耐高温可加重酸性交联压裂液的研发与性能评价

针对高温深层油气藏埋藏深,地层破裂压力高、压裂施工难度大的问题,开展耐高温可加重压裂液研究。通过室内实验自主合成了一种耐温抗盐的聚合物稠化剂TS-700和适用于酸性交联的有机锆交联剂OZ-60,优化了添加剂加量,形成了一种耐温180℃可加重酸性交联压裂液体系。研究了加重压裂液黏度、减阻、延迟交联规律,并评价了耐温抗剪切性能、悬砂性能、破胶及岩心伤害性能和管柱腐蚀能力。结果表明,该体系在酸性条件下进行交联,通过调整交联剂加量和pH,交联时间可控在3~12 min;高温有利于黏度提升,加重降低了基液黏度,密度为1.20 g/cm^(3)的加重压裂液配方在180℃条件下剪切120 min后,保留黏度仍大于70 mPa·s。加重剂会在一定程度上降低压裂液的减阻性能,但在不同稠化剂加量下的加重压裂液减阻率仍可达68.04%以上,满足有效降低长距离井筒中摩阻损失的要求。交联压裂液在常温和100℃条件下均展现出优异的悬砂效果,支撑剂沉降速率低。破胶与岩心伤害实验结果表明,交联体系在0.03%破胶剂加量下即可实现完全破胶,破胶液对致密岩心伤害率仅为19.42%。高温高压动态腐蚀实验结果表明,全配方压裂液对N80和13Cr钢材具有较低的腐蚀速率,能够保障现场压裂管柱的安全性。

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。

低透气性煤层分段压裂酸化复合增透技术研究及应用

针对低透气性煤层瓦斯抽采钻孔抽采效果差的问题,基于分段水力压裂和煤层酸化增透机制,提出分段压裂酸化压注复合增透技术。现场试验表明:分段压裂酸化复合增透技术流量平均值是原有水力压裂技术的1.28倍,是原有定向长钻孔的5.43倍,分段压裂酸化复合增透技术流量衰减与普通水力压裂技术相比降低了36.1%.试验结果表明,分段压裂酸化技术施工工艺快速简便,增透范围大,减缓了瓦斯衰减速度,保障了矿井安全高效生产。

酸化与加砂压裂协同作业技术及其优势

酸化和加砂压裂是有效的增产技术措施:酸化主要是通过解除孔隙、裂缝中的堵塞物质,或扩大沟通地层原有的孔隙、裂缝,提高地层的渗透性能;加砂压裂主要通过水力作用在地层中形成人工裂缝,再加砂支撑裂缝,提高地层的导流能力。为了充分发挥酸化和加砂压裂的技术优势,需要酸化和加砂压裂协同作业。为使酸化与加砂压裂能较好地协同作业,更加全面地发挥技术优势,将酸化与加砂压裂协同作业技术体系划分为间接协同和直接协同两大系列,并通过施工范例分析了多种类型酸化与加砂压裂协同作业的技术特色、作用原理,对于扩大推广应用领域和范围,促使技术攻关深层次选向具有重要意义。

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液

粘弹性表面活性剂 (VES)压裂液是SchlumbergerDowell公司开发的新型无聚合物压裂液 ,商品名ClearFrac,由表面活性剂长链脂肪酸的季铵盐溶解在盐水中而成。长链季铵盐分子在盐水中形成高度缠结的蚯蚓状成刚性长棒状胶束 ,使压裂液具有了一定的粘度和弹性 ,压裂液冻胶遇到烃类 (原油、天然气 )便会破胶。VES压裂液不需要破胶剂、交联剂、杀菌剂等 ,用量少 ,对地层伤害小。本综述分章介绍VES压裂液的开发简史 ,组成及结构 ;流变性 ;滤失性 ;导流能力 ;国外国内应用概况。

新型酸性压裂液的研制及应用

研制开发出一种新型酸性压裂液增稠剂——CJ2-9,并确定了酸性压裂液的配方。通过大量的室内试验表明,该压裂液具有良好的流变性、防膨性能好、破胶彻底、表界面张力低、残渣含量低、对储层伤害低等优点。目前,该压裂液已成功压裂苏东地区5口双层改造井,增产效果明显,表明该压裂液适合用于对苏里格东部气田砂岩储层进行改造。

新型酸性清洁压裂液的研制

合成了一种新型的粘弹性两性表面活性剂作为稠化剂,在酸液中稠化增粘,并制备了酸性清洁压裂液。对酸性清洁压裂液的流变、抗温、携砂、破胶、滤失等基本性能进行室内评价,结果表明酸性清洁压裂液具有良好的抗温抗剪切、携砂、破胶返排、降低滤失、低伤害等性能,将加砂压裂和酸化压裂有机的结合,在压裂过程中还能对储层进行酸处理,提高压裂的效率,改善压裂效果。

华北油田碳酸盐岩及复杂砾岩储层酸压改造技术

碳酸盐岩和复杂砾岩储层在华北油田具有广泛的分布,而且该部分储层的地质特征复杂,认识难度大,储层非均质性强,埋藏较深,使用常规的酸化技术很难实现长距离改造的目的。优选出一种新型的能提高酸液作用距离的清洁酸液体系及前置液酸压或者多级注入酸压技术。该体系具有良好的缓速性能,在80℃下的酸岩反应速率仅为盐酸的65%左右,抗温达120℃,破胶彻底,降摩阻性能好,对储层的伤害程度低,残酸对储层的伤害率仅为胶凝酸的32%左右,为常规瓜胶压裂液的20%左右。在虎x井的现场试验应用表明,该酸液体系结合新的工艺方法可以提高裂缝的深穿透性,有利于提高改造效果。

酸压裂缝中酸液流动反应行为研究综述

酸压是低渗透油气藏的重要增产措施。影响酸压效果的关键参数是酸蚀裂缝导流能力和酸液有效作用距离。这2个参数在很大程度上受控于酸液在酸压裂缝中的流动反应过程。回顾了数十年来酸液流动反应研究中取得的重要成果,尤其是酸蚀蚓孔滤失和酸液指进研究方面的最新进展;归纳了当前酸液流动反应研究在思维、研究内容和研究方法3方面的存在问题;并分别从这3个方面给出了酸液流动反应深入研究的建议。

致密灰岩储层压裂裂缝扩展形态试验研究

开发低孔、低渗的致密灰岩储层需要进行大规模的水力压裂。致密灰岩的成岩过程、矿物组成以及岩石力学性质与致密砂岩等储层差异很大,在不同应力状态以及施工参数条件下水力裂缝扩展形态有待研究。采用真三轴水力压裂试验系统对致密灰岩露头展开压裂物模试验,研究地应力差、压裂液黏度、变排量、酸处理等多种因素对水平井压裂裂缝扩展规律的影响。试验结果表明：当水平地应力差在2~8 MPa之间时,水力裂缝易于沟通天然裂缝形成复杂裂缝网络;压裂液黏度升高,会降低剪切滑移和滤失膨胀的可能性,从而降低裂缝的复杂程度;在走滑断层的应力状态下,即σ_H〉σ_V〉σ_h,容易形成水平缝,特别是当井眼方向沿着层理面时极易沿着层理起裂;变排量压裂可以激活更多的天然裂缝,有助于形成复杂的裂缝网络;酸液预处理裸眼井段能够显著降低破裂压力,随泡酸时间的增加,破裂压力下降幅度逐渐增大。研究成果为现场压裂施工提供参考。

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。

酸压技术在砂岩储层中的应用

对砂岩储层酸压需要具备的可能条件进行了概括分析,认为对砂岩储层中浅层井、注水井、储层裂缝发育井及处于构造轴附近的井酸压成功的可能性较大,并对其原理进行了分析。对砂岩储层酸压的工艺和酸液体系的应用进行了概括,其发展特点为酸液体系由单一的盐酸、氢氟酸体系向醋酸、氟硼酸、硝酸等复合酸液体系发展,其工艺由普通酸压向高导流裂缝酸压发展,并首次将平衡酸压闭合酸化工艺技术用于砂岩储层酸压中,并获得成功。最后,给出了砂岩储层酸压的现场应用实例。

煤油微乳酸的制备及其性能研究

以煤油、盐酸、表面活性剂和助表面活性剂为主要原料,考察了表面活性剂配比对煤油微乳酸稳定性的影响、不同表面活性剂用量下的最大增溶酸量、微乳液和微乳酸的拟三元相图、煤油微乳酸的粒径分布、耐盐能力及缓释效果。结果表明,采用CTAC与NP-15复配可获得稳定的煤油微乳酸体系;体系中表面活性剂的最佳用量为10.7%(w),氯化氢含量达到10.9%(w);当CTAC∶NP-15=3∶2,AS1∶AS2=1∶2,助表面活性剂∶表面活性剂=1∶1时,可以得到较大的微乳酸单相区。该微乳酸体系粒径小、分布均匀,具有良好的稳定性和耐温性,耐CaCl2能力可以达到60000mg/L。与相同浓度的盐酸水溶液相比,煤油微乳酸缓释反应效果显著。

酸预处理在水力压裂中降低伤害机理研究

低渗透储层进行常规加砂压裂常常由于压裂液破胶不彻底、残渣和滤液伤害等问题而影响压裂改造效果。压裂前的酸预处理技术可降低压裂过程中伤害,改善压裂效果。利用激光粒度仪对常规压裂液破胶与酸性环境下压裂液破胶过程中瓜胶分子尺寸进行定量观测,研究不同破胶环境下岩石基质伤害的主要因素;通过电镜扫描对注入破胶液与酸液后伤害的岩芯进行微观分析。研究表明,在酸液存在条件下压裂液破胶后瓜胶分子尺寸大幅度降低,瓜胶分子尺寸的降低比酸性环境对降低岩石渗透率伤害贡献更大,酸液能够很好地解除压裂液伤害,提高岩芯渗透率,同时由于酸溶蚀可形成较为明显的溶蚀孔道,进一步提高基质渗流能力。

酸化工作液缓速作用的理论与实践

介绍了胶凝酸、降滤失酸、乳化酸、泡沫酸、胶束酸和自生酸的发展、性能以及使用效果。胶凝酸能改善酸化液的降滤失性能和泵送时的摩擦阻力 ,能提高残酸粘度从而改善对固体残渣的悬浮与携带性能。降滤失酸的特点是利用酸化反应过程中工作液pH值的变化对交联剂的影响而造成粘度变化 ,对裂缝进行连续性封堵。乳化酸适用于油井或油气共存井的酸化改造 ,一般乳化酸在高温下不易保持稳定 ,故井温超过 80℃时不宜采用乳化酸处理地层。泡沫酸的泡沫质量是关键 ,泡沫酸酸化多数用于油气井近井地带的处理 ,适合于低压低渗透储层的改造、老井挖潜、低压井的增产 ,也能解决返排困难。

砂岩油藏非活性硝酸粉末液酸压实验研究

传统的观点认为砂岩油藏进行酸压是不可行的,然而近年来砂岩油藏的酸压在某些油田取得了成功。就砂岩油藏酸压进行实验评价研究,对现场具有指导意义。非活性硝酸粉末液是一种新型酸化材料,正常状态下呈非活性,激活后可分解出具有强氧化性的HNO3,它能够剧烈地局部溶蚀岩石及其堵塞物,而不破坏地层结构,从而疏通油路,提高地层的渗透率。与常规酸相比,非活性硝酸粉末液具有解除无机物堵塞、暂堵、穿透深、二次污染小的优点。因此,实验中采用非活性硝酸粉末液作为处理液。通过溶蚀实验、酸蚀裂缝导流能力实验、酸化后的刻蚀形态和酸蚀裂缝导流能力影响因素分析,认为在砂岩油藏进行酸压是可行的。

大港油田板深7井深度酸化压裂酸化液的研究

介绍了用于高温碳酸盐储层深度酸化压裂工艺的前置液和酸化液的选择标准,并结合大港油田板深7井储层特征对酸化压裂液体系进行了研究和优化。选出了适合该井深度酸化压裂的工作液及添加剂。试验结果表明,降阻稠化酸具有很好的缓速性能、降阻性能及防粘土膨胀性能,配伍性好;酸液体系均具有较低的表面张力,有助于残酸快速反排;前置液基液具有耐温、耐酸性,粘度适中,与降阻缓速酸配伍性好等特点,均能满足板深7井深度酸化压裂的要求。

低分子量聚合物压裂液的研究及其在塔河油田的应用

针对瓜胶压裂液成本大幅增加的问题,在塔河油田开展了替代瓜胶压裂液的聚合物压裂液研究,形成了一套满足现场酸压施工要求的聚合物压裂液体系。该聚合物压裂液具有较好的延迟交联、耐温耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,摩阻低,每1 000 m摩阻可比瓜胶压裂液低0.8 MPa。现场选取了TH-1井等14口井进行聚合物压裂液冻胶+胶凝酸前置液酸压试验,获得良好增油效果。并且,聚合物压裂液价格比瓜胶压裂液降低了35%,有效降低了酸压措施成本,提高了经济效益。

绒囊暂堵剂在深层碳酸盐岩储层转向压裂中的应用

为了明确绒囊暂堵剂在深层碳酸盐岩储层转向压裂中的适应性,选取塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩THX井岩心作为样品,开展了注入绒囊暂堵剂前后的岩石力学特征评价实验和绒囊注入含裂缝岩心后的封堵压力实验,然后在THX井进行了现场试验,首次评估了绒囊暂堵剂用于碳酸盐岩深井暂堵酸化的效果。研究结果表明:①绒囊注入后岩石弹性模量减小、泊松比增大、岩心弹塑性应变增大,从而提高了岩心的韧性变形能力;②封堵压力实验结果显示,绒囊暂堵后裂缝承压能力逐渐提升,在注入压力峰值后未出现"悬崖式"陡降,说明绒囊韧性封堵带已经形成且具有明显的封堵作用;③绒囊暂堵后裂缝封堵压力与裂缝宽度成负指数关系,并且随着裂缝宽度的增加,暂堵剂承压力达到稳定的时间缩短;④绒囊暂堵剂注入岩石后提升了岩石的抗变形能力,绒囊暂堵裂缝后在缝内形成憋压,当缝内净压力超过水平地应力差时强制裂缝转向,并且绒囊暂堵剂可以耐130℃高温。结论认为,绒囊暂堵剂能够满足深层碳酸盐岩暂堵转向压裂的需求。

新型水力泵排液工艺

酸化或压裂是改造油气层措施中常规的也是最有效的方法之一。问题是酸化或压裂结束后,采取何种工艺及时返排出残酸,减少残液二次沉淀对油层的污染。同时常规TCP(油管传输负压射孔)+DST(地层测试器)二联作测试工艺在遇到低压、低渗等非自喷油层时,要想取准油层产能、压力,收集到有代表性产液样品资料,困难很大。针对以上问题,大港油田钻采院研制了新型水力喷射泵,该泵可与酸化、压裂及射孔+测试等工艺配套使用,在实现一趟施工管柱同时完成几项工作的同时,利用喷射泵深抽、连续强排的技术特点,取得了较好效果。