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。     

分数导数标准线性固体粘弹性材料力学性能研究

分数导数粘弹性模型以及其本构理论能够比经典粘弹性模型更好地描述出粘弹性材料的力学性能.利用基于分数阶理论建立的粘弹性三参数标准线性固体模型,对粘弹性固体材料的储能柔量、耗能柔量、摩擦角、储能模量及耗能模量等性能参数进行分析,并通过数值算例探讨了粘弹性三参数标准线性固体材料部分力学性能的变化规律.研究表明:角频率和分数导数微分算子的阶数对材料的力学性能的影响较大,低频的粘弹性材料可近似看做弹性材料,而高频率的粘弹性材料在一个周期内会发生耗散现象.当角频率等于零时,材料的无量纲存储模量等于1,即粘弹性材料处于橡胶状态;当角频率逐渐增大时,材料的无量纲存储模量和耗散模量等力学性能随着分数导数的阶数的增大而逐渐增加.     

酚醛树脂冻胶流变性及粘弹性研究

由疏水缔合聚合物AP–P4和酚醛树脂预聚体YG103交联得到了酚醛树脂冻胶,研究了酚醛树脂冻胶的流变性和粘弹性,并对疏水缔合聚合物和酚醛树脂冻胶的粘弹性进行了对比。研究表明,酚醛树脂冻胶成胶过程可分为缓慢诱导阶段、快速增长阶段和稳定阶段。酚醛树脂冻胶的剪切应力具有时间依赖性和滞后特性,在外力作用一段时间后冻胶的应变可较好地恢复。与聚合物溶液相比,酚醛树脂冻胶具有更宽的线性粘弹性区域和更高的储能模量和损耗模量。在低频率下该冻胶的储能模量比损耗模量大,随着频率的增加,储能模量和损耗模量均增加;随着聚合物和交联剂质量分数的增加,冻胶体系的储能模量和损耗模量均增加;随着矿化度的增加,冻胶体系的储能模量和损耗模量出现先降低—增加—降低的过程。     

粘弹性自转向清洁酸化液在双河油田的应用

针对双河油田稀油老区注水井层位多、夹层薄、层间吸水能力差异大等问题,利用粘弹性表面活性剂在酸液中表现出的粘弹性,以及破胶完全、对地层清洁无伤害的特点,通过配伍性、流变性、缓速性、转向分流性等室内评价实验找出了最优化的粘弹性酸化液体系,能够对渗透率存在差异的低渗透岩芯进行改造.     

不同助剂对羟丙基胍胶压裂液低温破胶性能的影响

为解决水基压裂液在陕北油田特低温(15~30℃)条件下的破胶问题,研究了不同助剂对硼交联羟丙基胍胶水基压裂液破胶性的影响.实验发现:在破胶温度一定的情况下,压裂液中的增稠剂加量、体系pH值和不同类型的破胶剂及其加量等对压裂液的破胶均会产生不同程度的影响.在破胶剂中影响最大的是三元复合破胶体系.当破胶温度在15℃时,与单一剂((NH4)2S2O8)比较,二元破胶体系((NH4)2S2O8/加速剂A))将破胶时间缩短了41 h,三元破胶体系((NH4)2S2O8/H2O2/加速剂A)将压裂液的破胶时间缩短了45 h,且单井可节约费用近700元.该体系破胶剂在陕北特低温油田应用了30余井次.     

一种化学生热增能助压裂体系的升温特性和破胶性能研究

为改善低压低渗透气藏压裂施工效果,引入Na NO2-NH4Cl化学生热助压裂体系。通过数字式温度计系统研究了生热剂浓度、催化剂浓度、初始温度对该化学生热反应速率的影响。结果表明:生热剂Na NO2质量分数由10%增至18%,体系达到87.0℃的时间由7.7 min缩短至0.5 min;催化剂草酸的最佳质量分数为1.0%。将生热体系(18%Na NO2+14%NH4Cl+1.0%草酸)引入到羟丙基胍胶压裂液体系中,当二者体积比为1∶1时,该压裂液体系升温效果最佳。考察了生热剂浓度、破胶剂浓度对化学生热增能助压裂体系破胶性能的影响。结果表明:生热剂质量分数由10%增至18%,表面张力由32.2 m N/m降低至29.1 m N/m;冻胶完全泡沫化时间随APS用量增大而缩短,而破胶液黏度略微降低。采用光学显微镜对破胶液微观结构进行观察,探讨破胶机理。     

黏弹性表面活性剂压裂液的合成与性能

合成了黏弹性阳离子表面活性剂,以此为主剂配制出不同浓度的黏弹性表面活性剂(VES)压裂液体系,考察其主要性能.结果表明:VES压裂液体系具有很好的低黏度特性、耐剪切性和黏弹性.在室温下,剪切速率180,s-1,黏度均小于20,mPa.s,且不随时间变化;高速剪切(996,s-1)后体系的黏度能得到快速恢复;在应力扫描范围内,弹性模量一直大于黏性模量,属于弹性流体;破胶后黏度小于3,mPa.s,表面张力小于35,mN/m,无残渣,破胶效果好,易返排,对地层伤害小.     

原油减渣馏分油水界面膜的扩张粘弹性研究

采用超临界流体萃取分馏技术,按平均相对分子质量将伊朗重质减压渣油精细分割成15个馏分,并对其中6个馏分的油水界面粘弹性进行了考察。结果表明,伊朗重质减渣馏分的扩张粘弹性参数随馏分的增重以及扩张频率增大而递变。随馏分的增重,扩张模量、扩张弹性、扩张粘度逐渐增加,相角逐渐减小;随扩张频率的增加,扩张模量、扩张弹性逐渐增大,而扩张粘度、相角逐渐减小。轻馏分界面膜可压缩性好,缓冲作用强,扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度小;重馏分界面膜刚性强,扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度大。温度升高,界面膜强度降低,馏分扩张模量、扩张弹性及扩张粘度在50℃(实验最高温度)时最低,同时馏分分子间的相互作用更加剧烈,界面膜对外界的作用反应更迅速,相位差与相角减小。     

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。     

低分子量阳离子瓜胶凝胶体系的流变性

研究了低分子量阳离子变性瓜胶与硼砂交联的凝胶体系。考察了低分子量阳离子瓜胶浓度、硼砂浓度及pH对凝胶形成的影响,得到了结构稳定的凝胶体系。考察了低分子量阳离子瓜胶凝胶体系的流变特性,结果表明该体系具有良好的粘弹性和剪切变稀性。非线性共转Jeffreys模型可确切表征凝胶体系的粘度曲线,实验值与模拟值吻合良好。