聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能

目前,非常规油气藏的开采备受重视,常规水基冻胶压裂液因其流变性较差及摩阻较高而无法满足降压增注的施工工艺,达到体积压裂的目的。为了解决伤害性较大及摩阻较高等问题,本文推出了一种能够同时满足降低摩阻、提高流变性的压裂液减阻剂。采用反相乳液聚合方式合成出了此种聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,通过优化合成工艺,利用丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠及丙烯酸十八酯合成出了一种性能稳定的白色乳液压裂液减阻剂,并利用红外光谱仪、投射电子显微镜及激光粒度仪对聚丙烯酰胺乳液的结构及乳液粒径进行表征,结果表明,聚丙烯酰胺压裂液减阻剂中含有磺酸基和十八酯基团,乳液粒径为80nm,粒径较小。随后通过对乳液的减阻率及流变性测试,研究结果表明,在室温下,流速为10m/s、浓度为1g/L时,压裂液减阻剂的减阻率为78%,减阻性能较好,另外,压裂液减阻剂具有较好的溶解性、耐剪切性和黏弹性,与常规黏土稳定剂和助排剂有着较好的配伍性。能够满足非常规油气藏体积压裂施工要求。

磺酸型表面活性剂清洁压裂液的性能

本文针对阳离子表面活性剂压裂液在阴离子岩层中损失较大、会降低岩层的渗透率等缺陷,合成出阴离子磺酸盐型表面活性剂——棕榈酸甲酯磺酸钠,将此表面活性剂与助剂十八醇按质量比1:2复配后可作为压裂液增稠剂几。JL在3.5%氯化钠溶液中迅速交联得到一种阴离子清洁压裂液。考察了该压裂液的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、滤失性能、破胶性能及对地层的伤害。实验结果表明:质量分数为5%的JL在3.5%的氯化钠水溶液中,1～2min内即可快速成胶,黏弹性、耐温耐剪切性较好,80℃下的体系黏度仍能达到40mPa·s。在体积比为40%的砂比下,悬砂效率比普通瓜胶体系水基压裂液提高48.7%。体系遇煤油易破胶,破胶液澄清,无残渣。对地层的伤害率低,为7.6%。体系呈中性,能够适用于酸敏碱敏地层,可满足低压低渗透油气藏压裂的要求。

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.

磺酸型表面活性剂清洁压裂液的性能研究

为研制新型清洁压裂液,采用脂肪酸甲酯磺酸钠与芥酸酰胺丙基甜菜碱复配得到了一种增稠剂MC-1,研究了MC-1及无机盐加量对压裂液黏度的影响,考察了压裂液(3%MC-1+5%KCl)的耐温性、耐剪切性、悬砂性和破胶性能。结果表明,MC-1与多种无机盐KCl、NH4Cl和Na Cl均有较好的协同性,其中与KCl的协同性最好,压裂液黏度随MC-1和KCl加量增大而增加;该压裂液具有较好的耐温耐剪切性和悬砂性,在80℃、砂比40%的条件下,砂子的沉降速度为1.18 mm/s;与煤油混合后在80℃下2 h内完全破胶,破胶液黏度为4.5 m Pa·s,表面张力为24 m N/m,界面张力为0.8764 m N/m。该压裂液可适用于小于90℃的地层使用。

水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂的合成及在压裂中的应用

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱为原料,采用水分散聚合方式合成出水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂,通过FTIR和TG对增稠剂的结构及热解质量进行了测试。分析了OWPAM乳液增稠剂的基本性能及水溶液的微观和宏观性能,结果表明,在单体芥酸CAB用量为4.0%时,乳液的产率、平均粒径、表观黏度和稳定性达到最优,黏均分子量为2.43×10~6g/mol;OWPAM乳液的临界胶束缔合浓度(CAC)值为0.32%,当浓度大于CAC值后水溶液体系内的缔合形式以分子间缔合为主,OWPAM乳液在0.1%、流速10m/s时减阻率为72%。助黏剂TR-1质量分数为1.0%时可将0.5%水溶液黏度增加至160mPa·s,复配成的压裂液具有较好耐温耐剪切性、黏弹性和悬砂性,在APS质量分数为0.05%时,测试时间为2h压裂液可以完全破胶,能够达到压裂液的使用标准。

聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的合成及性能

以丙烯酰胺、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠和丙烯酸十八酯为原料,用反相乳液聚合法制备出聚丙烯酰胺压裂液减阻剂,通过FTIR和TEM对产物结构和形貌进行了表征,考察了压裂液减阻剂的减阻性、溶解性、耐剪切性、黏弹性和配伍性等性能,结果表明:聚丙烯酰胺压裂液减阻剂的固含量为29.6%,黏均分子量为8.5×105g/mol,乳液黏度为1 800 m Pa·s;在流速为6.8 m/s时,乳液溶解时间为48 s;在流速为10 m/s、质量浓度为1 g/L、剪切时间为300 s时,减阻率保持在70%以上,耐剪切性能较好;在室温下、流速为11 m/s、质量浓度为1 g/L时,减阻率为78%,减阻率随着减阻剂质量浓度的增大先逐渐增大后保持平衡;黏弹性测试表明:聚合物属于黏弹性结构流体,在剪切频率为1 Hz,应力变化为5%时,体系的储能模量(G')大于耗能模量(G″),差值为0.4 Pa;配伍性测试表明:在流速10 m/s、质量浓度1g/L、温度为80℃和矿化度为20 g/L时,减阻剂减阻率为53%,助排剂和黏土稳定剂对减阻剂减阻效果无影响。

相似雷诺数法在滑溜水压裂管柱摩阻测试中的应用

为了合理计算现场压裂管柱沿程摩阻,利用雷诺数相似的方法,得出现场滑溜水管柱摩阻系数与室内管柱摩阻系数关系式及现场与室内的摩阻、排量和管长关系式。通过测定室内的滑溜水管流摩阻,计算现场施工的压裂管柱摩阻值。通过关系式结合现场试验验证,其计算管流摩阻值与实测管流摩阻值进行对比,计算管流摩阻值相对误差小于7%,该方法可以为页岩气大型滑溜水压裂摩阻预测提供计算模型。

微泡沫酸性清洁压裂液的制备及性能

合成一种非离子表面活性剂脂肪酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺(SCF-18)作为增稠剂,以NaHCO3为起泡剂,在酸性条件下交联,制得一种微泡沫酸性清洁压裂液。对该体系的性能进行了室内评价,结果表明,质量分数分别为3%SCF-18+0.5%缓蚀剂ATMP+3.6%NH4Cl+1%冰乙酸+0.5%NaHCO3,90℃、170 s-1剪切60min,压裂液的黏度为75 mPa.s,具有较好的耐温耐剪切性;在温度低于70℃时,储能模量远大于耗能模量,黏弹性良好;90℃体系的砂降速度为0.766 1 mm/s,具有很强的携砂能力;加入质量分数5%的原油,40 min即可破胶,破胶液黏度为2.84 mPa.s。通过化学反应形成的CO2微泡沫可以有效地降低压裂液的滤失量,同时可以提高返排率,降低对底层的伤害,改善压裂效果。

一种阴/非离子复合型表面活性剂的性能研究

开发了一种低成本的阴/非离子复配型表面活性剂GBSG-1,并评价了该表面活性剂体系的性能。结果表明:在80℃、矿化度50000 mg/L、二价离子(Ca2+、Mg2+)含量2000 mg/L的情况下,油水间的界面张力可达10-3mN/m数量级。同时该表面活性剂体系具有较好的乳化能力,按体积比6:4将浓度为3 g/L的CBSG-1溶液与王瑶原油混合均匀后在80℃恒温静置12 h后的油水体积比为8:2。该体系具较强的抗吸附性,浓度为3 g/LCBSG-1溶液在岩心上的吸附量最大,为0.35 mg/g砂,吸附7 d后,油水界面张力仍可以保持在10-3mN/m超低数量级。驱替模拟实验说明:该表面活性剂驱油体系可在水驱基础上使渗透率95.2×10-3μm2的低渗透率岩心提高采收率12.7%。该体系可满足长庆油田部分高温、高矿化度及低渗透油藏对驱油用表面活性剂的要求。

长脂肪链改性疏水缔合聚丙烯酰胺的制备与表征

本文以丙烯酸十八酯(ODA)为疏水单体,与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)通过自由基聚合法制得长脂链改性疏水缔合聚丙烯酰胺(PAMBA),研究了共聚反应中各种因素的影响,以黏度为指标确定合理的聚合工艺条件,并通过红外光谱仪、X-射线衍射仪和透射电镜对聚合物性能进行了表征。结果表明,PAMBA的最佳合成配方为ODA用量(占总单体质量)0.6%、AMPS用量20%、AA用量10%、引发剂KPS用量0.3%。在常温、剪切速率170 s^(-1)下,由最佳配方得到的质量分数为0.2%的PAMBA溶液黏度为56.2mPa·s,PAMBA在水溶液中存在强烈的分子间缔合作用。

致密储层表面活性剂带压渗吸效果主控性能研究

为明确表面活性剂在致密储层带压自发渗吸驱油的主控性能,分析不同驱油机理对渗吸效率的作用方式,以定边长8致密油藏为研究对象,选择4种性能差异明显的表面活性剂体系开展带压渗吸实验。结果表明,油水乳化性能越强,乳液粒径越小,有利于使油滴运移转变为扩散方式;润湿性的改善有利于提高细小孔喉的吸水过程,适当降低界面张力有利于发挥毛管力的驱动作用与排油过程。致密储层表面活性剂带压渗吸的主控性能依次为乳化性能>润湿性>界面张力。

陆相页岩气水平井压裂分簇参数优化及应用以延长探区山西组陆相页岩为例

延长探区陆相页岩具有岩相变化快、非均质性强及脆性矿物含量低的特点,其针对性的压裂技术还不成熟,关键参数设计还在探索阶段。以延长探区山西组陆相页岩为研究目标,建立了水平井储层分级评价标准;基于岩石力学实验及井震监测数据,使用全三维裂缝扩展模型,对不同品质储层进行了差异化分簇参数优选。试验表明,缩短簇间距及增加簇数的方法可以有效提高支撑裂缝总面积,储层品质越好,依靠增加簇数的增产效果越显著;一定段长内,簇数越多,缝长越短,裂缝扩展的差异性加剧,降低射孔数的限流压裂可以有效改善裂缝的非均匀扩展。使用差异性分簇射孔压裂方法,对现场7口页岩气井进行了压裂指导,其中3口井已完成试气,平均无阻流量为6×10^(4)m^(3)/d,产量较之前提高3倍。该研究为延安地区后续陆相页岩气井的压裂设计提供了依据。

一种磺酸型表面活性剂压裂液的研究及应用

为了合成一种新型清洁压裂液,采用由脂肪酸甲酯磺酸钠与芥酸酰胺丙基甜菜碱复配的方法,得到压裂液增稠剂MC-1。对质量分数3%MC-1与3%KCl溶液交联形成的压裂液进行增稠性、剪切性和耐温等性能测试,结果表明,在高剪切下体系黏度保持在830 m Pa·s,在金属离子的协同下,形成的清洁压裂液具有较好的耐温耐剪切性、黏弹性、悬砂性和破胶性,90℃时体系黏度仍能达到50 m Pa·s,使用煤油破胶后破胶液黏度可低至4.5 m Pa·s。在延238-1井、延300井进行了现场试验,产油量较邻井分别高出17.4 m^3和4.7 m^3,增产效果明显。

新型泡排剂在延长气田的应用及效果评价

随着延长气田的持续开发和储量动用程度的提高,气藏出水量和出水气井数不断增多,气井井筒积液和出水影响正常生产等问题逐步显现,针对延气2-延128井区的产水问题,优选出适合本区块的MF-1新型泡排剂,实验主要采用罗氏起泡法对该泡排剂的表面张力、耐盐性能、耐温性能以及现场使用进行评价,结果实验表明,该泡排剂MF-1有着较低的临界胶束浓度、较好的耐温、耐盐性能,且在延气2-延128井区三口气井的现场施工中,取得了较好的效果,达到了排水增产的目的。

陆相页岩气储层裂缝支撑剂铺置规律研究

为了认识陆相页岩气储层裂缝中支撑剂的铺置规律,采用可视裂缝模拟系统开展支撑剂沉降铺置实验,模拟了不同压裂液黏度、排量、砂比、支撑剂粒径和支撑剂密度条件下支撑剂运移沉降的过程,同时采用PIV粒子测速技术绘制了砂堤入口处与前缘处的速度场,进一步分析了支撑剂铺置过程中颗粒的运动特征。研究结果表明,支撑剂在人工裂缝中的铺置分为四个阶段:早期阶段、中前期阶段、中后期阶段和平衡状态阶段。裂缝入口处:悬浮颗粒的速度方向近似水平向前,砂堤表面颗粒速度沿着坡面向上,支撑剂的推进主要依靠液体黏滞力的携带作用;排量增大,流场出现明显的扰动现象,排量越大,扰动程度越大。砂堤前缘处:坡顶处流场存在明显的涡流现象;液体黏度增加,涡流强度减弱,黏滞力增加,颗粒在液体冲击和携带作用下,铺置更远的距离;排量增加,整个前缘区域出现更大的旋涡,涡流作用更加强烈,此时液体的冲击作用使得支撑剂铺置效果更好;砂比增加,旋涡数量增加,强度增强,波及范围增大,支撑剂运移到裂缝更远端。滑溜水中支撑剂粒径越小、密度越大,砂堤越均匀,但要达到铺置效果,需要携砂液的作用。

水平井分段压裂工艺在延长油田陆相页岩气开发中的应用

鄂尔多斯盆地陆相页岩具有埋藏深度浅、脆性矿物含量低、黏土矿物含量高、孔隙度和基质渗透率极低等特点,水平井体积压裂技术是延长油田陆相页岩气高效开发的必要手段。结合延长油田陆相页岩气储层的特点,通过室内研究和现场试验,逐步优化形成了适合延长陆相页岩气水平井的分簇射孔、桥塞隔离分段压裂工艺技术以及液态CO2压裂液、滑溜水线性胶压裂液体系等技术,并在4口页岩气水平井进行了现场应用,均取得了试验成功,为延长油田陆相页岩气高效开发奠定了技术基础。

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。

一种高效渗吸洗油剂合成及渗吸性能评价

以丙二酰氯、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、3-氯-2-羟基丙磺酸钠为原料,合成了高效渗吸洗油剂。经过红外光谱、1H NMR结构表征结果与预先设计结构相符。针对所合成的高效渗吸洗油剂,对其临界胶束cmc、界面张力、微观形貌、粒径、接触角、毛细管力及渗吸效率进行性能评价。结果表明,所合成的渗吸剂cmc=0.0412 g/L,γcmc=21.23 mN/m;0.3%纳米渗吸剂的粒径分布在10~80 nm之间,平均粒径为28.21 nm,微观形貌均一;与煤油的界面张力为3.5×10^(-4)mN/m,与原油的界面张力为8.3×10^(-3)mN/m;接触角由121.3°变为57.2°,毛细管上升高度为2.9 cm,洗油效率提高了42.05%。

单波长色散X射线荧光法在石油产品中硫含量测定中的应用

采用单波长色散X射线荧光光谱仪,建立了测定石油产品中硫含量的分析方法。考察了方法的重复性和准确性,并用该方法测定实际试样中硫的含量。实验结果表明,氯含量标准曲线具有良好的线性,线性相关系数r为0.9996,线性范围0.5 mg/kg^500 mg/kg,实际试样加标回收率为98.33%~100.93%,并将测定结果与ANTEKXI紫外荧光法进行了对比,分析结果基本吻合。本方法适用于石油产品中硫含量的测定。

改性胍胶水煤浆分散剂的制备与性能表征

以胍胶为主剂,经过氧化还原反应后在分子链上引入含有羧基的丙烯酸、含有磺酸基的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺分子单体,通过自由基缩合反应合成出改性胍胶聚合物分散剂,通过红外光谱、热分析仪、流变仪及激光粒度仪对合成产物及水煤浆体系进行测试,改性胍胶聚合物分散剂在280℃开始逐级分解,热稳定性较好;在分散剂加量为0.4%,制浆浓度为64%时,水煤浆体系的表观粘度为760 m Pa·s,水煤浆析水量较少、体系稳定。