CO_2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液研究与试验

目前常用的压裂液存在与非常规油气储层配伍性差、破胶返排困难和容易对储层造成二次伤害等问题,无法满足非常规油气井压裂施工的需求。为此,结合清洁压裂液和泡沫压裂液的特点,研制了新型双子表面活性剂WG-2,形成了一种CO_2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液,并对其综合性能进行了评价。评价结果表明:该压裂液具有较强的泡沫稳定性、良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、破胶性能和低伤害特性。CO_2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液在X-3井进行了现场试验,该井压裂施工过程顺利,压裂后的日产油量是采用羟丙基胍胶压裂液邻井X-4井的2倍多,增产效果显著。室内与现场试验结果表明,该压裂液能够满足非常规油气储层的压裂施工作业,具有良好的推广应用前景。

GRF-CO_2清洁泡沫压裂液流变特性实验研究

基于管式流变仪原理,使用大型高温高压泡沫压裂液实验系统,对GRF体系的CO2清洁泡沫压裂液流变特性进行了详细的实验研究,研究了其流变特性受温度、泡沫质量、剪切速率和压力影响的规律,得出了压裂液流变参数的计算关联式,GRF-CO2清洁泡沫压裂液流变指数、流变系数的计算关联式平均误差均小于10%,能够满足实际工程需要。

CO_2泡沫清洁缔合压裂液研究及现场应用

在低渗特低渗或致密的低压敏感性气藏的压裂改造中,施工后仅依靠地层能量将压裂液举升至地面十分困难,并且很难有效提高产量。过去泡沫压裂液使用的稠化剂通常是胍胶或清洁表面活性剂,考虑到残渣伤害及经济因素,本文研究了CO_2泡沫清洁缔合压裂液体系。稠化剂无水不溶物、低残渣;交联延迟时间可控,具有良好的流变性能及携砂性能;起泡剂起泡效率高,半衰期长,较低的表界面张力,有利于压裂液返排。现场实施3口井,平均达到苏里格地区直井平均单井产量的2倍,该压裂液体系伤害较小,达到了快速助排、增产稳产的目的,为该类储层压裂改造提高单井产能提供了有力的技术支撑。

新型CO_2清洁泡沫压裂液性能研究

筛选了与CO2配伍的新型GRF清洁压裂液,采用大型泡沫循环回路,测试了GRF-CO2清洁泡沫压裂液的动态流变特性、携砂性能,同时评价了泡沫压裂液体系的静态破胶性能、助排性能和岩心伤害特性。结果表明,GRF-CO2清洁泡沫压裂液体系易破胶,破胶后无残渣,表/界面张力低,对岩心基质渗透率伤害低,当CO2泡沫质量达到55%~75%时,清洁泡沫压裂液体系流变性能好、动态携砂能力强,能够满足现场泡沫压裂施工的要求。

N2泡沫清洁压裂液性能评价及现场应用

常规压裂液难以适应中原油田文23气田超低压、低渗透气藏改造要求。利用清洁压裂液无残渣、低伤害、低摩阻及泡沫滤失小、携砂能力强、易返排等优点，研究开发了适应该区块储层特点的N2泡沫清洁压裂液。室内实验证明该压裂液耐温能力迭到130℃。清洁压裂液加入N2形成泡沫液后，其粘度提高了1倍，具备了更为优良的造壁性和降滤失性能。4井次的现场试验试验数据表明：N2泡沫清洁压裂液比常规胍胶压裂液有更为显著的增产效果。同时也为中原油田低压、低渗透气藏的压裂改造提供了一种有效的新途径。

抗高温清洁CO2泡沫压裂液在页岩气储层的应用

为了实现裂缝型、低压、低渗、强水敏、易水锁等特殊油气藏的高效开发,采用研发的多元共聚物、黏度增效剂、调节剂等和CO2混配,得到一种抗高温清洁CO2泡沫压裂液(BCF压裂液)。对压裂液体系进行了综合性能测试,结果表明:BCF泡沫压裂液抗温能力可达140℃,在90℃下泡沫液具有优良的携砂性能,其半衰期超过5 h,泡沫液滤失系数与胍胶冻胶相当,并且压裂液破胶彻底,破胶液残渣含量低至1 mg/L、表面张力在24 m N/m以下。BCF压裂液体系在延长油田YY2页岩气井得到了成功应用,加砂成功率100%,求产后单井无阻气量达到1.0×105 m3/d,是邻井产量的3倍。试验表明,该压裂液具有常规CO2泡沫压裂液不可比拟的优点,对此类特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。

VES-CO_2清洁泡沫压裂液携砂性能实验研究

在大型高压泡沫压裂液实验回路上,对VES-CO_2清洁泡沫压裂液的携砂性能进行了实验研究。分析了携砂泡沫压裂液流动时临界沉降速度的产生原因,并根据实验结果分析了温度、泡沫质量及支撑剂浓度对临界沉降流速的影响。临界沉降流速随温度的升高而增大,随泡沫质量和支撑剂体积浓度的增大而减小,研究发现当支撑剂浓度大于0.25时,开始出现颗粒团聚现象,并分析了颗粒团聚现象发生的原因。最后根据实验结果,拟合出了用于计算临界沉降流速的实验关联式。

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。

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。

新型清洁压裂液研究方向

目前的研究结果表明,清洁压裂液体系的低伤害、高效率、高经济性是压裂液发展的主要方向。其中VES清洁压裂液的研究相对比较成熟,但大规模应用仍有困难。清洁泡沫压裂液体系相对单一的清洁压裂液体系具有一定的优势,可以通过加入无害化的气体来减少化学药剂的用量。在油气田开采中生物技术的应用十分广泛,通过这种绿色环保技术可以从根本上解决开采过程中污染大、消耗高的技术难题。从油藏的可持续发展考虑,清洁压裂液不但可以降低开采过程中对地层的伤害,保护储层,而且还可以降低开采作业的成本。无论是从经济层面还是从技术角度来看,对清洁压裂液的研究都是十分必要的。