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。

低浓度胍胶压裂液有机硼交联剂YJ-P的合成与应用

该文通过考察压裂液的悬砂时间确定了合成反应中硼砂用量、配位剂组分质量比、溶剂组分质量比对有机硼交联剂YJ-P交联低浓度胍胶压裂液携砂性能的影响,并通过动态流变研究压裂体系的黏弹性。结果表明,硼砂质量分数25%(即硼砂质量占交联剂质量的百分数,下同),配位剂m(葡萄糖):m(乙二醇)=1:1.5,溶剂m(丙三醇):m(水)=6:1,交联剂质量分数为1.2%(即交联剂质量占压裂液质量的百分数,下同)时,悬砂性能最优,悬砂时间达到了27 min/mm。确定反应时间4.0 h,反应温度80℃,改性有机硼交联剂对低浓度胍胶压裂液有良好的悬砂性。当胍胶的质量分数达0.2%时,剪切频率增加,动态模量增加,在角频率达10 rad/s时,G'>G″,且G'>0.1 Pa,压裂液有较好的黏弹性。

用返排液作基液的压裂液配方研究

为解决压裂返排处理水重复利用的问题,探讨了压裂返排处理水对胍胶压裂液的影响。针对胍胶压裂液在高矿化度水中溶胀和交联效果差的难题,通过优选耐盐胍胶PA-G、研制螯合调节剂PA-CR以及合成有机硼交联剂PA-CL,优化出一套适应于压裂返排处理水重复配制压裂液的配方。实验表明该配方可满足90℃耐温耐剪切要求,具有以下功能:①优选的耐盐胍胶PA-G溶胀速度快,黏度高,0.3%含量下5 min即可达到30 mPa·s;②研制的高效螯合调节剂,由有机碱、EDTA、有机膦酸盐和聚合物组成,可有效螯合钙、镁离子,可将含1500 mg/L钙镁离子高矿化度水的pH值调节至10以上时不发生沉淀;③研制的有机硼交联剂具有延迟交联功能。

液体胍胶制备方法及其耐高温体系性能

针对干粉羟丙基胍胶在配液过程中出现的问题,制备以白油、表面润湿剂(甲醇与水)和乳化剂(烷基酚聚氧乙烯醚)为主的液体胍胶增稠剂(LGC),具有配制简单、分散速度快、溶胀时间短的特点。室温下,在自来水和人工海水中加入1.0%液体胍胶和0.15%甲醛,低速搅拌30 min后的黏度分别为110.11和112.40 mPa·s,与有效物含量相同的干粉羟丙基胍胶基液黏度相近。液体胍胶配制基液受水源pH值和矿化度的影响较小,用海水或矿化水配制可达到淡水配制效果,降低海上施工成本。液体胍胶和干粉胍胶配制的压裂液(羟丙基胍胶含量0.4%)在95oC破胶4 h后,破胶液黏度分别为3.542和2.243 mPa·s,破胶残渣分别为476和432 mg/L,差别较小。1.0%液体胍胶(有效物含量40%)压裂液在120oC下的初始滤失量为1.907×10-4m3/m2、滤失系数为0.997×10-4m/min、平均滤失量为0.366×10-4m3/(m2·min)。0.6%干粉羟丙基胍胶经过24 h溶胀后加入自制交联剂CYS-1及其他助剂,在160oC、170 s-1下剪切120 min后的黏度约180 mPa·s;CYS-1交联剂与液体胍胶在30 min内完成配制,在160oC、170 s-1剪切120 min后的黏度约190 mPa·s;在170oC、1000 s-1高速剪切3 min后,再在170 s-1下剪切90 min的黏度大于122mPa·s,实现快速配制、溶胀充分、耐高温耐剪切要求。

一种新型有机硼交联剂与硼砂交联剂的对比

从瓜胶压裂液的粘度、交联时间、粘时性、滤失性和破胶性五方面,评价了有机硼ALP-3和硼砂交联剂对压裂液冻胶性能的影响。结果表明,两种交联剂均能满足现场施工要求,但新型有机硼交联剂更适用于温度较高、井深较大的油气井。

浅层低渗透油气井超低温压裂液体系研究

低渗透储层埋深1800 m以浅、温度低于60℃的浅层油气井,常规压裂液体系在压裂施工过程中存在高砂比携砂和低温破胶技术难题。通过提高空间网状结构的交联效率,研发了低浓度有机硼交联剂,根据氧化还原反应原理,研发了低温破胶剂,形成了超低温压裂液体系。实验结果表明,当瓜胶用量为0.25%、交联比100∶0.3,该体系在170 s^(-1)、连续剪切90 min后黏度维持在65 mPa·s以上,满足现场施工技术要求;最低破胶温度可低至20℃,在120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.3 mPa·s,残渣含量为126.2 mg/L,对储层伤害低。2018年以来该压裂液体系在青海油田现场应用200余口井,最高携砂砂比达30%,总用液量达10×10^(4) m^(3)以上,成功率100%,最高单井日产油达10.68 t,为青海油田低温浅层油气井效益开发提供有力的技术支撑。

新疆油田玛湖地层水配制有机硼胍胶压裂液的应用

新疆油田玛湖区块地层水矿化度高且含高价金属离子,对使用该区块地层水配制有机硼胍胶压裂液的性能造成了不利影响。针对玛湖地区地层水配制有机硼胍胶压裂液时,溶胀时间久、交联冻胶热稳定性差的问题,借助化学屏蔽技术,根据屏蔽剂工作原理,结合水中金属离子含量,推导出了屏蔽剂合理加量的计算公式,通过热稳定性能测试,确定出了适用于玛湖地层水配制有机硼胍胶压裂液的屏蔽剂AH-1,形成了适用于玛湖地层水配制有机硼胍胶压裂液的离子安全浓度窗口。对玛湖地层水配制的有机硼胍胶压裂液性能进行了评价,结果表明:屏蔽剂AH-1的加入可使玛湖地层水配制的压裂液的剪切黏度维持在220 m Pa·s左右,且其溶胀性能、破胶性能均满足行业标准,现场试验取得了良好的应用效果,为玛湖油田的开发提供了资源保障。

多价金属离子对有机硼胍胶压裂液的影响及对策

针对新疆油田环玛湖地区浅层地下水、稠油热采水、压裂返排液中存在多价金属离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、Fe^(3+)、Fe^(2+)),影响其配制的胍胶压裂液性能。通过模拟不同种类和浓度多价金属离子水溶液,分析多价金属离子对有机硼胍胶压裂液溶胀、交联及耐温耐剪切性能的影响规律,研究了NSA、EDTA、CA,3种络合剂对多价金属离子的屏蔽效果。研究表明,多价金属离子对有机硼胍胶压裂液影响程度依次为Fe^(2+)>Fe^(3+)>Mg^(2+)>Ca^(2+); 3种络合剂对Mg^(2+)屏蔽能力为CA>NSA>EDTA,对Ca^(2+)屏蔽能力为NSA>EDTA>CA,对Fe^(3+)屏蔽能力为EDTA>NSA。为不同水质配制有机硼胍胶压裂液选择络合剂提供了依据。

胍胶压裂液体系有机硼交联剂合成研究进展

胍胶压裂液是目前压裂作业中应用最多的工作液,但存在胍胶用量高、残渣量大、储层伤害严重的问题。有机硼交联剂因交联性能优异、延迟交联易调控、压裂液破胶彻底、可降低胍胶用量、减少胍胶残渣对储层的伤害,是目前胍胶压裂液体系交联剂的主要研究方向。文章介绍了胍胶压裂液体系有机硼交联剂的研究进展,探讨了有机硼交联剂的交联作用机理,重点总结了有机硼交联剂的合成研究情况,在此基础上对今后发展方向进行了展望。从合成研究情况来看,有机硼交联剂主要有多种配体复合制备、长链多头极性有机胺硼制备、纳米交联剂制备三种方式,在降低胍胶用量、提高压裂液携砂性能方面表现优异。今后研究中应以提高交联效率为关键,长链多头极性结构是主要研究方向,有机配体的优选和反应设计将是研究的核心问题。