低碳烃无水压裂液体系构建及性能评价

非常规油气储层采用水基压裂液压裂施工过程中,易对储层造成二次伤害,并且浪费大量的水资源。因此,室内以正己烷为基液,通过优选合适的交联剂和胶凝剂,研制了一种低碳烃无水压裂液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明:低碳烃无水压裂液体系具有良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能和携砂性能,能够满足现场加砂压裂施工的需求。体系的破胶性能良好,加入2.4%的破胶剂醋酸钠破胶2.5 h后体系黏度可以降低至10 mPa·s以下。此外,压裂液体系破胶后对储层岩心的渗透率伤害率小于10%,具有低伤害的特点。低碳烃无水压裂液体系现场应用效果较好,SS-Y2井压裂后日产油量显著提高,达到了压裂增产的目的。研制的低碳烃无水压裂液体系在非常规油气储层压裂施工领域具有较为广阔的应用前景。

高温延缓型有机硼交联剂OB-200合成研究

从合成反应原理出发,考察了水基冻胶压裂液用的有机硼络合物交联剂的各项合成反应条件,得到了耐高温延缓型交联剂OB 200的最佳合成工艺。反应物的用量以体积计分别为:硼酸盐15%～20%,配位体(质量比1∶7～10的葡萄酸钠和多元醇LB 2)35%,溶剂(体积分数0.25的丙三醇水溶液)45%～50%,催化剂为质量比10∶2的稀土金属硫酸盐和NaOH,用量0.15%,反应温度60℃,反应时间3.5～4.0小时。有机硼OB 200/羟丙基瓜尔胶压裂液(5g/LHPG水溶液,交联比100∶3),交联时间在300～305s,冻胶的耐温性达143℃。图6表2参5。

高温高盐油藏低化学交联疏水缔合聚合物成胶前溶液性能研究

针对高温高盐、低渗透油藏条件下凝胶强度、长期稳定性和大剂量注入能力之间的矛盾,提出了采用疏水缔合聚合物为主剂,物理"交联"和化学交联相结合的技术思路。提出了高温高盐、低渗透油藏条件下凝胶成胶前溶液应具备的性能要求,并且针对新疆石南4油藏条件,对以疏水缔合聚合物AP-P4为主剂的成胶前溶液进行了性能评价,试验表明,该溶液具有耐温抗盐、抗剪切、抗地层水冲稀、注入压力低的特点。

水溶性酚醛树脂作为水基聚合物凝胶交联剂的研究

用由苯酚和甲醛合成的水溶性酚醛树脂作两性离子聚丙烯酰胺的交联剂 ,得到了性能良好的水基凝胶并成功地应用于沈阳油田的深部调剖。本文报道了水溶性酚醛树脂的两步催化合成工艺 ,确定了原料配比、反应温度、反应时间等合成条件 ,考察了水溶性酚醛树脂的稳定性 ,简要介绍了形成的凝胶物性以及调剖效果。

有机铬交联聚合物驱油剂的研制及矿场应用

为改善聚合物驱油效果 ,研制了XL系列有机铬交联剂XL 1和XL 2 ,研究了HPAM/XL交联体系的配方 ,对该配方体系的性能进行了评价 ,开展了矿场试验。从室内研究和矿场试验的结果发现 :加入交联剂可有效地、大幅度地提高聚合物溶液的粘度 ,改善聚合物的抗温、抗盐、抗剪切的性能 。

一种新型低伤害合成聚合物冻胶压裂液体系

报道了题示压裂液体系的性能.合成聚合物稠化剂FA-200不含水不溶物,水溶液呈中性,被能造成酸性环境(pH值4～6)的交联剂AC-12交联而形成冻胶.依次增加稠化剂用量(0.25%～0.6%)和交联剂用量(0.5%～0.8%),加入1.0%乳化剂和1.0%助排剂,得到了适用温度为50℃、80℃、100℃、120℃、140℃的5个配方,在相应温度下剪切50～90 min保留粘度大于150、88、98、94、53 mPa·s,在变剪切之后粘度能恢复.该体系破胶剂为过硫酸铵,其加量随温度升高而减少,破胶彻底,破胶液粘度低.0.5%稠化剂压裂液破胶后残渣含量为125.6 mg/L.该体系压裂液特别适用于碱敏性地层和CO2泡沫压裂.图5表2参2.

用作延缓交联剂的多重乳液热稳定性研究

拟用作聚合物水基凝胶延缓交联剂的多重乳液按下述方法制备:1.5%醋酸铬水溶液与加入3%油包水乳化剂的柴油按体积比70∶30混合,制成W1/O乳液,后者与加有1%水包油乳化剂的矿化度32 g/L的模拟地层水按体积比70∶30混合,制成(W1/O)/W2多重乳液。用电导率法测定乳液静置30天析出水相中醋酸铬含量并计算乳液破裂率,结果表明多重乳液的稳定性远小于相应的W1/O乳液,使用油包水乳化剂T161(HLB值3.8)和水包油乳化剂Tween20(16.7)的多重乳液的稳定性好于使用Span80(4.3)和Tween20的多重乳液,30℃、50℃、70℃破裂率分别为11.5%,17.8%,28.0%和21.0%,56.0%,67.3%。加入T161的柴油与模拟地层水之间的界面剪切粘度ηs大于加入Span80时的相应值,表面活性剂加量0.3%时,30℃,50℃,70℃下60 minηs值(mN.s/m)分别为0.112,0.100,0.096和0.0442,0.0349,0.0257。在水相中加入0.02%和0.10%Tween20使加入3.0%T161的柴油与模拟地层水之间30℃、60 minηs值降低14.3%和27.3%,油包水乳化剂为Span80时则降低34.9%和65.4%。用T161/Tween20制备的多重乳液稳定性较好的原因,是油水界面的T161分子不易被Tween20分子顶替。图9表3参9。

含油污泥疏水缔合聚合物调剖剂研究

对含油污泥掺入聚合物交联凝胶调剖剂的可能性进行了实验研究。含油污泥取自靖安油田污水处理站,含泥41.9%,含油33.5%,含水18.7%,含杂质5.9%,粒径峰值70μm,80%分布在20～200μm,用石灰粉调pH至中性。将质量分数为5%的含油污泥与1～3g/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液混合,加入杀菌剂和交联剂,在60℃下观察,加量10～200mg/L的醋酸铬不能使体系成胶。使用乌洛托品+苯酚+间苯二酚为交联剂,加入一种稳定剂和杀菌剂,在60℃下形成的聚合物凝胶黏度随AP-P4浓度增大而增大(0.723～49.9Pa.s),但均低于不含污泥的体系。在60℃、60天老化过程中,低AP-P4浓度(1.0,1.5g/L)含污泥凝胶黏度下降快,保留值低且发生失水收缩,较高AP-P4浓度(2.0,2.5,3.0g/L)时凝胶耐热性较好。水测渗透率为1.235～0.561μm2、长30cm的石英砂充填岩心,注入0.3PVAP-P4浓度2.0g/L的含污泥成胶体系并在60℃成胶后,封堵率超95%,水突破压力≥7.35MPa。

制备聚合物冻胶用有机铬和有机铬铝交联剂组成研究

为了改善制备聚合物冻胶堵水调剖剂用的延缓作用有机铬交联剂的性能 ,合成了多种有机铬和有机铬铝交联剂 ,讨论了配方因素和操作条件的影响 ,考察了这些交联剂与HPAM (日本三菱公司的MO40 0 0 )形成冻胶的过程和冻胶强度 (粘度 )。成胶溶液中HPAM浓度 40 0 0mg/L ,Cr3 + 或Cr3 + +Al3 + 浓度 1.5mmol/L ,NaCl浓度 80 0 0mg/L ,pH≈ 6 ,室温成胶。实验研究结果如下 :①在单配体体系中 ,乳酸铬的延缓交联效果优于丙酸铬 ;②在双配体体系中 ,乳酸 /丙二酸铬的延缓交联作用优于乳酸 /丙酸铬 ;③加入乙二醇的三配体体系乳酸 /丙酸 /乙酸铬可使交联时间延迟 48小时以上 ;④Cr3 + 、Al3 + 摩尔比范围适当的乳酸 /丙二酸 /乙酸铬铝具有良好的延迟交联作用 ,可在很宽的 pH范围使用 ;⑤亚硝酸钠作为重铬酸钾还原剂的使用效果优于硫脲和亚硫酸钠 ,使用应过量 ;⑥有机酸、Cr理论摩尔比为 3∶1,实际摩尔比至少为 4∶1,计入调节 pH的廉价酸如乙酸时至少为 11∶1;⑦加入草酸盐离子可防止生成的HPAM /Cr3 + 冻胶发生失水收缩。

硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液回收再用可行性研究

探讨了羟丙基瓜尔胶／硼冻胶压裂液回收再用的可行性。分析了谊压裂液冻胶在无通用破胶荆情况下的非降解性破胶机理，控制因素为pH值和温度，破胶液黏度最低可达基液水平。基于一种有机硼交联HPG冻胶压裂液的实验数据及文献资料，讨论了升温，使用缓释酸及稀释3种非降解性破胶方法。①根据压裂过程中裂缝附近温度场分布设计压裂液，携砂液耐温性只需达到裂缝内的较低温度．地层温度恢复后其黏度将大幅降低；使用产气生热荆可提高裂缝温度。②加入设定量未指明组成的缓释酸使实验压裂液120℃黏度降至〈40mPa·s。补加NaOH后黏度维持〉200mPa·s近3小时。③压裂液与地层水等量混合后破胶，黏度～20mPa·s，复合清水压裂工艺即基于此原理。不同泵注阶段示踪剂产出曲线表明．影响压裂液返排的因素不只是黏度，某些未破胶压裂液的返排率反而很高；如使用方法适当，缓释酸破胶的返排率可以达到通用氧化型破胶剂破胶的相同水平。国外实践表明．重复使用低分子量瓜尔胶压裂液可提高压裂效果。图7参9。

低损害高弹性聚合物压裂液体系研究

介绍了新型低损害合成聚合物压裂液体系,该压裂液体系采用的稠化剂FA-200A为几乎不含水不溶物的合成聚合物,体系的残渣少;使用交联剂AC-12A进行交联,交联时的pH值为5~6,形成的冻胶具有良好的耐温耐剪切性能,不需要其它的pH值调节剂,既适合于常规压裂,又适合于液氮助排。新型低损害合成聚合物压裂液适用温度大于50~90℃,与植物胶压裂液相比,新型低损害合成聚合物压裂液不使用杀菌剂。该压裂液的成本低于清洁压裂液。

新型合成聚合物超高温压裂液体系

松辽盆地深层火山岩储层埋深大于5 000 m,储层温度高达180℃,需要开发一种能应用于超高温(180℃以上)储层的新型低伤害压裂液。在室内合成交联剂AC-12的基础上,通过优化压裂液添加剂的用量,研发了新型的合成聚合物压裂液配方。室内实验表明,合成聚合物压裂液在180℃下具有很好的耐温耐剪切性能,在180℃、170 s-1剪切120 min后,压裂液黏度在100 mPa.s以上。通过将剪切速率由170 s-1增加到1 000 s-1、2 000 s-1,再降到170 s-1,模拟压裂液在泵入过程中管路高剪切和裂缝低剪切的黏度变化情况,得到该配方高剪切下的黏度恢复能力强,进入裂缝后有足够的黏度使支撑剂全悬浮,该压裂液具有高剪切下的黏度恢复性能。同时,合成聚合物压裂液容易破胶,破胶液黏度低,残渣含量少,可以在高温深井使用。

高温低伤害的有机硼锆CZB-03交联羟丙基瓜尔胶压裂液研究

实验研究了有机硼锆交联剂CZB 0 3(有机锆交联剂OZ 1用一种复合吸附抑制剂处理后与等质量的有机硼交联剂OB 2 0 0的复配物 )与HPG的交联性能、冻胶耐温性和伤害性 ,实验体系为加有 0 .3%复合添加剂CA 0 3的0 .6 %HPG/CZB 0 3压裂液。该体系的最佳pH值为 9～ 11,适宜交联比为 10 0∶0 .3～ 0 .4 ,在温度≤ 4 0℃时延缓交联时间为 2～ 4min。该体系的耐温性高于 16 0℃ ,在 16 0℃、170s-1剪切 12 0min ,粘度保持 10 0mPa·s以上。该体系的滤失控制性能较好 ,加入 1%降滤失剂ZJ 1可使 16 0℃、3.5MPa滤失系数C3 (m/min0 .5)由 9.19× 10 -4降到6 .98× 10 -4。加入 0 .0 4 %专用破胶剂EB 0 3,在 16 0℃放置 2h后破胶液粘度为 5 .2mPa·s。CZB 0 3压裂液对支撑裂缝导流能力的伤害远小于OZ 1压裂液 ,略高于OB 2 0 0压裂液 ,在室温和 4 0～ 70MPa下 ,CZB 0 3,OZ 1,OB 2 0 0交联HPG压裂液的伤害率分别在 13.8%～ 16 .1% ,4 9.8%～ 5 1.2 % ,9.1%～ 11.7% ,平均值分别为 14 .7% ,5 0 .4 % ,10 .6 %。图 3表 3参 2。

高温低伤害压裂液性能优化与应用

中原油田应用的压裂液存在着残渣含量高、表面活性差、地层损害程度严重等问题。针对深井高温地层压裂改造的要求,采取了降低成胶剂残渣含量、提高液体表面活性、稳定地层粘土矿物、改善交联体系以及实行分段破胶等技术措施,使压裂液具有良好的高温稳定性与地层保护能力。新的压裂液体系主要由低残渣羟丙基胍胶、HY-605和HF-605高活性复合表面活性剂体系、新型油溶性树脂、复合型粘土稳定剂和高温延迟交联剂OB-99组成。高温低伤害压裂液体系在现场3井次应用表明,该压裂液保证了高砂比、大排量和复杂工艺条件下的压裂施工顺利进行,取得了显著的增产效果,压后初期日增油量为51.3 t,累计增油量为4900 t;日增天然气量为8300 m^3,累计增气量为124.5×10~4m^3。

多孔介质对交联聚合物成胶效果影响及作用机理

研究了3种交联聚合物体系在多孔介质中的成胶性能,实验温度45℃。在实验容器中,Al3+交联体系配制后60天内黏度变化较小,是一种CDG;Cr3+交联体系15天达到最高黏度2.3 Pa.s,是缓慢交联的弱凝胶;无机有机复合交联体系15天黏度1.8 Pa.s,45天达到最高黏度80 Pa.s,是延迟交联的强凝胶。人造非均质岩心模拟大庆主力油层,平均渗透率0.8μm2,长30 cm。以聚合物溶液为对照,按水—凝胶—水—凝胶—候凝20天—水的顺序驱替,由驱替过程中入口和中间点压力与注入量关系判断,Al3+体系进入岩心并通过分子内交联成胶,Cr3+体系在进入岩心前已发生交联并在端面造成堵塞;进入岩心的复合交联体系基本上不成胶。引证了文献发表的大庆油田铬凝胶调驱的有关数据。讨论了储层孔隙结构、渗透率-孔隙半径中值关系曲线及聚合物分子线团半径。认为在孔隙介质中由于孔隙壁造成的“笼”效应,聚合物的分子间交联受到一定程度的阻碍。图7表3参8。

胶态分散凝胶驱油技术的研究与进展

本文详细介绍了新型凝胶驱油技术及其在油田的应用。通过与常规聚合物驱油技术和堵水技术的对比，论述了该方法优于现有驱油方法的特点；针对胶态分散凝胶的特殊结构，逐一讨论了现有的各种交联剂体系制备胶态分散凝胶的方法。该项技术已有２９例先导试验，成功率为６６％。

非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液的研制

基于黄原胶(XG)和魔芋胶(KG)在水溶液中形成嵌合结构体的原理,研制了非化学交联型XG/KG冻胶压裂液,给出了压裂液配方.XG/KG压裂液的表观粘度与XG、KG用量及其配比有关,用量为0.62%+0.22%～0.46%+0.42%时超过200 mPa·s,用量0.51%+0.36%时最高,为330 mPa·s.对于0.50%XG/0.35%KG压裂液,其表观粘度随温度升高而减小,50～80℃时在50 mPa·s上下;pH值在7.0～4.2时维持高表观粘度,pH值＜4.2时表观粘度下降,pH值=1.0时仍＞210 mPa·s;盐度(KCl浓度)增大时表观粘度增大,盐度为30 g/L时接近400 mPa·s;30℃和80℃下的滤失性能、常温下陶粒的沉降速率均符合常规压裂要求;加入0.1%过硫酸铵和0.2%盐酸后,100～130℃下8小时破胶液粘度为5.4～2.5 mPa·s.该体系压裂液可用于碱敏、天然裂缝发育储层的压裂.图3表5参4.

低碳烃无水压裂液交联流变动力学研究

本文以双烷基磷酸酯作为胶凝剂,络合铁作为交联剂,对煤油基压裂液和柴油基压裂液交联过程流变学进行了研究,并建立了交联过程流变动力学模型,分别表征煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程。结果表明,可分别用二级和三级交联流变动力学模型描述煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程,模拟值与实验值吻合良好,模型参数具有明确的物理意义;模型的结构变化速率常数k随着胶凝剂浓度的提高而减小,最大弹性模量G'max随着胶凝剂浓度的提高而增大。

压裂液用高温延缓交联剂CL-9的研制

所报道的压裂液用有机硼交联剂CL-9，由硼酸盐、多羟基醛、LB-2多元醇及碱反应制得，外观均一，长时间存放不析出固体物，适用温度90～145℃，使用量0．40％～0．50％。报道了含2．0％Ka、0．08％～0．15％NaOH、0．10％破乳助排剂的CL-9（0．45％）／HPG（0．50％）压裂液的性能。交联时间随pH升高（7～14）而延长，随温度升高（20～70℃）而缩短，pH=14时常温交联时间为5．2min，60℃时为1min。高温下（110～130℃）在170 1／s剪切10min后压裂液黏度基本上保持稳定，高温下（100～130℃）经500 1／s剪切10min后，170 1／s黏度均大于210mPa·s，其保持率随温度升高而下降，100℃下为82．3％，130℃下为66．0％。压裂液滤失性能良好，滤失系数和初滤失量在90℃为5．35×10—0m／minl／2和0，120℃下为7．32×10—0m／min^1／2和1．21×10^-4 cm3／cm2。该压裂液已在中原油田7口井压裂中使用，施工成功率100％，油井压裂后增产效果较好。图4表2参3。

堵水调剖用有机铬交联剂的微胶囊化研究

选择轻质碳酸钙作固化剂,加适量黏合剂(聚乙二醇溶液),将含Cr3+67%的胜利采油院有机铬交联剂(墨绿色液体)固化,按1∶1质量比将固化交联剂与成球促进剂(微晶纤维素)混合,加适量黏合剂,在挤出滚圆机上制成粒度1632目的素丸,再以乙基纤维素水分散体为包衣剂,在给定工艺条件下用流化床法制成覆膜有机铬交联剂。根据70℃下在水中的铬释放率曲线和聚合物-交联剂体系黏度发展曲线,确定覆膜后最佳热处理温度为60℃,包衣膜厚度(以素丸质量增加率表示)决定延缓交联时间,当素丸质量增加率由10%增大到40%时,实验成胶体系黏度增加到10Pa·s以上所需的时间由16h延长到32h,包衣膜厚度可按要求选择。使用微胶囊化的交联剂可使聚合物溶液成胶时间明显延后。