新型酸性压裂液的研制及应用

研制开发出一种新型酸性压裂液增稠剂——CJ2-9,并确定了酸性压裂液的配方。通过大量的室内试验表明,该压裂液具有良好的流变性、防膨性能好、破胶彻底、表界面张力低、残渣含量低、对储层伤害低等优点。目前,该压裂液已成功压裂苏东地区5口双层改造井,增产效果明显,表明该压裂液适合用于对苏里格东部气田砂岩储层进行改造。

多功能清洁酸性压裂液的设计

设计一种新型阴离子表面活性剂,通过在强酸或弱酸中交联,得到多功能清洁酸性压裂液(MF-VES)。实验结果表明,在配比为5%HCl+10%CH3OH+6.5%MF-VES+0.5%YH-2条件下,MF-VES压裂液具有黏弹性表面活性剂(VES)的低黏度、高弹性、耐剪切等性能及很强的携砂能力。通过缓蚀剂的筛选评价实验,采用YH-2作为缓蚀剂,能够保证多功能压裂液在施工过程中不对压裂施工设备和管柱造成大的伤害。现场应用结果表明:MF-VES压裂液作业过程伴随酸化过程,可清除近井地带的污染,同时解除近裂缝地带的颗粒运移、基质的塑性应变等作业伤害;提高近裂缝地带的渗透率,在高导流能力的人工裂缝周围创造出一条高渗流带,消除压裂作业带来的伤害。

一种酸性压裂液用交联剂ZOC-1的制备及室内评价

制备了一种针对酸性压裂液体系的高温延缓型有机锆交联剂ZOC-1,考察了合成工艺中不同因素对ZOC-1性能的影响,确定了ZOC-1的最佳合成工艺:氧氯化锆5%,配体20%,水、甘油质量比0.3,pH值2～3,反应温度50～55℃,反应时间4～5 h。将羧甲基瓜尔胶溶液与ZOC-1按质量比100∶0.3交联,交联时间为50～92 s,压裂液耐温性可达100℃。在100℃、170 1/s下连续剪切60 min,冻胶表观黏度可保持在80～90 mPa.s。携砂比为35%时,压裂液的沉降速度为0.285 cm/min。破胶液黏度最大值为4.8 mPa.s,且对储层伤害小,适用于100℃以下超低渗透油气田施工要求。

有机硼锆交联弱酸性压裂液回收再利用研究

本文研究了一种有机硼锆交联弱酸性压裂液的回收再利用技术。制备的新型有机硼锆交联剂YM-A_1可在弱酸性条件下与羧甲基羟丙基瓜尔胶压裂液(CMHPG)体系交联,用缓释型酯类破胶剂SCH-04破胶,将所得破胶液进行回收再利用。回收破胶液二次交联的最佳条件为:破胶液与新制基液体积比1:1,pH值4～6,温度60～70℃,YM-A_1质量浓度3.5 mg/mL,SCH-04质量浓度0.4～0.5 mg/mL。性能评价结果表明,有机硼锆交联弱酸性压裂液二次交联压裂液体系在170 s^(-1)下连续剪切60 min后的黏度约150 mPa·s,抗剪切性较好;在70℃、压差为3.5MPa的条件下,测得初滤失量为2.15×10^(-3)m^3/m^2、滤失系数为2.28×10^(-4)m/min^(1/2)、滤失速度3.79×10^(-5)m/min,达到行业标准的要求;对地层岩心基质渗透率损害率的平均值为25.2%,沉降速率为0.0058 cm/min,破胶液的表面张力23.5 mN/m,残渣含量390mg/L,实现了弱酸性压裂液体系的回收再利用。

一种酸性压裂液用交联剂的合成及性能评价

采用无机铝盐和无机锆盐为原料,制备了一种酸性压裂液用复合交联剂。考察了合成条件对有机铝锆交联剂性能的影响,确定了有机铝锆交联剂的最佳合成工艺:水和甘油占65%,配体之间的比例为m(α-羟基脂肪酸)∶m(乙酸)∶m(多元醇PYA)=6∶3∶1~5∶3∶2,无机铝盐与无机锆盐的比例控制在1∶1左右,配体与金属盐的比例控制在2∶1~2.5∶1之间,反应温度为40~50℃,反应时间为4~5 h。性能评价结果表明,在130℃时,冻胶体系的表观黏度为172 mPa·s;在130℃、170 s-1下连续剪切90 min后,冻胶黏度仍有112 mPa·s;破胶液在30℃时的黏度仅为4.72 mPa·s,破胶彻底,对储层伤害小。

一种酸性压裂液研制及其性能评价

针对低渗透、碱敏性储层,研制了一种以有机锆为交联剂,羧甲基羟丙基胍胶为增稠剂的酸性压裂液体系,并对压裂液相关性能进行了系统评价。实验结果表明,当增稠剂溶液浓度为0.4%,交联比为100∶2,破胶剂加量为0.06%时,与压裂液助剂粘土稳定剂、缓蚀剂、助排剂等配制的压裂液破胶液粘度为1.013 mPa.s,残渣含量为261 mg/L,防膨率为90.5%,表面张力为27.6 mN/m,平均缓蚀速率为0.826 g/(h.m2),在90℃下滤失速率为0.575×10-5 m/min0.5,对储层的伤害率小于15%。

酸性压裂液体系在低渗透油藏中的应用研究

结合低渗透油藏储层特征,在认识油藏特性的基础之上,针对油井堵塞机理和重复改造需要,开发出了酸性压裂液体系。该体系能够保证在常规压裂液携砂、耐剪切等性能的同时,依靠其酸性改善储层基质渗透率,解除裂缝壁面无机垢物堵塞,疏通油流通道,达到措施增油的目的。

一种新型弱酸性压裂液的室内研究

针对目前国内广泛使用的硼系交联胍胶压裂液地层伤害大的缺点,研究了一种新型弱酸性压裂液,探讨了其交联机理。并通过室内配方调整试验,得出其交联比为100︰0.36,破胶剂过硫酸铵含量0.0008%,于90℃下前1.5min以1000s-1剪切,然后以170s-1剪切60min后,其黏度仍大于60mPa·s,破胶液平均黏度约2.31mPa·s。

羧甲基羟丙基胍胶酸性压裂液体系的制备及性能

为了改善羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)酸性压裂液性能,满足高温深井储层压裂改造需求,合成了一种有机交联剂,形成了组成为0.3%数0.6%CMHPG+0.6%数1.0%有机交联剂ZJ-1+0.6%交联调节剂TG-1+0.2%黏土稳定剂NW-1+0.3%高效增效剂G-ZP+0.05%APS的酸性压裂液体系,考察了该压裂液体系的耐温耐剪切性能、黏弹性、滤失性能、破胶性能和岩心基质损害率。研究结果表明,CMHPG加量为0.6%、交联剂ZJ-1加量为0.75%的压裂液体系在130℃、170 s^(-1)连续剪切90 min,冻胶的黏度大于200 mPa·s,150℃、170 s^(-1)连续剪切90 min,冻胶黏度大于100 mPa·s,表现出良好的耐温耐剪切性;CMHPG加量为0.3%的酸性压裂液冻胶的G'/G"值大于4,结构黏度强,携砂性能好;在90℃、破胶剂加量0.05%的情况下可实现1.5 h内破胶,破胶液黏度小于3 mPa·s,破胶液残渣含量为157 mg/L,对钠膨润土的防膨率为93%,表面张力23.9 mN/m,与煤油间的界面张力为0.85 mN/m;压裂液滤失量低,滤液对储层岩心基质渗透率伤害率约16%,对储层的伤害较小。该CMHPG酸性压裂液体系在某盆地页岩油探井进行了现场应用,取得了良好的应用效果。

酸性压裂液用有机锆交联剂的合成与性能评价

为构筑与长期CO2驱储层具有更好配伍性的压裂液体系,本文通过正交合成实验,以氧氯化锆、乙二醇、乳酸及氯化铵为原料,成功合成并筛选出可在酸性条件下(pH=1~6)与羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)发生交联反应的有机锆交联剂,系统地评估了有机锆交联CMHPG酸性压裂液体系的成胶时间、成胶强度、流变性能、悬砂和破胶性能、微观结构以及对岩心的损害情况。研究表明:该有机锆交联剂具有优异的延迟交联性能,即使体系pH低至1~2,成胶时间依然可延缓至1~3 min;随着交联剂与聚合物浓度的升高,体系成胶时间缩短,成胶强度增大;在交联剂用量0.03%~0.06%、聚合物用量0.2%~0.7%的范围内,体系黏弹性能可调、成胶时间可控;该体系具有较好的剪切恢复性能,可形成均匀、致密的三维空间网状结构,且在pH为1~3的条件下悬砂性能优异、破胶性能良好。该体系可满足不同地层条件的压裂需要,但应用的温度应不超过145℃。相比于碱性压裂液体系,酸性压裂液体系对岩心的损害性更低。

表面活性剂酸性压裂液体系加砂压裂酸化模拟模型

针对一般的方法在加砂压裂模拟过程中无法解决碱性液体对油气储层的伤害问题,本文提出了一种表面活性剂酸性压裂液体系加砂压裂酸化模拟模型,首先依据实时监测解释的原则,构造裂缝形成与扩展模拟模型、液体悬浮与流动模型、压裂液携砂过程模拟模型,然后进行加砂压裂酸化模拟,求解加砂压裂的关键性参数,并在求解过程中的参数进行约束优化,使其更符合实际施工情况。实验仿真结果表明,本文提出的方法,可以很好的模拟加砂压裂酸化过程,提高压裂水平和施工效果。

一种酸性压裂液体系的室内研究

常规的羟丙錾瓜胶压裂液体系一般在碱性条件下交联，对于碱敏性地层不能达到理想的压裂效果。文章通过室内研究，筛选出一种酸性压裂液体系：0．8％～1：0％低分子稠化荆AAP＋1：0％KCI＋3％助摊剂S-203，pH在5左右以交联比为100：3.0～100：3．5与交联剂交联。该压裂液体系可耐温达到110℃，在170s-1连续剪切1．5h后粘度仍有61．3mPa·s，破胶后破胶液粘度小，易于返摊，该压裂液体系对于碱敏性储层有较好应用前景。

酸性压裂液对无烟煤动态断裂行为及能量耗散规律影响研究

为探究冲击荷载作用下酸性压裂液对无烟煤断裂行为及能量耗散规律的影响,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载系统对酸性压裂液和水基压裂液处理后的直切槽半圆弯曲(NSCB)无烟煤试样开展不同冲击气压下I型动态断裂韧性试验,采用高速摄像装置记录煤样裂纹扩展过程,结合Image J图像分析软件及PCAS图像识别系统定量分析煤样宏观裂纹扩展轨迹特征及断面细观孔隙概率熵值。通过对比不同冲击气压和压裂液作用下无烟煤样的入射能、吸收能、断裂能和残余动能,得出冲击荷载下酸蚀煤样动态断裂过程的能量耗散规律。研究表明:自然状态煤样的动态断裂韧度最大,酸性压裂液作用煤样在冲击气压高于0.35 MPa后表现出较水基压裂液更低的断裂韧度值,在更高加载气压条件下酸性压裂液处理后煤样的预制裂纹更易起裂。酸性压裂液处理后煤样所需断裂能与水基压裂液组煤样所需断裂能的差值随加载气压的增大不断增加,加载气压越高,酸性压裂液处理后煤样所需断裂能较水基压裂液更少。煤样断面孔隙概率熵值随冲击气压增加而不断增大,酸性压裂液作用使得煤样的断面形貌由致密整齐向疏松多孔转变。针对不同加载速率下压裂液对煤岩断裂行为的弱化和增强双重作用机制进行探讨,基于压裂液的双重性质与线弹性断裂力学理论,建立考虑加载速率的细观断裂力学模型。研究成果可为酸化压裂无烟煤裂纹起裂与扩展机制研究提供试验支撑,为煤层酸化压裂设计及压裂改造中复杂缝网形成机制及调控方法提供理论指导。

耐高温酸性清洁压裂液性能研究及适用性探讨

耐高温酸性清洁压裂液配方为:0.1%~5%乙酸、0.1%水杨酸、0.5%~1%阴离子型聚丙烯酰胺稠化剂、0.1%~0.2%季胺盐型阳离子双子表面活性剂和0.5%~3%黏土稳定剂(氯化钾、氯化铵),其余为自来水。研究了不同稠化剂加量下,酸性压裂液的流变性、稠化时间、携砂性以及破胶性等。酸性压裂液呈弱酸性,pH值为4~5。其耐温抗剪切性较好,120℃时的黏度为30~50 mPa·s,140℃时黏度稳定在20 mPa·s左右。压裂液稠化时间在60 s以内。稠化剂加量为1.0%时,压裂液成胶黏度可达140 mPa·s。其携砂能力强,稠化剂加量为0.8%的酸性压裂液单颗砂沉降速率仅0.023 mm/s,而0.8%胍胶压裂液的为0.169 mm/s。压裂液遇到一定量的油、气及地层水时会自动破胶,60~80℃的破胶时间在1 min内,加入过硫酸铵可加快破胶。该酸性压裂液适用于120℃以下的高含钙低渗透储层。

酸性交联压裂液性能对比研究

对比研究了羧甲基胍胶和聚合物类酸性压裂液的性能,主要包括基液黏度、交联性能、携砂性能、破胶性能。研究表明:与聚合物基液相比,相同浓度下羧甲基胍胶基液的表观黏度及零剪切黏度更大;当pH值为5~6时,两者交联效果较佳,羧甲基冻胶黏度更大。采用Ostwald-Dewaele方程描述冻胶黏度与剪切速率的关系,并计算出交联冻胶的稠度系数。研究表明:羧甲基冻胶稠度系数明显大于聚合物稠度系数;在携砂性能方面,聚合物冻胶弹性模量更大,支撑剂沉降速度更小,携砂性能更好;在破胶性能方面,与羧甲基胍胶相比,聚合物冻胶破胶后残渣更低,对储层的伤害更小。

新型酸性清洁压裂液的研制

合成了一种新型的粘弹性两性表面活性剂作为稠化剂,在酸液中稠化增粘,并制备了酸性清洁压裂液。对酸性清洁压裂液的流变、抗温、携砂、破胶、滤失等基本性能进行室内评价,结果表明酸性清洁压裂液具有良好的抗温抗剪切、携砂、破胶返排、降低滤失、低伤害等性能,将加砂压裂和酸化压裂有机的结合,在压裂过程中还能对储层进行酸处理,提高压裂的效率,改善压裂效果。

一种酸性清洁压裂液稠化剂的合成及黏弹行为研究

为进一步降低压裂改造过程中压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,室内用两步法合成了一种基于两性表面活性剂的酸性压裂液稠化剂CASB-18,并用红外光谱表征。缩合反应的最佳条件为:反应温度170℃,催化剂KOH0.5%,N,N-二甲氨基丙胺、硬脂酸摩尔比为1.1:1,反应时间8h;季铵化反应的最佳条件为:反应温度85℃,异丙醇、水体积比为2:1,3-氯-2-羟基丙磺酸钠、叔胺中间体摩尔比为1.1:1,反应时间7h。酸性清洁压裂液基本组成(质量分数)为:CASB-181.8%,ZJ-10.4%,无机盐1%,盐酸5%～15%,缓蚀剂0.5%,其余为水。流变性能测试表明该清洁压裂液的耐温、抗剪切性能良好。

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。

酸性压裂液研究

本研究结合国内外酸性压裂液体系的研究现状,指出对其进行进一步研究的迫切性和必要性。继而对现存的一种多功能酸性压裂液的设计思路进行阐述,并简单对其优势性能进行评价,从而在此基础上对新型酸性压裂液的总体性能进行了综合评价,表明其具有较强的实用性。

含双子表面活性剂酸性清洁压裂液的合成与性能

以N,N-二甲氨基丙胺、硬脂酸和1,3-二氯-2-丙醇为原料,合成了一种黏弹性阳离子双子表面活性剂,并以其作为酸液稠化剂制备了一种酸性清洁压裂液。对该压裂液的相关性能进行了室内评价,结果表明该压裂液具有良好的热稳定性以及抗剪切、缓速、抗盐、破胶性能,用于酸化压裂作业可有效改善压裂效果,提高压裂效率,是一种理想的清洁压裂液。