一种酸性疏水缔合物压裂液的应用研究

针对新疆油田乌-夏二叠系风城组及夏子街组储层与常规胍胶压裂液不配伍,压裂后出现返胶困难的问题,本文报道了一种可以在酸性条件下交联的疏水缔合物压裂液,该压裂液具有良好的延缓交联性能﹑良好的耐温、抗盐、耐剪切性能。在130℃、170 s-1下剪切75 min后的黏度还可以保持在50 mPa.s以上,交联时间达200 s。此外,该压裂液携砂性能好、易破胶返排、对地层伤害小及低摩阻、低残渣、防膨效果好,突破了缓交联聚合物型压裂液耐温耐剪切性能不能超过100℃的传统观念。该压裂液目前已在新疆油田成功运用9井次,施工成功率100%,均取得良好的应用效果。

一种疏水缔合物压裂液稠化剂的室内研究

通过研究疏水基团对稠化剂的影响以及分析稠化剂对压裂液性能影响的机理，研究了一种疏水缔合物压裂液稠化剂。传统的聚合物压裂液具有不抗剪切性，而在稠化剂中引入疏水单体，由它形成的聚合物压裂液能在分子间产生具有一定强度但又可逆的物理缔合，形成三维网状结构，表现出较好的抗剪切性能。本研究利用丙烯酰胺、疏水单体N-烷基丙烯酰胺和N-乙烯吡咯环酮合成一种压裂液稠化剂。丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺和N-乙烯吡咯环酮配比为（5～8）：0.5：2，恒温40℃～60℃，pH值=7，反应6～8h，引发剂配比：过硫酸铵：亚硫酸氢钠为1：2，加量为0.2％（ω），单体总浓度为20％～30％。并对合成的稠化剂进行了综合性能的评价。

疏水缔合物在压裂液中的应用

疏水缔合型压裂液作为一类新型低伤害压裂液体系,由于其独特的流变性能应用在压裂改造中。讨论了稠化剂、盐对基液表观粘度的影响。随着盐浓度的增加,基液表观粘度降低;120℃缔合基压裂液在该温度下,170S-1的剪切速率下连续剪切2h后,表观粘度为43mPa.s;150℃缔合基压裂液在该温度下,170S-1的剪切速率下连续剪切100min后,表观粘度为40 mPa.s;该配方具有较好的耐温耐剪切特性。通过粘弹性测试得出该结构流体在整个扫描过程中储能模量高于损耗模量,表现出以弹性行为为主。少量破胶剂即可使压裂液在4h后完全破胶,且破胶液粘度小于5mPa.s。破胶液的固相含量为零,残渣含量极低,与常规瓜胶压裂液相比,降低了液体对地层的伤害。

基于丙烯酰胺的三元疏水缔合聚合物的合成

丙烯酰胺与乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸进行自由基聚合,制备三元疏水缔合共聚物。运用红外光谱和核磁氢谱验证了共聚物的结构并对其热性能进行了表征。结果表明,热失重微分曲线上出现两个分解峰,均高于330℃,共聚物的热稳定性能得到很大改善;流变曲线显示随着浓度的增加,聚合物的储能模量先增大后减小,而损耗模量则逐渐增大。当聚合物浓度为1.0×10^(-3)g/L时弹性最好,以此浓度的溶液作为驱油剂时,可提高采收率近22.68%。

疏水缔合聚合物压裂液稠化剂LP-3A的研究

采用反相乳液聚合方法,以AM、AMPS、带疏水链及聚氧乙烯基团的可聚合单体为原料,以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,合成出新型疏水缔合聚合物稠化剂LP-3A。在室内通过单因素法得到了聚合反应最优单体比例、反应时间、反应温度、引发剂加量,并对LP-3A进行结构表征及耐温耐剪切性能、剪切恢复性能、黏弹性能、触变性能的研究。结果表明,LP-3A耐温耐剪切性能良好,在150℃、170 s^(-1)下剪切2 h,剩余黏度为200 mPa·s;剪切恢复率高,经过500 s^(-1)、1 000 s-1剪切20 min后,停止剪切的黏度恢复率为90%;黏弹性能及分子网络结构稳定性优于瓜胶压裂液,相比瓜胶,破坏LP-3A结构所需的能量较大,结构恢复所需的时间也较长,在LP-3A压裂液中弹性占主导地位,且黏弹性优于瓜胶压裂液。

疏水缔合聚合物/表面活性剂压裂液的性能

考察了疏水缔合聚合物HAWP-18溶液的稳态流变性能及十二烷基硫酸钠（SDS）和烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）对HAWP-18溶液的影响。并以HAWP-18和十二烷基硫酸钠（SDS）制备了一种压裂液HAWP-18M,评价了其相关性质。结果表明：HAWP-18溶液的表观黏度随着剪切速率的增加而下降,随后基本保持不变。HAWP-18M压裂液具有较好的耐温耐剪切性能,在90℃、170 s-1的条件下连续剪切90 min,黏度仍能保持在50m Pa·s以上。HAWP-18M压裂液的储能模量（G＇）和损耗模量（G″）基本不受应力变化影响,并且G＇〉G″,说明HAWP-18M压裂液具有黏弹性并且以弹性行为为主。HAWP-18M压裂液触变性优于羟丙基胍胶（HPG）压裂液。HAWP-18M压裂液静态悬砂性能较好,在砂比（砂占压裂液的体积分数,下同）40%条件下,砂子的沉降速率为8.2×10^-4mm/s。在HAWP-18M压裂液中加入过硫酸铵破胶剂,80℃下,1 h内即可破胶,破胶液黏度在5m Pa·s以下,表面张力为25.14 m N/m,与航空煤油的界面张力为0.56 m N/m。

超分子压裂液体系的构筑及性能研究

为解决聚合物压裂液难以彻底破胶,地层伤害大,和清洁压裂液存在成本高、用量大、耐温性差、滤失严重等问题,结合超分子聚合物化学原理,设计了一种超分子压裂液体系,以疏水聚合物(HAPM)和表面活性剂为基础构筑超分子压裂液体系,其中0.4wt%HAPM与0.3wt%S123构筑的超分子体系(HAPM-S123)增粘效果最佳,并对其进行流变性、携砂性、破胶性、岩心伤害性进行了评价。实验结果表明:在120℃,170s^(-1)下,连续剪切2h,粘度可保持51mPa·s左右,陶粒在HAPM-S123压裂液体系中的沉降速率为0.014cm/min,加入破胶剂后,在2h内完全破胶,破胶液粘度为2.19 mPa·s,表界面张力分别为28.46mN/m和0.08mN/m,残渣含量为159.27mg/L,破胶液对岩心基质伤害率仅为16.67%。