钻井液用耐低温乳化剂的研制与性能评价

油基钻井液性能稳定,常应用于复杂地层开发,但在零下低温环境中存在黏度、切力上涨过快的问题。为解决这一问题,制备了一种耐低温高性能乳化剂ZF-SB,该乳化剂具有超低凝点(-33℃),解决了传统液体乳化剂零下低温无法流动的问题,可显著降低油水界面张力,由其配制的乳状液粒径在0.6~4.2μm之间,粒径分布窄,其破乳电压为1397V,有利于油基钻井液在低温条件下的稳定状态。另外,由耐低温乳化剂ZF-SB配制的油基钻井液在0℃以下仍具有良好的流变性,避免了油基钻井液由于低温增稠效应而造成井底当量循环密度(ECD值)高、井漏和压力控制难等问题。

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强,注水开发过程中普遍存在含水率上升快,产量递减严重等问题,为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果,开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果,并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明,岩心单管和双管驱油实验水驱结束,转注低界面张力黏弹流体后,采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整,增加原油动用程度;水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在,簇状剩余油所在比例最大;低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同,将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出,具有较好的流度控制和洗油能力,在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。

三元复合体系的粘弹效应对驱油效率的影响

针对大庆油田三元复合驱矿场因高浓度碱剂而造成的井筒结垢、卡泵等问题 ,系统地研究了复合体系的流变行为 ,确定了碱剂对三元复合体系粘弹性的影响 ;并在宏观非均质模型、天然岩心以及微观物理模型上进行了对比实验。实验结果表明 ,作为影响驱油效率的因素 ,粘弹效应比超低界面张力更有意义 ;适当降低复合体系的碱剂用量 (界面张力应降至 10 -2 mN/m数量级 ) ,并未明显影响驱油效率。文章首次提出了低碱复合驱的概念 ,否定了超低界面张力在复合驱中的必要性 ,为解决三元复合驱中的碱垢问题探索了新思路 。

磺酸盐系列孪连表面活性剂的合成与驱油性能

由二元胺、2-溴乙基磺酸钠、月桂酰氯等合成了N，N’-烷撑双[N-乙磺酸-十二酰胺]钠盐，[简记为DTM（12-s-12）]或12-s-12，s=2，4，6。介绍了实验室合成程序。以12-4-12为例，指认了合成产物的红外特征吸收。12—2—12、12—4—12、12—6—12 25℃时的临界胶束浓度Cm,cr从表面张力曲线求得的值分别为4．81×10^-4、5．67×10^-4、6．75X10^-4 mol／L。12-s-12可使亲水玻璃表面接触角（41°）变小，表面更亲水，使亲油玻璃表面接触角（120°）变小，变亲水，改变表面润湿性的能力强于普通表面活性剂TLS和DTAB，且以12—2—12为最强。在60℃测定了12-s-12／疏水缔合聚合物AP-P4（2g／L）SP体系、Na2CO3（10g／L）／12-s-12／AP-P4（2g／L）ASP体系与黏度12．89mPa·s的模拟油之间的界面张力，SP体系在12一s-12浓度高于C。。以后界面张力趋于稳定，维持10^-2mN／m，ASP体系有较宽的超低界面张力区，最低值在Cm．cr附近，按界面活性排列顺序为：12—2—12〉12-4-12〉12—6—12。配制P体系（2g／L）及12-2-12浓度为0．35g／L的SP和ASP体系，在60℃以0．3PV的段塞注入水驱后的填砂管（长34cm，水测渗透率1．3～1．4时），采收率分别提高19．75％，31．64％，37．21％。图4表3参6。

基于低质量浓度表面活性剂的复合驱效果评价

以往为了达到超低界面张力，复合驱大多使用较高质量浓度的表面活性剂，通常为1000～3000mg／L，不仅增加了成本且未必能取得好的驱油效果。为了探究低质量浓度表面活性剂的驱油效果，设计了低质量浓度表面活性剂的复合驱物理模拟实验。静态实验结果表明，在低质量浓度表面活性剂条件下，油水界面张力可达到10^-2mN／m数量级及以下，加碱后，界面张力更低；碱和表面活性剂都会对聚合物的粘度和粘弹性产生影响，碱在较高温度下会大幅度降低复合体系的粘度和粘弹性。驱油实验结果表明，与水驱相比，在所选择的低质量浓度表面活性剂驱油体系中，表面活性剂一聚合物二元复合驱和碱一表面活性剂一聚合物三元复合驱均可提高采收率19．5％以上，三元复合驱的驱油效果最好，提高采收率21．8％以上。这表明低质量浓度表面活性剂驱油体系驱油效果很好。

减轻深层低渗储层水锁损害的钻井液研究与应用

准噶尔盆地中部的深层低渗储层西山窑组具有含水饱和度高、孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质性严重、油气流动阻力大、常伴有天然裂缝等特点。岩心流动实验结果表明，水锁损害是该低渗透孔隙型砂岩储集层的主要损害因素之一，渗透率损害率为49．3％～89．2％。研究了多元醇类处理剂降低滤液表／界面张力的特性，应用防液锁技术、理想充填理论及d90规则研发了具有侵入量低、防水锁和防塌能力强、润滑性好等特点的高性能多元醇钻井液。现场应用表明，该钻井液既能满足超深井安全快速钻井的需要，也有助于保护深层低渗油气藏，对其它区块超深井钻井完井液的设计有一定借鉴意义。

聚合物溶液及三元复合体系驱替盲端油的微观机理

大庆油田聚合物驱已经开始了大规模的工业化应用 ,三元复合驱的矿场试验也已取得了极大的成功。为进一步推动两种技术的应用和完善 ,充分认识其驱油机理 ,利用微观仿真模型 ,对比研究了不同粘弹性体系驱扫盲端残余油的过程 ,并利用界面化学理论 ,解释了驱油过程中产生的界面现象 ,揭示了聚合物、三元复合体系粘弹性效应作用的差异、界限 ,以及粘弹性效应对提高微观驱油效率的不可忽视的作用。聚合物溶液可以很好地驱替盲端油 ,但因刚性水膜的存在而不适于水驱后亲油或中性盲端残余油。三元复合体系具有较强的驱替盲端残余油能力 ,一方面低界面张力可破坏水膜 ,三元复合驱替液深入盲端 ;另一方面 ,体系的粘弹性则使三元复合驱替液接触到更多的残余油。

应用高性能多元醇钻井液保护深层低渗透油气藏

准噶尔盆地中部3区块的深层油气藏具有低渗透储层的典型特征,表现为含水饱和度高、孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质性严重、油气流动阻力大及常伴有天然裂缝等特点。经岩心流动实验证实,水锁是损害该低渗透储层的主要因素之一,渗透率损害率为49.3%-89.2%。应用防液锁技术、理想充填理论及d90规则,研发了具有防水锁、低侵入特点的高性能多元醇钻井液。通过配伍性实验、表面-界面张力评价实验、动态污染实验及水锁实验,对该钻井液的储层保护特性进行了评价。室内实验及现场应用结果表明,该钻井液不仅能够满足超深井安全快速钻井的需要,而且多元醇SYP-1与表面活性剂HAR之间的协同作用能显著降低滤液表面张力和滤液-油界面张力,提高钻井液返排效率,减轻深层低渗透储层水锁损害。

低界面张力阴离子双子表面活性剂黏弹流体的构筑与性能评价

为了有效提高我国低渗、特低渗油藏采收率,提出了构筑低界面张力阴离子双子表面活性剂黏弹流体的思路,以满足驱油剂同时提高波及效率及洗油效率、注入性好、无色谱分离的要求。本文以阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液黏度、黏弹性、界面活性影响为研究基础,构筑了GCET黏弹流体,并评价了其主要性能及油藏环境适应性。研究表明,羧酸盐双子表面活性剂溶液流变性及界面活性优于磺酸盐双子表面活性剂的;疏水链碳数较大(m=18),间隔基团碳数适中(s=3)的羧酸盐双子表面活性剂溶液流变性能较好;疏水链碳数较大(m=18),间隔基团碳数较小(s=2)的羧酸盐双子表面活性剂溶液界面活性较高。以此,优化分子结构设计并构筑的GCTE流体具有良好的黏度行为、黏弹性、界面活性及油藏温度及矿化度适应性。在模拟矿化度(12000 mg/L)条件下,0.5%的GCTE黏弹流体黏度12.68 mPa·s;溶液黏弹性较好(=0.366<1、松弛时间=11.302 s);稳态油水界面张力达到2.93×10^-3mN/m。GCTE黏弹流体在非常规油藏提高采收率方面具有良好的应用前景。

一种低浓度压裂液有机硼交联剂的合成与性能评价

针对目前国内压裂液稠化剂使用浓度较高的问题,以十水四硼酸钠为主原料,在NaOH的催化剂作用下,与乙二醇、三乙醇胺和多羟基醇进行络合反应,合成了适用于低浓度压裂液体系下的有机硼交联剂JS2-6,通过红外光谱对交联剂JS2-6以及HPG/JS2-6交联形成的冻胶分别进行了结构表征,研究了该交联剂与较低浓度的羟丙基胍胶所形成压裂液的延缓交联性能、耐温抗剪切性能、滤失性能、破乳性能和摩阻性能。通过实验得到的低浓度压裂液体系配方为:(0.3%~0.35%)HPG+0.2%杀菌剂FHS-18+0.2%助排剂F220+0.3%黏土稳定剂DS-208+0.1%交联促进剂+(0.02%~0.04%)p H调节剂,交联比为100∶(0.2~0.3),体系适用温度为60数150℃。通过调节体系的pH值,有效延长交联时间可达90 s。在温度140℃、剪切速率170 s^-1下剪切90 min,压裂液的黏度保持在150 m Pa·s左右,具有优异的耐温耐剪切性能。该体系在120℃时滤失系数最低为7.12×10^-4m/min^1/2,滤失量28 mL,能有效减少地层伤害。在120℃破胶后的破胶液与煤油间的界面张力<1 mN/m,破胶液黏度较低,对地层伤害率低,且具有低摩阻的特点,可达到易排液的使用要求。

特低渗砂岩油藏CO_(2)-低界面张力黏弹流体协同驱油机理研究

目的特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强,造成CO_(2)驱易发生气窜,提高采收率效果欠佳,其中,CO_(2)水气交替驱作为结合CO_(2)驱和水驱优势的方法,具有较高的适用性。为进一步改善CO_(2)-水交替驱的开发效果,开展了CO_(2)-低界面张力黏弹流体协同驱油研究。方法通过界面张力和润湿性能测试评价低界面张力黏弹流体基本性能,并利用微观可视化驱油实验及岩心驱油实验等,探究了不同驱替方式的驱油效果和CO_(2)-低界面张力黏弹流体协同驱油过程中二者之间的“协同作用”机理。结果低界面张力黏弹流体具备良好的界面活性和改变岩石表面润湿性能力,水驱后开展CO_(2)驱、低界面张力黏弹流体驱、CO_(2)-低界面张力黏弹流体交替协同驱,采收率可在水驱基础上分别提高0.91%、10.66%、16.25%,其提高采收率机理包括降低界面张力、改善流度比、改变岩石表面润湿性及乳化作用的协同效应等。结论CO_(2)-低界面张力黏弹流体协同驱既可有效增强非均质特低渗砂岩油藏注CO_(2)过程中气体流动性控制,又能够降低CO_(2)萃取轻烃导致重质组分沉积的影响,具有协同增效作用。