新型低聚物清洁压裂液结构与性能研究

压裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液。研究的清洁压裂液体系由低聚物、表面活性剂和盐组成,不含有交联剂。通过溶液的表面张力和粒径方法研究了压裂液的组成与性能之间的关系。并测试了压裂液的耐温抗剪切性能、携砂性能、破胶性能等。研究表明,两性表面活性剂和阳离子表面活性剂的加入,使得清洁压裂液的表面张力降低,携砂能力增强。该体系清洁压裂液遇到一定量的油、气以及地层水时会自动破胶,对地层伤害小,耐温抗剪切性能好,可用于120℃地层。     

新型清洁压裂液的室内合成及性能分析

压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到迅速发展和广泛应用,而压裂液是压裂技术的重要组成部分,是造缝与携砂所使用的液体。目前,压裂液体系仍以水基压裂液为主,油气田开发对压裂效果要求越来越高,消除残渣及其伤害成为压裂技术中亟待解决的重大难题。清洁压裂液,又叫做粘弹性表面活性剂压裂液,出现于上世纪90年代以后,是国外研究者在研制无聚合物水基压裂液时,找到的一种优异流体。本文主要分析了其室内合成和性能分析。     

聚乙烯醇压裂液有机硼交联剂YL-J的合成及应用

合成了一种适用于聚乙烯醇压裂液的有机硼交联剂YL-J.确定最佳合成条件为:硼砂质量分数20％,丙三醇25％,二乙醇胺30％,氢氧化钠1％～5％,反应时间4.Oh,反应温度80℃.流变实验表明,交联剂YL-J与聚乙烯醇稠化剂交联产生的冻胶在80℃剪切速率为170 s-1下连续剪切3600s,压裂液黏度250 mPa·s.静态悬砂实验表明,该压裂液体系具有较好的携砂性,砂子的沉降速度低于0.18 mm/s.破胶实验表明,聚乙烯醇压裂液破胶液黏度为2.3 mPa·s,低于油田要求的10 mPa·s,残渣质量浓度为79 mg/L.实验结果表明,有机硼交联剂YL-J交联的聚乙烯醇压裂液完全能满足压裂现场施工的要求.     

一种新型纳米复合清洁压裂液的研究与应用

研发了一种新型表面活性剂,与助表面活性剂组成复合表面活性剂体系(VES-M)。优选了疏水缔合高分子聚合物(HMPAM)和纳米材料颗粒ZnO,形成纳米复合清洁压裂液体系,具有表面活性剂用量低、添加剂种类少的特点。室内试验表明,与常规黏弹性表面活性剂清洁压裂液相比,该体系具有更好的耐温性能及耐剪切性能,较好的降滤失性、黏弹性及携砂性;且破胶彻底、速度快,破胶后无残渣,岩心伤害率仅为9.3%。2014年在苏里格气田东二区进行现场应用,试气无阻流量均值约为其相同地质条件邻井的2.0倍,为致密气藏低伤害高效改造提供了一条有效途径。     

酸性清洁压裂液体系性能研究及现场应用

为了适应CO_2泡沫压裂施工要求,通过芥酸酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺盐胶束与高分子量聚氧化乙烯(PEO)共混,制得一种耐酸性表面活性剂/聚合物清洁压裂液;并对压裂液的相关性能进行了系统评价。实验结果表明:在80℃、90 min剪切作用后,压裂液黏度依然维持90 m Pa·s左右;储能模量G'为7 Pa,耗能模量G″为1 Pa,压裂液具有较好的黏弹性;压裂液在矿化度1 000~8 000 mg·L~(-1)均可满足悬砂要求;破胶液黏度低于5m Pa·s,残渣含量为50 mg·L~(-1),破胶液表面张力为23.88 m N·m~(-1),界面张力为0.024 6 mN·m~(-1),破胶残渣粒径平均值为40 nm;岩心伤害率在11%以下,压裂液对支撑剂短期导流能力的伤害率在15%以下,可满足压裂施工要求。现场试验结果表明:该压裂液携砂性能好,泡沫质量高,增产效果明显,适合CO_2泡沫压裂施工。     

新型清洁压裂液的室内合成及性能研究

合成了烷基酰胺季铵盐类阳离子粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant,简称VES)EA-22,采用控制应变速率流变仪测定了50℃时3%EA-22+2%KCl体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在粘弹性.研究了EA-22作为清洁压裂液增稠剂的流变性能.实验结果表明,EA-22的合成方法具有反应条件缓和、产率较高、副反应少的特点,3%EA-22+2%KCl体系在80 ℃,105 s-1条件下表观粘度达到86 mPa·s,该体系能够满足悬砂性的要求;体系通过盐水饱和的低渗透岩心时滤失速度较低,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排.     

新型清洁压裂液的室内合成及性能研究

合成了烷基酰胺季铵盐类阳离子粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant,简称VES)EA-22,采用控制应变速率流变仪测定了50℃时3%EA-22+2%KCl体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在粘弹性。研究了EA-22作为清洁压裂液增稠剂的流变性能。实验结果表明,EA-22的合成方法具有反应条件缓和、产率较高、副反应少的特点,3%EA-22+2%KCl体系在80℃,105 s-1条件下表观粘度达到86 mPa.s,该体系能够满足悬砂性的要求;体系通过盐水饱和的低渗透岩心时滤失速度较低,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排。     

清洁压裂液在奈曼油田的应用

清洁压裂液是一种表面活性剂凝胶压裂液,基本配方为1.8%十二烷基三甲基溴化铵CTAB+0.7%水杨酸钠NaSal,在70℃下以145.8 s-1率剪切1 h,黏度大于110 mPa*s.破胶后黏度小于5 mPa*s,残渣为0 mg/L,对导流能力的伤害率小于5%.现场试验1口井,压裂后平均日产液14.75 t,日产油7.01 t,见到了明显的压裂效果.     

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.     

聚合物压裂液的一种多功能交联剂性能研究

针对聚合物压裂液所用金属化合物交联剂易引起地层二次伤害及与其他添加剂配伍性较差的问题,用工业原料研制了一种具有粘土防膨功能的有机交联剂（YJ）,考察了YJ与某聚合物增稠剂     

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。     

靖边气田新型可回收压裂液研究与应用

靖边气田储层整体具有孔喉半径较小,排驱压力较高,压裂液易滞留储层造成伤害。为了缓解环保压力,并减少处理费用和液体成本,开展了可回收压裂液体系研发。新型可回收压裂液体系选用碳链高分子、磺酸基、非离子表活性单体烷基酚、聚氧乙烯醚、丙烯酸酯等作为稠化剂主剂,在分子中引入可增加分子链刚性的环状结构;并用0.35%阴离子表面活性剂作为助剂。通过静态沉砂实验、压裂液屈服应力确定稠化剂使用浓度,最终确定了靖边气田可回收压裂液体系的配方:0.45%稠化剂+0.5%助排剂+0.35%助剂。室内评价结果表明,该体系在120℃条件下具有良好的抗剪切性能;低黏高弹特点明显(G'/G'比值21.9);减阻率57.8%;破胶液具有较小的毛细管力;多次重复配液使用后岩心伤害率在15%以内。2015年,在靖边气田现场应用57口井,再利用率达94.26%。该新型压裂液体系对于同类型其他气田开发时降低成本、减少环境影响具有借鉴意义。     

钻井液作用下页岩破裂失稳行为试验

为揭示富有机质脆性页岩与钻井液之间的相互作用对井壁失稳潜在影响,以层理发育的脆性页岩为研究对象,利用蒸馏水、油基钻井液、硅酸盐钻井液及其滤液,开展钻井液高温浸泡试验,从宏观和微观方面描述页岩破裂失稳过程与机制。结果表明:钻井液侵入带来的水化膨胀与碱液侵蚀是页岩化学损伤的主要形式,也是诱发脆性页岩破裂失稳的直接原因;钻井液作用下,页岩主要沿层理面破裂,破裂根本原因是层理微缝的扩展、延伸乃至贯通形成宏观裂缝,诱发页岩失稳。室内试验与现场应用均证实,提高钻井液封堵性、降低滤失量,减弱水化与碱液侵蚀对页岩破裂失稳影响,有助于提高井壁稳定性,也是页岩气井防塌水基钻井液体系设计的主要技术思路。     

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。     

压裂管柱与压裂液多物理场分析

压裂作业是改进油气层渗透率、提高油气井产量的有效途径之一。压裂管柱在压裂施工中,地层温度及压裂液温度随井深发生线性或非线性变化,压裂液压力也随井深发生非线性变化。本文选取管内流动的压裂液、管外环空静止井液和压裂管柱为研究对象,建立了温度场、流场和应力场耦合分析的多物理场模型。利用ANSYS软件,计算得到1000m压裂管柱以及压裂液在井口处的温度均为20℃,管柱内外壁在井底处的温度分别为36.99℃、50.55℃,压裂液在井底处温度达到35.47℃。仍选取1000m压裂管柱模型,计算得出管柱在多物理场和应力场中,井口和井底处的等效应力相对误差分别为3.73%、5.97%。可见,采用应力场对压裂管柱强度评价影响不大,但对管柱的轴向应力、环向应力有一定的影响。     

压裂液温度稳定剂的评价方法设计和应用

为考察温度稳定剂对压裂液耐温性能的提升效果,设计从上限温度开始通过数值搜索方法逐步确定最高温度T_(max)(η_0,t_0)计算温度稳定剂对压裂液适用温度的提高值ΔT_(max)(η_0,t_0)的方法;通过实验分析两种压裂液温度稳定剂对有机硼交联羟丙基瓜胶压裂液的作用效果。结果表明:加入0.1%~0.8%的温度稳定剂S-1、S-2分别可以使得压裂液的最高适用温度提高4.5~10℃、6~14℃;所设计的评价方法可以判别不同压裂液温度稳定剂产品的作用效果差异。     

压裂液黏度对水力压裂破裂压力及破裂形态的影响

随着非常规油气开发需求的增加,水力压裂技术作为油气增产的关键技术受到广泛关注。根据现场压裂结果显示,压裂液黏度作为易于调整的工程参数会对储层改造效率造成重大影响。为了探究压裂液黏度对水力压裂效率的影响,系统开展了不同压裂液黏度作用下砂岩室内水力压裂试验,揭示了压裂液黏度对水力压裂破裂压力、破坏形态的影响及内在机理。试验结果表明：低黏度压裂液将产生两翼平直窄裂缝,高黏度压裂液将形成单翼宽裂缝或分支裂缝。随着压裂液黏度升高,水力压裂过程中由于滤失产生的孔隙压力减小,破裂压力升高。通过试验结果得到了考虑压裂液黏度的计算式,对水力压裂参数设计具有指导意义。     

压裂用疏水缔合型聚丙烯酰胺稠化剂的制备与表征

采用反相乳液法、氧化还原引发体系,合成了压裂用两性聚丙烯酰胺稠化剂.应用FT-IR初步表征了产品的结构.研究发现,当引发剂质量分数为0.8%(对单体),乳化剂质量分数为10%(对油相),m(油)∶m(水)为1.4∶1.0,聚合反应温度为40℃,单体n(AM)∶n(DMC)∶n(AA)为1.0∶0.6∶0.3,制得的两性聚丙烯酰胺相对分子质量可达528万.     

泡沫压裂液在裂缝内的层流流动

泡沫流体流变模式的研究表明幂律模式和H-B模式的层流流动完全能满足泡沫压裂液的实际流动.对于宽度相比于长度和高度来说相当小的裂缝,可以将其内部泡沫压裂液的流动简化为无限大平行平板的流动.本文将分别以幂律模式和H-B模式来分析不同流变模式对流动的影响.