胍胶压裂液有机硼交联剂JSA-1的合成与性能评价

以硼酸、正丁醇、乙二醇、二乙烯三胺为反应原料,采用一锅法合成了有机硼交联剂(JSA-1)。考察了胍胶质量分数(即含量,以胍胶占胍胶基液总质量计)、JSA-1用量(即添加量,以胍胶基液质量为基准,下同)、pH对JSA-1交联性能的影响。结果表明,胍胶质量分数越大(0.09%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、表观黏度越高、耐温能力越强;JSA-1用量越大(0.04%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、耐温能力越强;pH(pH=4~14)越高,胍胶压裂液的交联时间越长、耐温能力越强。JSA-1对pH和胍胶质量分数的适用范围较广,在低温配方中,可以使低质量分数的胍胶实现有效交联,胍胶质量分数为0.13%的胍胶基液与JSA-1交联后,在常温、100 s^(–1)剪切下表观黏度可达到50 mPa·s;在高温配方中,胍胶质量分数为0.4%的胍胶基液与JSA-1交联后制备的压裂液具备较好的耐温耐剪切能力,在120℃、100 s^(–1)剪切条件下表观黏度可以稳定保持在300 mPa·s左右。

聚/表型复合压裂液性能及其对煤样甲烷吸附解吸特性影响实验研究

为弥补常规压裂液破胶困难、残留多或黏度低、用量大等缺点,将疏水改性羟丙基瓜尔胶与双子表面活性剂进行交联复配,制得1种疏水聚合物/表面活性剂复合压裂液,从黏度、破胶性能以及对煤样甲烷吸附解吸能力影响等方面与常规压裂液进行对比分析。研究结果表明:在同等表面活性剂质量分数下,加入疏水改性羟丙基瓜尔胶的复合压裂液黏度是单组份表面活性剂压裂液的3倍,其破胶时间与表面活性剂压裂液几乎无差别,且仅为HPG压裂液的1/2;复合压裂液对煤样甲烷吸附解吸能力影响明显低于HPG压裂液,其吸附损伤因子虽高于表面活性剂压裂液,但比HPG压裂液低24%。研究结果可为矿用复合压裂液研制提供参考。

XJ-21菌株在胍胶压裂液体系中破胶驱油的复合性能

在储层压裂改造过程中,胍胶压裂液体系低温破胶难,储层改造效果差,是新疆油田油藏开发亟待解决的关键技术难题。针对这一技术难题,将微生物强化采油技术应用于压裂液体系中,从新疆油田吉7井区烧房沟组采集到油泥,通过对样品中微生物的富集培养及分离,筛选得到一株能够高产生物表面活性剂的菌株,将其命名为XJ-21。结合菌落形态观察、革兰氏染色及16S rRNA序列分析结果,XJ-21菌株被鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillussubitlis)。FTIR分析确定XJ-21代谢产物中的生物表面活性剂与环脂肽类结构一致。XJ-21菌株与外源ZW-027菌株复配后,复配体系对油藏环境条件具有广泛适应性,不仅在温度为35~55℃的范围内可以产生物酶使胍胶冻胶破胶,还可在50℃下降低样品所在区块的原油黏度,降黏率可达95.45%。在水驱后,使用复配体系驱油与仅用水驱技术相比可以提高10.14%的驱油率。

苏里格低品质储层用低伤害胍胶压裂液开发与应用

随着苏里格优质储层不断动用,储层劣质化趋势明显;常规压裂液对储层的伤害越来越大,难以满足低品质储层高效开发的需求。针对上述问题,采用硼酸、多元醇、多胺等制备出长链多头极性交联剂,可以提供更多的交联位点,有效降低胍胶交联质量分数。配合使用多元助排剂、纳米修复剂,优化压裂液配方,开发出了低伤害胍胶压裂液。该压裂液具有低残渣、低伤害、低表面张力、防水锁、易返排等优点。试验结果表明,低伤害胍胶压裂液的交联时间在40~90 s范围内可调,耐温可达120℃,悬砂能力与常规胍胶压裂液接近,破胶时间在30~150 min范围内可调,破胶液表面张力低于25 mN/m,残渣含量约为200 mg/L,岩心伤害率20%左右。该压裂液已在长庆苏里格推广,应用效果显著,平均返排率提高7.4%,平均测试产量提高8.3%,表现出对苏里格低品质储层良好的适应性和低伤害性。

1,2-丙二醇基改性瓜尔胶合成及其压裂液性能

针对现有改性瓜尔胶作为水基压裂液材料存在溶解性与交联性能相互矛盾问题,采用3-氯-1,2-丙二醇改性瓜尔胶合成1,2-丙二醇基改性瓜尔胶DHPG,在瓜尔胶分子链中引入具有交联功能的改性基团1,2-丙二醇基来同时改善瓜尔胶的溶解性及交联性能,对合成的DHPG进行化学结构分析,并测试了DHPG理化指标及在水基压裂液的应用性能。研究结果表明:经过1,2-丙二醇基改性的瓜尔胶,可有效降低瓜尔胶中的水不溶物含量,增加溶解速度,提高与硼类交联剂的交联性能。在压裂液配方应用中,DPHG与现有改性瓜尔胶相比表现出更加优秀的耐温性能,更低的使用量以及残渣含量。通过优化DHPG的取代度及压裂液配方,可实现小于20 mg/L超低残渣、耐160℃超高温压裂液需求。以1,2-丙二醇基取代为基础的改性瓜尔胶材料,具备较好的应用开发前景。

一种光纤光镊法测试杀菌剂在压裂液中杀菌效果评价技术

夏季压裂施工中,由于胍胶压裂液受到细菌等微生物滋生的影响,可能导致液体腐化变质,致使压裂液失效。为此通常需要加入杀菌剂对压裂液中腐生菌进行消除,但目前缺少能够在微观层面评价杀菌剂杀菌效果的技术手段。为此,提出了一种基于光纤光镊的杀菌剂杀菌效果评估技术手段,利用锥形光纤光镊捕获添加杀菌剂前后的腐生菌,在微观尺度分析其运动规律,以此反演杀菌剂的杀菌效果。实验结果表明,该方法可以有效评估腐生菌的活性,对于添加杀菌剂后,腐生菌细胞失活,其运动幅度大幅下降,大约只在0.8~0.9μm。而对于正常的腐生菌,其运动幅度通常在12.1μm左右。证实了该方法在评估杀菌剂杀菌效果的可行性,为直接评价杀菌剂性能的优劣提供了可靠的理论依据。

深部煤层气藏低伤害胍胶压裂液评价与应用

针对深部煤层气储层压裂研发的低伤害胍胶压裂液体系开展评价,并进行现场应用研究。结果表明:低伤害胍胶压裂液破胶时间随着温度增加而减小,在40℃条件下,短时间内破胶效果明显;在20℃和30℃条件下,破胶效果不理想;煤岩心渗透率存在温度敏感性,温度敏感性导致岩心伤害率增加,但变化幅度相对较小;对低伤害胍胶压裂液而言,温度从20℃升高至40℃,煤岩心温度敏感性对伤害率的增加速度远低于胍胶压裂液随温度的增加对煤岩的伤害率的降低速度,总体表现为低伤害胍胶压裂液对煤岩心伤害率随温度升高显著降低;对于活性水压裂液而言,温度从20℃升高至40℃,活性水压裂液对煤岩心的伤害率有所增加;在温度为40℃以上时,低伤害胍胶压裂液压后2 h返排液黏度达到5 mPa·s,满足现场施工需要;通过同一口井、同一层位水平井采用低伤害胍胶压裂液和活性水压裂液对比,低伤害胍胶压裂液能实现注入液量更少、加砂规模更大、施工砂比更高、施工压力更为平稳的压裂施工工艺。

铝钛复合交联剂的合成及酸性交联瓜尔胶研究

以聚合氯化铝、钛酸四丁酯、乳酸、甘油、三乙醇胺、醋酸为原料,合成了大分子尺寸铝钛复合交联剂,制备了酸性瓜尔胶冻胶压裂液,考察了冻胶的耐温耐剪切性能以及粘弹性,表征了冻胶的微观结构,研究了冻胶破胶液的防膨性能和残渣含量。实验结果表明:以聚合氯化铝为原料制备的铝钛复合交联剂具有更大的分子尺寸,该交联剂在交联过程中扩散速率降低,可实现延迟交联,形成的冻胶微观网格尺寸有明显的增大,尺寸大小在44~51μm之间,冻胶具有较好的粘弹性和较强的耐高温耐剪切性能。破胶液在不加防膨剂的情况下防膨率达到65.1%,且残渣量较低,对储层伤害小。

一种重建井筒用胍胶压裂液的制备及性能

为了解决重建井筒重复压裂施工面临的压裂液成本高、施工摩阻高、施工压力波动大、加砂困难等问题,合成了一种接枝改性胍胶和多级螯合交联剂,形成了一种适用于重建井筒重复压裂用胍胶压裂液。该压裂液体系溶胀性能好,3min黏度可达到最高黏度的87%;组分剂量低,3.8 g/L的加量液体黏度与普通胍胶6 g/L的加量相当;降阻率高于70%,残渣含量小于70 mg/L,在150℃条件下剪切2 h,黏度稳定在50 mPa·s以上,携砂性能好,支撑剂2 h基本无沉降。该压裂液在首口全国产化的重复压裂重点井进行了应用,最高排量17.5 m^(3)/min,最高砂比30%、单段平均加砂220 m^(3),解决了重复压裂施工加砂困难的难题,取得了良好的应用效果。

羟丙基瓜尔胶超声降解参数优化及降解机理分析

针对压裂返排液有机污染物降解难度大、处理工艺复杂等问题,采用单因素分析和正交实验研究了压裂返排液关键污染物羟丙基瓜尔胶的超声降解规律,并探讨了其降解机理。结果表明:羟丙基瓜尔胶超声降解机理主要以物理剪切断链为主,超声模式和超声功率为羟丙基瓜尔胶降解反应的主控参数,其次是浓度,超声时间、温度、pH值等因素影响较小。对于一定质量浓度(600 mg/L)的羟丙基瓜尔胶溶液,最优降解参数为:占空比为40%、超声功率为360 W、超声时间为60 min、温度为25℃。鉴于温度和pH值影响较小,超声降解技术可以应用于较宽的温度范围(5~50℃)和酸碱度范围(pH 5~11)。

不同压裂液对大庆外围扶杨储层孔隙喉道伤害机理研究

不同压裂液体系对大庆外围致密油储层孔隙喉道具有不同的敏感性。基于X射线衍射、薄片鉴定等技术对区块储层的宏观和微观孔隙结构特征进行表征,分析了储层潜在敏感伤害特性,通过岩心驱替伤害试验,进一步评价了表面活性剂、高分子聚合物、胍胶3种压裂液基液与破胶液对储层岩心的伤害,并使用岩石润湿性测定、CT断层扫描和电镜扫描等方法,厘清了不同压裂液对2个区块致密油储层孔隙喉道微观伤害机理。结果表明,大庆外围致密油储层黏土含量高,易引起水敏、速敏;陆源碎屑中岩屑含量比较高,长石含量少,胶结物以方解石或方解石+黏土为主,储层孔隙结构性质差。3种基液对致密油储层均存在伤害,伤害程度依次增加,3种压裂液的破胶液对2个区块的孔隙和孔喉伤害率分别为45.11%和16.02%、34.57%和7.45%、13.06%和6.49%。实验结果为优化大庆外围致密油区块压裂液体系配方提供依据,可降低压裂液对致密油储层的伤害,提高大庆油田致密油藏的有效动用。

海水基弱碱性植物胶压裂液配方研究

本文探讨了海水基碱性植物胶压裂液面临的问题,利用海水配制碱性植物胶压裂液,高温下易出现钙镁离子沉淀,增加残渣导致地层伤害。本文通过优选耐盐磺酸基改性胍胶、研制有机硼钛交联剂,优化出一套适用于低pH值下交联的弱碱性耐高温海水基植物胶压裂液配方。实验表明该配方具有以下性质:(1)优选的耐盐磺酸基改性胍胶在浓度为0.6%时基液黏度为105~108 mPa·s,5 min内即可到达最终黏度的80%以上;(2)研制的有机硼钛交联剂适用于pH值8.0~9.0的交联环境,交联时间180~260 s,满足高温深井的应用;(3)压裂液体系160℃剪切140 min后黏度大于50 mPa·s,破胶液残渣含量和淡水基配方相当,在380 mg/L左右。

用于海水基压裂液环氧丙基表面活性剂改性胍胶的制备与性能评价

针对海水中存在大量金属离子附着在胍胶表面,抑制胍胶分子的溶胀,不能满足现场连续混配的问题,以环氧氯丙烷、十八烯酸酰胺丙基二甲基丙胺为原料制得阳离子单体(GOA),再将GOA接枝到胍胶分子链上,得到海水基压裂液稠化剂环氧丙基表面活性剂改性胍胶。研究了GOA改性胍胶的溶胀、耐盐、耐温耐剪切、携砂与破胶等性能。结果表明,改性胍胶分子链上的库仑力及静电排斥等作用避免了金属离子附着在胍胶分子链上,保证了胍胶分子的溶胀,提高了胍胶的耐盐性。GOA改性胍胶在海水中的溶解速度明显大于普通胍胶,在海水中的粒径中值约为普通胍胶分子的1/5。在转速800 r/min下,GOA改性胍胶溶胀约5 min的黏度即能达到最终黏度的80%。微观形貌分析结果表明,GOA改性胍胶形成了无规则网状线团结构,胍胶分子链充分展开的同时交联点位增多。GOA改性胍胶压裂液具有较好的抗盐和耐温耐剪切性能,在160℃、170 s^(-1)下连续剪切120 min后的黏度仍高于50 mPa·s,且破胶液黏度为1.6 mPa·s,破胶液中的残渣含量为297 mg/L,满足现场压裂施工需求。

除硼树脂在压裂返排液回用中的应用

油气田废水压裂返排液由于富含硼而限制了处理后水的回用。采用动态法树脂除硼处理,设计了混凝-沉降-过滤-吸附回用处理工艺流程,集成了一套3 m^(3)/h的中试装置、一套25 m^(3)/h的现场处理装置,并开展了现场试验。结果表明:1)树脂除硼最佳条件为:水质的pH调节为7~8、当吸附柱径高比为1:10时处理水的流速应不大于8 mL/min;2)返排液吸附处理后,硼含量由11.35 mg/L降为1.22 mg/L,去除率可达89.3%,达到了《压裂返排液回配压裂液用水水质要求》DB 61/T 1248-2019的技术要求;3)吸附处理后的水可用于滑溜水的配制,也可用于瓜胶压裂液的配制,其性能满足《压裂用滑溜水体系》DB.61/T 575-2013、《压裂液通用技术条件》SY/T 6376-2008的技术要求。

压裂采油用胍胶水溶液流变性及影响因素研究

胍胶是水力压裂液最常用的稠化剂,但其流变性缺乏深入研究。论文系统研究了胍胶体系的增粘性及温度、无机盐对其流变性的影响。结果表明:水溶液中胍胶在2624.27mg·L^(-1)浓度时分子可形成聚集结构,并且具有显著的触变性。胍胶水溶液随浓度增加表现出良好的增粘性,但耐温性较差。胍胶分子聚集结构耐一价阳离子(Na^(+))性较好,耐多价阳离子(Ca^(2+)、Al^(3+))性较差。在研究的浓度、温度及无机盐条件下,胍胶溶液均表现出以粘性为主的性质。

耐高温羧甲基胍胶压裂液性能及应用

冀东油田西部探区山2主要为致密气藏,储层致密且温度高,孔渗较差,只有通过压裂改造才能见产。常规胍胶压裂液的耐高温性能差且容易对地层产生二次伤害。为解决此问题,基于螯合作用机理研制出了一种耐高温羧甲基胍胶压裂液,并对其快速增黏性、黏弹性、耐高温耐剪切性能以及对地层伤害性等进行详细研究。结果表明,耐高温羧甲基胍胶压裂液在4 min内黏度可达51 mPa·s,耐温能力可达130~180℃,破胶液的黏度小于1.5 mPa·s,能够满足目的层施工要求。最后,针对现场部分低产低效井,采用研制的羧甲基胍胶清洁压裂技术,实现了清洁压裂低伤害,堵老缝开新缝,增加改造体积,低产井产量增加了3~5倍,为西部探区持续稳产奠定了技术支撑。

大庆油田致密油藏压裂返排液复配影响因素分析

大庆油田致密油藏水平井单井用液量达3×10^(4)m^(3)以上,返排液量逐年增多,针对返排液运输困难的问题,开展了返排液复配影响因素分析。以应用最广泛的胍胶压裂液和聚合物压裂液为研究对象,得出返排液中K^(+)、Na^(+)、HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)离子对两种压裂液性能影响较大,无法实现直接复配;通过返排液与清水1:1配制、添加0.5%pH调节剂、1.0%螯合剂等方法,有效去除了返排液中影响压裂液性能的离子,与处理前相比,压裂液性能大幅度提高,满足了施工要求。目前应用30口井,节省罐车11460台次,节约成本702.3万元,为油田降本增效提供了技术支持。

压裂液增稠剂双羧基甲基瓜尔胶的合成及性能

为满足不断增加的酸性压裂液应用需求,以氯代丙二酸钠为醚化剂合成了取代度(DS)分别为0.08,0.11,0.18的双羧基甲基取代瓜尔胶,考察了由该类瓜尔胶制备的酸性压裂液体系的性能。结果表明:DS对基液增稠速率没有明显影响;DS为0.08的增稠剂制备的冻胶交联密度不足,无法形成有效交联;DS为0.11的增稠剂制备的冻胶能挑挂、能吐舌;DS为0.18的增稠剂制备的冻胶弹性差、易碎。采用DS为0.11的增稠剂,随使用浓度增加,冻胶微观网络变得更加致密。0.40%,0.50%浓度制备的冻胶能够满足90℃,170 s-1耐温耐剪切要求。300μg/g破胶剂加量下,1 h即可彻底破胶,破胶液表面张力26.1 mN/m,与煤油的界面张力0.51 mN/m,残渣含量186 mg/L,满足压裂液破胶要求。

胍胶压裂返排液特性及处理技术

基于胍胶压裂返排液水量大、组成复杂、黏度高等水质特性,常规处理工艺很难实现其氧化破胶和离子去除,因此亟需优化升级现有处理工艺。文章总结了胍胶压裂液体系的构成及作用,研究了国内外压裂返排液的处理方式,通过探究返排液回注与回配处理技术的发展趋势,明确了破胶降黏对返排液处理的关键作用,建议应结合氧化破胶和离子去除,研发利用高价金属离子的类芬顿氧化剂,实现返排液的高效降黏脱稳,协同控制高价金属离子的影响,为胍胶压裂返排液高效低成本的资源化处理提供支撑。

一种油基浓缩压裂液的制备与评价

制备了一种油基浓缩压裂液,对其性能进行了评价,油田压裂现场反馈较好,有不错的应用前景。