决瓜胶溶胀难、黏度低等问题。对该体系性能评价实验结果表明,用加入该螯合剂的高矿化度水配制羟丙基瓜胶压裂液,加入交联剂后可在3~4 min交联,且交联冻胶弹性好。在90℃,170 s~(-1)下连续剪切1.5 h,黏度为101.32 m Pa·s,使配制的压裂液对金属离子具有良好的耐受性和螯合性,可形成有效稳定的交联冻胶,并有效改善其耐温耐剪切性能。     

pH对于表面硼改性纳米二氧化钛交联剂交联性能的影响

传统有机硼交联羟丙基瓜胶(HPG)冻胶压裂液体系具有稠化剂用量大,压裂施工成本高,压裂残渣多,裂缝导流能力差等诸多缺点。为了达到降低压裂液稠化剂用量、提高压裂施工效果的目的,采用"两步法"制备了一种表面硼改性的纳米二氧化钛颗粒(NCC)作为HPG压裂液交联剂。研究了pH对于NCC交联HPG冻胶耐温性能的影响,结果表明随着pH的增加,NCC冻胶压裂液的耐温性能先增大后减小。所形成的冻胶压裂液在pH=12时耐温性能最佳。与传统有机硼交联剂相比,NCC可大大减小稠化剂用量,NCC交联的0.3wt%HPG冻胶在pH值8~14的范围内均能保持良好的耐温性能。利用扫描电镜表征了NCC冻胶在不同pH值条件下的交联形貌及交联结构,结果表明,在pH为12时,NCC冻胶微观形貌最致密。     

微胶囊包裹化学生热体系与压裂液的配伍性研究

讨论了NH4Cl-NaNO2-草酸微胶囊(反应催化剂)生热体系与羟丙基瓜尔胶压裂液的配伍性.研究结果表明,草酸微胶囊、破胶剂、生热剂等与压裂液复配后,压裂液的初始黏度有所降低,在170 s 1下剪切2 h后黏度能保持在300 mPa·s左右,体系的稳定性及抗剪切性能都保持较好,说明微胶囊包裹化学生热体系与该压裂液有很好的配伍性.     

锆冻胶压裂液的高温性能

本文用测定突破真空度的方法评价了无机锆冻胶压裂液的高温性能,研究了这种冻胶作为高温压裂液的各种影响因素。从对比实验证明,这种压裂液具有成本低、易配制、高温稳定、能自动破胶、破胶后残液无残渣,并有粘土防膨性能等特点,是一种理想的高温压裂液。     

含纳米颗粒的黏弹性表面活性剂泡沫压裂液性能

为了实现低压、低渗、强水敏等非常规油气资源的高效开发,研究了纳米颗粒在高温条件下对黏弹性表面活性剂(VES)泡沫压裂液的性能影响。压裂液体系中以阳离子表面活性剂作为起泡剂,将亲水型纳米SiO_2颗粒和黏弹性的蠕虫状胶束加入到基液中,从而对泡沫的稳定和压裂液的增黏起到协同作用,最终提高了压裂液的高温抗剪切性、黏弹性、稳定性和悬砂性。实验结果表明,含有纳米SiO_2颗粒的VES泡沫压裂液配制简单、成本较低,抗高温能力达到120℃,能在地层条件下自动破胶,在90℃下的半衰期接近80 min。与常规压裂液相比,含纳米颗粒的VES泡沫压裂液性能提高显著,对于特殊油气藏的开发极具潜力。     

羟丙基胍胶压裂液重复利用技术研究

针对南泥湾采油厂压裂施工后返排液多、处理费用高,研究了羟丙基胍胶压裂液重复利用技术.首先,以羟丙基胍胶为稠化剂,硼砂为交联剂,缓释型SS-1为破胶剂制备可重复利用的压裂液基液.然后在40℃条件下,优化重复利用时破胶液与基液的混合比例,以及向混合液中加入交联剂、破胶剂和交联促进剂的量,满足现场施工60 s内交联、3 h后破胶的要求.通过室内实验确定了重复利用压裂液体系最佳配方:破胶液与基液混合体积比为1∶3,加入交联剂硼砂质量分数0.035%～0.045%,缓释型破胶剂SS-1质量分数0.25%～0.35%,交联促进剂质量分数0.03%～0.06%.性能评价结果表明,该压裂液体系具有良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,实现了压裂液的重复利用.     

一种延迟交联的抗高温加重胍胶压裂液的研究

深井储层埋藏深、岩性致密,破裂压力和裂缝延伸压力高,导致压裂施工压力高、难度大,常规压裂液密度低,无法保证施工安全和措施效果。为此,合成了一种有机硼交联剂YGB 1,通过交联时间的测定对交联比和调节剂用量进行优化;并对稠化剂、加重剂和其他添加剂进行了优选,形成了密度为1.35 g/cm³、延迟交联时间在3～17 min内可调、适用于160 ℃储层的加重胍胶压裂液配方。通过耐温耐剪切实验、悬砂实验、降阻实验和破乳实验对压裂液的各项性能进行了测定,结果表明,该加重胍胶压裂液各项性能优异,在160 ℃、170 s^-1下剪切2 h后黏度仍保持在150 mPa·s以上;当混砂比为25%时,使用20～40目的陶粒在90 ℃条件下测试悬砂实验,悬浮0.5 h后,陶粒无沉降;测试管路为6 mm,当排量为3.5 m³/h时,加重压裂液的降阻率为61%;破胶液表面张力为24.8 mN/m,残渣含量为398.2 mg/L;破胶液防膨率为91%。     

多羟基醇压裂液体系交联剂研究

针对常规胍胶压裂液对油气藏储层伤害的现状,提出一种有机硼交联多羟基醇压裂液体系.通过室内实验为该体系合成了有机硼交联剂的基础物S-BQ,其最佳原料配比n(多元醇A)∶n(硼酸)为8∶1,催化剂Na2CO3的质量分数为0.35%左右.针对S-BQ延迟交联时间过长的问题,经复配加入延迟调节剂和助溶剂,制得性能优良的有机硼交联剂FS-BQ.用该交联剂交联的多羟基醇压裂液具有很好的延迟交联特性和剪切稳定性.此外,该压裂液体系破胶彻底,残渣含量低,对油气藏储层伤害小,适合于超低渗透油气田储层改造.     

磺酸型表面活性剂压裂液的制备及性能研究

合成了一种阴离子磺酸型表面活性剂,将其与助剂配合使用作为压裂液增稠剂,在中性氯化钠溶液中反应交联,制得一种阴离子清洁压裂液.实验结果表明:体系配比为5%增稠剂+3.5%氯化钠时,性能较好,具有优良的耐温、耐剪切、流变黏弹性及携砂性,破胶彻底易返排,对岩层伤害小等特点,满足了低压、低渗透油气藏压裂液的要求.     

多糖水基压裂液添加剂

本文分析了国内外多糖水基压裂液添加剂的发展现状,指出植物胶和纤维素衍生物等多糖被广泛应用于配制水基压裂液。国外普遍使用瓜尔胶作胶凝剂。通过对瓜尔胶进行化学改性和使用新型交联剂,可以改善压裂液的耐温性,降低残渣量,并进一步发展延缓交联等新技术.文章还建议我国应努力开发适合我国条件的多糖压裂液新品种。     

油层水配制压裂液研究及性能评价

以油层水为基液,羟丙基胍胶为增稠剂,有机硼为交联剂,生物酶为破胶剂,研究出适用于不同温度的低温地层压裂液配方.确定稠化剂羟丙基胍胶的质量分数为0.4%,交联剂质量分数为0.5%.随着地层温度的升高,破胶剂生物酶的加量减少,25℃最佳质量浓度为100 mg/L,温度升至40℃时,生物酶最佳质量浓度仅50 mg/L.40℃条件下,该压裂液体系在170 s-1剪切速率下剪切30 min保留黏度大于50 mPa.s,测得破胶液黏度小于5 mPa.s.破胶液残渣质量浓度为450mg/L,残渣粒径平均值为2.8μm,岩心基质渗透率损害率为22.6%.     

硼交联水基冻胶压裂液的研究发展现状

综述了硼交联水基冻胶压裂液的国内外研究发展现状．着重介绍了国外应用核磁共振（ＮＭＲ）能谱技术研究硼交联机理得出的结论、有机硼配合物交联剂的延迟交联机理和优异性能、硼交联压裂液的粘弹性和测定方法以及破胶剂的最新发展成果—胶囊破胶技术．指出了硼交联水基冻胶压裂液的几个重要研究和发展方向     

压裂用纳米交联剂的研究进展

为解决传统的水力压裂存在的胍胶用量大、pH依赖强等问题,利用纳米材料传统有机交联剂结合,制备出纳米交联剂。现对中外关于压裂用纳米交联剂的相关报道进行了总结,论述了压裂用纳米交联剂的制备方法、性能评价和交联机理研究,并在此基础上阐明了压裂用纳米交联剂存在的问题及未来发展方向。     

羟乙基羧甲基纤维素与金属离子交联作用机理

纤维素作为丰富的可再生资源,在储层改造领域具有广阔的应用前景。纤维素压裂液近两年在气井压裂上的先导试验也取得了较好的增产效果。通过实验,对其稠化剂羟乙基羧甲基纤维素与高价金属离子的交联作用机理进行了研究。结果表明,该纤维素交联凝胶点的时间与频率无关,与交联剂浓度关系密切。在优化压裂液配方时,可根据需要调节交联时间;羟乙基羧甲基纤维素与高价金属离子交联即存在化学交联,同时也存在物理交联,纤维素分子链上的羟基同交联剂配位体中的羟基或有机锆中的离子产生强烈的氢键作用,形成物理交联点;纤维素分子链上的羧酸根同交联剂中的金属离子形成化学交联点。     

锆冻胶水基压裂液

本文研究了一种新的水基压裂液即锆冻胶水基压裂液。这种压裂液是以聚丙烯酰胺(PAM)作成胶剂,用无机锆化合物作交联剂,加入适量的玻胶剂和防乳剂配成。其特点是粘度高、摩阻低、滤失系数小、可在指定的时间水化,水化后的残液无残渣,不与油乳化,因而易于从地层排出。作交联剂的无机锆化合物,可在破胶水化后作为粘土防膨剂,从而使这种水基压裂液特别适用于压裂粘土含量高的地层。本文还研究了影响锆冻胶的各种因素和锆冻胶作为压裂液的使用性能,证实这种冻胶比现场用得最多的硼冻胶优越。