抗高温聚束钻井液在南堡3-15井的应用

南堡油田3号构造中深层东营组和沙河街组地层垂深在4000m以上,地湿梯度为（3.66～4.05 ℃C）/100 m,极易发生井壁失稳、井漏、CO2污染,同时储层水锁严重,地质要求对荧光进行严格控制.针对以上钻井液系列难题,室内研究了一种抗高温聚束钻井液体系,该体系是在以往低自由水钻井液体系的基础上,增强了钻井液高温条件下稳定性及微纳米级泥岩孔缝封堵能力等特性.通过在南堡3-15井的应用表明,该体系具有良好的流变性、润滑性、抑制性和低滤失性,解决了中深部地层井壁稳定和井漏问题,高温稳定,抗污染能力强,实现了长位移井段低荧光钻进,且能提高机械钻速、缩短钻井周期.

一个高粘弹的阴离子蠕虫胶束体系(英文)

以频率扫描和稳态剪切实验研究了140mmol·L-1羧酸盐gemini表面活性剂(C14φ2C14)在100mmol·L-1NaBr条件下溶液的流变行为.在低剪切频率时,溶液呈现出具有单一松弛时间特性的Maxwell流体行为.通过活的高分子模型(living polymer model)分析,C14φ2C14体系在25℃时形成了很长的蠕虫胶束(3.6-6.8μm).冷冻透射电镜也观察到蠕虫胶束的形成.这些胶束相互缠绕,形成了很黏稠的溶液(零剪切粘度高达1.10×104Pa·s),外观呈现胶状.随着温度升高至70℃,体系的相对粘度仍旧保持很高(1.8×104),这在阴离子表面活性剂蠕虫胶束溶液中是很少见的.体系的流动活化能(Ea)约为(141±5)kJ·mol-1.利用动态光散射测定了C14φ2C14聚集体的尺寸分布,证实了这个表面活性剂在5-10mmol·L-1的低浓度时生成了约100nm的大聚集体,这些大聚集体随着表面活性剂浓度的增加很容易转化成棒状直至蠕虫胶束.

辛基酚聚氧乙烯醚烷基磺酸钠溶液的性能研究

对非离子-阴离子型表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(10)烷基磺酸钠(OPS-10)的溶液性能进行了研究。用表面张力法测定OPS-10的CMC为65 mg/L;在85℃、无机盐离子浓度90 000 mg/L的水溶液中,OPS-10表现出了良好的抗温抗盐性;动态界面张力研究显示,OPS-10降低油-水动态界面张力的曲线呈"L"型,平衡值达到10-2数量级;室内驱替实验表明,对于特低渗透率的岩心,OPS-10可以在水驱的基础上提高驱油效率2.89%,优于十二烷基苯磺酸钠的驱替效果。基于在上述方面表现的良好性能,OPS-10可以作为驱油剂或助剂进行高矿化度水和高温油藏的驱油实验研究和应用。

无盐耐高温黏弹性表面活性剂LQ-FJ压裂液性能

研究了由两性表面活性剂LQ-FJ在不同浓度下形成的清洁压裂液及其性能。结果表明,两性表面活性剂LQ-FJ在水中4 min可均匀溶解、自增稠为黏弹性清洁压裂液;当LQ-FJ浓度达2%时无需反离子盐即可形成耐温达110℃的清洁压裂液。黏温曲线表明,2%LQ-FJ体系具有热增稠和热变稀特性。流变特性研究表明,2%LQ-FJ体系具有温度滞后环和剪切触变性,流动曲线可用共转Jeffreys本构方程表征。破胶实验表明,煤油、阴离子表面活性剂J1均可作为2%LQ-FJ体系的破胶剂,室温下破胶液黏度均小于1.5 m Pa·s。

一种高温耐剪切超分子缔合弱凝胶清洁压裂液体系

超分子聚合物化学是超分子化学与高分子化学相互交叉融合形成的新方向，因此基于前期对超分子压裂液的研究成果，采用对疏水单体增溶性能好的ASF-1两性离子表面活性剂，与自制的LCM长碳链阳离子不饱和成链单体、自制的HTM抗高温单体等进行胶束共聚合反应，合成了一种高温耐剪切的超分子聚合物稠化剂SPM-2。通过复配具有蠕虫状胶束的物理交联剂PCA-1，制备出一种超分子缔合弱凝胶压裂液（0.8% SPM-2＋0.5% PCA-1）。该压裂液具有超分子“蜂巢”网格结构，表观黏度随物理交联剂加量增大而持续增加，达到了胶束与聚合物链的强物理交联效果。该压裂液在150℃、170 s-1、2 h下表观黏度保持在58 mPa·s左右，相比超分子聚合物溶液提高了30 mPa·s ；剪切速率从40 s-1增至1 000 s-1，再降到40 s-1后，压裂液黏度迅速降低并快速恢复，剪切回复性好；在0.01~10 Hz内进行频率扫描，压裂液弹性明显优于黏性；支撑剂沉降速率小于8×10-3 mm/s，悬砂能力相比稠化剂溶液提高了一个数量级；在90℃、2 h下破胶液黏度小于2 mPa·s，未检出残渣；岩心伤害率小于10%。室内实验结果表明，该压裂液可满足致密砂岩气藏高温储层压裂需求。

耐高温清洁压裂液的制备及性能评价

以丙烯腈、二乙醇胺和芥酸为原料合成了芥酸酰胺丙基二羟乙基叔胺(UC_(22)-OH)。通过FTIR、^(1)HNMR、^(13)CNMR及HPLC-MS对其进行了结构表征。将UC_(22)-OH用作稠化剂,配制清洁压裂液,考察温度对清洁压裂液表观黏度的影响,并探究高温下胶束聚集体的类型和尺寸。通过室内实验,对UC_(22)-OH清洁压裂液的流变性、携砂性、破胶返排性以及地层伤害性进行了评价。结果表明,质量分数为4%的UC_(22)-OH清洁压裂液在120℃、170 s^(–1)下剪切5400 s,表观黏度稳定保持在65 m Pa·s;80℃下其弹性模量G’>4.2 Pa,黏性模量G’’>1.7 Pa,在陶粒体积分数为20%的情况下,可稳定携砂8 h;遇煤油后其可在70 min内彻底破胶,破胶液的表界面张力较低;UC_(22)-OH清洁压裂液的基质渗透率损害率最低,仅为9.1%。UC_(22)-OH清洁压裂液具有优异的耐温性和抗剪切性、80℃下的携砂性能和破胶返排性能优异,对地层具有低残渣、低伤害的特性。