低伤害小分子瓜尔胶压裂液性能研究

华北油田致密储层属于低孔低渗储层,需要压裂改造才能投产,但储层厚度小,孔吼半径小,在压裂过程中应特别关注入井流体对储层的伤害问题。提出采用分子量为常规瓜尔胶一半的小分子瓜尔胶作为压裂液的稠化剂的方法,以降低压裂液高分子稠化剂对储层孔吼的堵塞的伤害,提高改造效果。优选了与小分子瓜尔胶匹配的分散剂、助排剂、黏土稳定剂,形成了适应华北油田致密储层的低伤害小分子瓜尔胶压裂液体系。该压裂液体系可以在5 min内完全溶胀;该压裂液体系在130℃温度下剪切2 h后,黏度保持在80 m Pa·s以上,满足携砂的要求;压裂液体系在90℃可在90 min内完全破胶,破胶液粒径小于10μm;对华北油田致密岩心伤害率小于16%,残渣含量小于10%,对支撑剂导流带的伤害小于15%。可满足华北油田致密储层的压裂要求。     

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.     

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。     

耐高温低伤害压裂液配方优化评价研究

东海低孔渗气田具有埋藏深、温度高、低孔低渗的特征,加之海上压裂施工工艺,要求东海气藏压裂液应具有耐高温、耐剪切、低伤害、高温延迟交联、破胶快及易返排等特性。因此,研究在对稠化剂、交联剂、温度稳定剂以及破胶剂等优选的基础上,通过实验优选出适合此区块的压裂液体系;并对其性能进行评价。研究结果表明,优化后的压裂液耐温耐性能好,适用于160℃的地层,剪切稳定性强,高温延迟交联剂的使用提高了交联性能,施工摩阻低;配伍性强,对储层伤害率低;破胶性能能够满足海上压裂施工的需要。该体系在海上160℃储层压裂施工中得到成功应用,保证了海上压裂施工的顺利进行。     

低浓度香豆胶压裂液室内研究

采用香豆胶和自主研发的交联剂形成了低浓度香豆胶配方体系。对低浓度香豆胶压裂液配方体系进行研究,评价了低浓度香豆胶压裂液的耐温耐剪切、流变、破胶等性能;并与常规瓜胶压裂液的性能进行对比。结果表明,由于香豆胶较之瓜胶有更多的交联结点,低浓度香豆胶压裂液稠化剂浓度为常规瓜胶压裂液稠化剂浓度一半时,即可满足压裂施工的携砂要求。破胶后的残渣较普通瓜胶配方降低了44.8%,储层伤害率降低了10%。低浓度香豆胶压裂液是一种有很好应用前景的低成本、低伤害压裂液。     

生物酶SUN-1/过硫酸铵对羟丙基瓜胶压裂液破胶和降解作用

针对延长低渗、低压和低温油藏压裂过程中压裂液破胶慢以及破胶液残渣大对储层造成的伤害,以生物酶SUN-1/过硫酸铵为复合破胶剂,在40℃以下,分别考查SUN-1加量、过硫酸铵加量、引发剂加量、温度和pH等因素对压裂液破胶速度和破胶液残渣的降解作用的影响,最后优化出复合破胶的最佳条件.利用马尔文激光粒度仪分析了在复合破胶剂的作用下,破胶液中固体颗粒粒径分布,利用岩心流动仪和支撑剂导流仪评价了复合破胶剂作用下的压裂液破胶液对岩心和支撑剂导流能力的伤害.结果表明:生物酶SUN-1/过硫酸铵复合破胶剂的最佳使用温度低于50℃,交联液过硫酸铵中加质量分数为200×10-6的酶,原胶液pH=7~8,与单剂比较复合破胶剂对压裂液的破胶时间减小了近43%,残渣降解下降了44.6%,固体颗粒粒径中值下降40%,对支撑剂导流能力的伤害下降了近60%,岩心伤害下降近43%.     

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。     

生物酶降解压裂液伤害性能

针对煤层气储层温度低、凝胶体系破胶不彻底以及返排困难的难题,探讨了生物酶作为压裂液破胶剂对储层伤害程度。实验选用了生物酶破胶压裂液、过硫酸铵破胶压裂液和模拟煤层水对储层煤样进行伤害,处理后煤样分别进行扫描电镜、气体渗透率和原始煤样气体解吸实验。实验结果表明:生物酶能够对侵入裂隙中的压裂液有效破胶,不影响储层的裂隙发育结构,改善孔隙内气体导流能力,提高储层的气体渗透率;生物酶破胶体系能够显著降低对原始煤样中吸附气自然解吸的影响,气体解吸率达到了95. 65%;生物酶降解产生二氧化碳的速率与破胶程度正相关;低温对酶活性影响较小,60℃内温度升高降解速率增大。可见生物酶作为煤层气开发压裂液破胶剂效果明显。     

胍胶压裂液体系在70℃下的破胶与悬砂性能研究

针对70℃储层,采用水溶性较好、残渣含量较少的超级胍胶作为胍胶压裂液的稠化剂,选用交联效果较好的有机硼交联剂以及其他添加剂作为压裂用压裂液体系。压裂液除具备携砂等基本性能外,还具备快速破胶易返排的特点。通过对破胶剂破胶机理的分析,和对压裂液破胶、携砂性能的综合评价,得到最佳破胶剂加量范围,实现压裂作业完成后压裂液快速破胶返排,减少对地层伤害的目的。     

适于低渗透储层的QC-VES清洁压裂液体系实验研究

针对陕北"低渗、低压、低温"的储层特点,研制了QC-VES清洁压裂液。首先,以QC-1表面活性剂为主剂、JH-1为反离子助剂、KCl为黏土稳定剂,运用单因素实验法得到了清洁压裂液配方:1.2%QC-1+0.3%JH-1+0.2%KCl。按照SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》和SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》对QC-VES清洁压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:QC-VES清洁压裂液体系为假塑性非牛顿流体,稠度系数为1.93,流动指数为0.32;具有较好的黏温特性,在80℃、170 s-1剪切速率下连续剪切60 min,黏度仍保持在70 mPa·s左右;具有优良的黏弹性,悬砂性能良好;破胶液黏度为3.42 mPa·s,易返排;残渣接近于零,对于低渗储层岩心伤害率较小,静态平均伤害率为8.59%。     

致密砂岩气藏纳米封堵型低伤害压裂液研究

针对常规胍胶压裂液对致密砂岩气藏伤害大的难题，通过分子结构设计和正交实验，研制了一种纳米封堵型低伤害压裂液，在致密气藏压裂施工中能封堵部分压裂液于储层基质外，施工后液体能快速返排，从而有效降低稠化剂分子的滞留吸附与液相伤害。该压裂液在35$\sim$140℃、170 s$^{-1}$条件下剪切120 min，终黏度大于80 mPa$\cdot$s；能彻底破胶，残渣含量低，破胶液表面张力为25.91 mN/m，对致密砂岩岩芯伤害率低于15%，封堵性能及其他综合性能满足现场施工要求。该压裂液在ZJ125井现场应用，效果良好，施工后液体返排快，返排率高达75.94%，比邻井提高47%，天然气产量1.647 5$\times$10$^4$m$^3$/d，是邻井JS316HF井产量的两倍，显示了其在致密砂岩气藏中良好的低滞留特性。     

特低渗透油藏入井流体顺序接触储层损害评价

特低渗透油气资源在剩余油气资源中的地位越来越凸显。由于低孔低渗的特点,特低渗透油层在钻井、完井、采油、增产改造、EOR 等全过程均会发生储层损害。以镇泾油田长8 组为研究对象,对钻井完井液、压井液和压裂液顺序接触储层对储层的损害进行了方法探讨和实验评价。结果表明,钻井完井液对储层的损害最严重,压裂液次之,压井液最轻。分析表明,流体敏感性损害和漏失损害是钻完井液损害储层的主要因素。压裂液乳化、残渣、液相圈闭、浸泡时间损害,天然裂缝与水力裂缝堵塞,压裂液的冷却效应是压裂液损害的主要因素。最终提出了加入封堵剂改善钻完井液性能,从压裂工艺、压裂液体系出发改善压裂液的解决方式,实现全过程储层保护是特低渗油藏开发的关键。     

长8储层直井体积压裂施工参数优化研究

长庆油田长8储层属于低孔低渗储层,通过借鉴国外体积压裂理念及改造经验,进行了直井体积压裂探索研究与试验,取得了较好的改造效果。以改善长8低渗储层开发效果为目标,在分析长8储层地质特征的基础上,对已有的体积压裂井施工参数的合理性进行了分析;并进行前置液比例、排量、砂比等施工参数的优化。研究发现,长8储层适合的前置液比例15%~20%,合理排量为6~8 m3/min,合理砂比为11%~13%,将优化结果用于同区的其他井,增产效果显著。     

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%。     

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。     

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.     

自生酸前置压裂液在碳酸盐岩储层中的室内实验评价

碳酸盐岩储层在酸化压裂过程中存在酸岩反应速率过快,裂缝远端酸蚀导流能力低等问题。针对此类问题,根据自生酸的特性设计一系列室内评价实验,对自生酸前置压裂液的性能进行评价。结果表明:自生酸前置压裂液体系在碳酸盐岩储层中具有独特的优势,能够在裂缝深处进行酸蚀,对深层储层具有良好的改造效果,提高裂缝远端的酸蚀导流能力。并且自生酸压裂液对储层的伤害率为21.79%,能够进行低伤害酸化改造。     

酸预处理在水力压裂中降低伤害机理研究

低渗透储层进行常规加砂压裂常常由于压裂液破胶不彻底、残渣和滤液伤害等问题而影响压裂改造效果。压 裂前的酸预处理技术可降低压裂过程中伤害,改善压裂效果。利用激光粒度仪对常规压裂液破胶与酸性环境下压裂 液破胶过程中瓜胶分子尺寸进行定量观测,研究不同破胶环境下岩石基质伤害的主要因素;通过电镜扫描对注入破胶 液与酸液后伤害的岩芯进行微观分析。研究表明,在酸液存在条件下压裂液破胶后瓜胶分子尺寸大幅度降低,瓜胶分 子尺寸的降低比酸性环境对降低岩石渗透率伤害贡献更大,酸液能够很好地解除压裂液伤害,提高岩芯渗透率,同时 由于酸溶蚀可形成较为明显的溶蚀孔道,进一步提高基质渗流能力。     

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。