耐温耐盐低伤害压裂液聚合物稠化剂的研制及应用

塔里木库车山前区块属于超深高温高压区块,具有埋藏深、温度高、地层压力高的特点,常规的压裂液不能满足该区块的施工要求。为此,以丙烯酰胺(AM)、三甲基(3-丙烯酰胺丙基)氯化铵(APTAC)、3-丙烯酰乙醇基-3-甲基丙磺酸(AEMS)为单体,通过优化添加剂用量和反应参数,合成了具有耐温、耐盐、低伤害性能的聚合物稠化剂JAS-3,并对其性能进行了评价。研究表明:JAS-3配制的聚合物压裂液具有良好的耐温耐剪切性、携砂性能及对储层的低伤害性能,加入质量分数为30%~40%的NaBr后,在温度为180℃、转速为170 r/s下,黏度仍能保持在85 mPa·s以上;聚合物压裂液具有较大的弹性模量、较小的黏性模量,刚度更大,携砂性能好,同时破胶后残渣含量低,对储层伤害小。该压裂液在塔里木库车山前区块实验6口井,取得了良好的增产效果。JAS-3稠化剂的研制对于超深高温高压区块的压裂具有重要的借鉴意义。

加重压裂液用聚合物稠化剂合成及性能

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一,普通瓜胶加重压裂液残渣含量较高、对地层伤害较大,而VES类压裂液又受到使用温度的限制,无法应用于高温井压裂施工。针对上述问题,利用水溶液聚合法合成了一种AM/CnDMAAC/NVP超分子聚合物BC40。通过对特性黏数和溶解性能的评价,结合正交实验与单因素法对聚合条件进行了优化,得到最佳聚合条件为:聚合单体总浓度为30%、引发剂浓度为0.12%,聚合温度为35℃,通氮排氧1 h,反应时间5 h。BC40在甲酸钠加重的水溶液中具有良好的增黏能力。配制不同密度的加重压裂液在120℃、170 s^-1条件下剪切2 h,表观黏度稳定在30 mPa·s以上,表现出良好的耐温耐剪切性能;向不同密度的加重压裂液中加入破胶剂,在95℃下均可破胶,得到的破胶液表面张力低,破胶后残渣含量低,对地层伤害小。

高分子聚合物稠化剂的制备及其压裂液应用性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,通过水溶液聚合法制备了高分子聚合物压裂液稠化剂FTW-1,与有机锆交联剂交联,考察了聚合反应温度、体系酸碱度、反应时间、单体浓度、引发剂加量等对高分子聚合物稠化剂FTW-1性能的影响,利用FTIR、TG等方法对高分子聚合物稠化剂FTW-1进行了表征。结果显示,高分子聚合物稠化剂最佳合成工艺为单体质量浓度为35%,pH值为7.8~8.0,引发剂加量为0.12%,反应温度为50℃,反应时间为4 h。红外及热重分析显示,该高分子聚合物稠化剂FTW-1分子结构符合预期设计,黏均分子量约为1.8×10^(6),具有良好的热稳定性,可满足180℃施工需求。同时,也开展了压裂液性能,诸如溶解性能、增稠和交联性能、耐温耐剪切性能、抗微生物降解性能、破胶性能等的研究,结果表明压裂液各项性能均满足相关行业标准要求。

一种聚合物压裂液稠化剂的性能研究及应用

以分子间的静电作用为理论基础,研制出一种适用于中高温地层的阳离子型中高分子量的压裂液用聚合物稠化剂,通过红外光谱谱图以及核磁共振谱图分析聚合物结构,利用扫描电镜观察加入电吸引诱导剂后聚合物溶液空间结构的变化,并对该聚合物压裂液稠化剂进行性能测试,发现该压裂液聚合物稠化剂在加入电吸引诱导剂后可形成较强的空间网状结构,增黏效果很好,并且在110℃、130℃、170 s-1下剪切1 h后黏度保持在40～55 m Pa s,在90℃条件下破胶时间为71.5 min,破胶后无残渣,岩心伤害率低,为12.07%。该压裂液表现出较强的黏弹性,携砂性能好,沉砂速率为1.96×10-4 m/min,且在砂比为60%时,常温下1 h后悬砂状态良好。该聚合物压裂液稠化剂满足现场压裂施工的要求,加之合成原料易得、价格较低,其现场应用前景广泛,通过在苏里格气田苏20-23-X井盒8下段的现场压裂施工测试中可以看出,其施工效果显著。

清洁自生热压裂液技术与实验方法

目前已有的多种自生热压裂液体系,通常需要加入活化剂,配制过程复杂。研究了一种采用疏水聚合物作为稠化剂的清洁自生热压裂液体系,该稠化剂在合成过程中添加了耐盐单体,保证其在盐水中有高溶解性;采用有机锆酸性交联剂,提供酸性交联环境,无需加入生热反应所需要的活化剂和交联反应所需要的调节剂。稠化剂使用浓度为0.6%,具有良好的耐温耐剪切性能、黏弹性能及破胶性能,在100℃、170 s^(-1)下剪切60 min后黏度为140 mPa·s左右,黏弹性与常规瓜胶压裂液相当,残渣含量为11.9 mg/L,残渣伤害小,适用于中低温储层。采用高温高压动态酸化腐蚀仪,通过监测压力变化,计算了生热剂的反应程度,该操作简单,计量准确,可用于自生热压裂液体系配方优化及反应程度的估算。研究结果表明,在40℃时,基液中生热剂之间不发生反应,80℃时反应程度约为55%,120℃时反应完全,因此该体系适合提前配制,实施方法与常规压裂液相同。

低摩阻高温加重压裂液体系研究及性能评价

针对油气田勘探开发过程中的高温深井、高应力井或致密油气藏,因完井装备和地面设备的承压能力限制,常规压裂液已无法满足施工要求。通过对聚合物稠化剂、加重剂、高温延缓交联剂等的优化筛选,得出低摩阻高温加重压裂液配方为:41%NaNO_(3)+0.6%聚合物稠化剂+1.2%高温延缓交联剂+0.3%高温稳定剂+0.5%助排剂+0.5%防膨剂,配制的低摩阻耐高温加重压裂液体系密度为1.31 g/cm^(3)。对压裂液进行性能评价表明,该体系稠化剂用量少,耐温180℃,耐温耐剪切性能强,低摩阻,易破胶,可用于180℃环境下的高温深井压裂施工。

APCF低伤害压裂液技术

针对常规压裂液残渣含量高、不易返排、对储层伤害大等特点,研制出了APCF低伤害压裂液。该压裂液的稠化剂APCF-1是一种多元可逆交联的结构型聚合物,分子链间通过多元弱键适当结合,形成布满整个溶液体系的多级可逆三维立体网状结构。优选出了适合苏里格气田的压裂液配方:0.4%APCF-1+1%KCl+0.2%APCF-B,耐温达100℃。性能评价结果表明,该压裂液具有黏弹性,且表现出以弹性为主,携砂能力强,并具有施工摩阻低、破胶后无残渣、易返排、对储层伤害低、配制简单、使用添加剂种类少等特点。该压裂液在苏里格气田应用33口井,均获成功,压裂效果显著,证明该压裂液适用于苏里格气田低渗气藏的增产作业。