AAMS-1疏水缔合聚合物压裂液稠化剂合成与应用

利用反相乳液聚合方法合成了AM/AMPS/疏水单体M（氯化甲基丙烯酸二甲基十六烷基氨基乙醇酯）/刚性单体S（4-丙烯酰基氨基苯磺酸钠）的四元疏水缔合聚合物AAMS-1,并用红外光谱对聚合物进行了结构表征。热重分析表明,聚合物在250℃下化学结构稳定。合成的聚合物乳液平均粒径在2 500 nm左右,其临界缔合浓度为0.15%。利用扫描电镜清楚观察到了AAMS-1压裂液的网状结构。AAMS-1压裂液具有良好的黏弹特性、携砂性能和岩心伤害特性。耐温耐剪切测试表明,体系具有优良的耐温能力,0.6%的水溶液在150℃、170 s-1条件下剪切2 h,表观黏度保持在50 mPa·s以上。      

基于溶胀–熟化机理的疏水缔合聚合物速溶压裂液技术

针对疏水缔合聚合物配制压裂液时分散性能差、溶胀时间长和不适合现场连续混配的问题,综合机械与化学方法,研究了疏水缔合聚合物速溶压裂液技术。通过优化助溶剂加量,减小配液用水的溶度参数,利用负熵因素加快聚合物溶胀速率;同时,设计了同轴双向搅拌装置,提高了固液混合物紊流程度,缩短了聚合物熟化时间。试验结果表明:溶度参数与溶胀胶团直径是影响聚合物溶胀与熟化的关键因素;4%助溶剂可使疏水缔合聚合物的溶胀率在4 min内达到92%;搅拌速率对疏水缔合聚合物熟化时间的影响较小,搅拌方式是影响疏水缔合聚合物熟化速度的主要因素,同轴双向搅拌6 min时的溶胀率达到86%;形成的疏水缔合聚合物速溶压裂液在90 ℃条件下的抗剪切性能大于180 mPa·s,满足现场施工要求。疏水缔合聚合物速溶压裂液技术实现了聚合物压裂液连续混配,降低了聚合物压裂液残液、余液对环境的影响,为大规模体积压裂工厂化作业提供了技术支撑。      

油醇系浓缩缔合聚合物压裂液增稠剂的制备与应用

针对目前压裂液干粉增稠剂连续配注工艺技术,存在劳动强度大、粉尘大、混合不均匀、溶解时间长、易形成粉粒和产生局部冻胶结块等问题,研究开发了一种由液体石蜡、甲醇、疏水缔合聚合物增稠剂、分散剂配制而成的稳定性、流动性均良好的油醇系浓缩缔合非交联压裂液增稠剂。性能测试结果表明,该油醇系浓缩缔合非交联压裂液增稠剂配制的压裂液水化时间仅为2 min,溶解过程中无"鱼眼",可实现现场快速配制,缔合非交联压裂液具有良好的耐温抗剪切性,当增稠剂有效质量分数为0.65%时,在150℃,170 s-1下恒温剪切2 h,黏度保留值为103 mPa·s。此外,缔合非交联压裂液还具有携砂性佳、易破胶返排、低摩阻(降阻率为63.15%)、低残渣(小于80 mg/L)、低滤失、低伤害(动态滤失渗透率损害率为30%)的特点,较瓜胶压裂液性能更优,是一种性能好的清洁型压裂液。该缔合非交联压裂液目前在胜利A区8口井的应用,取得了良好的应用效果。      

一种疏水缔合聚合物稠化剂的合成及压裂液性能评价

以AM、AMPS和阳离子疏水单体MD-18为单体,采用水溶液自由基聚合法合成了疏水缔合聚合物压裂液稠化剂HAPAM-18。研究了HAPAM-18的增黏性能、与表面活性剂的相互作用以及压裂液体系的相关性能。结果表明,HAPAM-18的表观黏度随质量浓度增加而增大,临界缔合浓度为0.15g/L;HAPAM-18与表面活性剂的相互作用符合三阶段模型,且SDBS与HAPAM-18的相互作用强于CTAB;ρ(HAPAM-18)0.6g/L+c(SDBS)0.5mmol/L+ρ(KCl)2g/L配制的压裂液体系的耐温性能达到101℃。耐剪切性实验和动态频率扫描表明,该压裂液体系具有良好的耐剪切性和黏弹性;过硫酸铵能使压裂液彻底破胶,破胶液残渣含量低至未检出,该压裂液是一种清洁压裂液。     

疏水缔合聚合物压裂液稠化剂LP-3A的研究

采用反相乳液聚合方法,以AM、AMPS、带疏水链及聚氧乙烯基团的可聚合单体为原料,以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,合成出新型疏水缔合聚合物稠化剂LP-3A。在室内通过单因素法得到了聚合反应最优单体比例、反应时间、反应温度、引发剂加量,并对LP-3A进行结构表征及耐温耐剪切性能、剪切恢复性能、黏弹性能、触变性能的研究。结果表明, LP-3A耐温耐剪切性能良好,在150℃、170 s-1下剪切2 h,剩余黏度为200 mPa·s ;剪切恢复率高,经过500 s-1、1 000 s-1剪切20 min后,停止剪切的黏度恢复率为90%;黏弹性能及分子网络结构稳定性优于瓜胶压裂液,相比瓜胶,破坏LP-3A结构所需的能量较大,结构恢复所需的时间也较长,在LP-3A压裂液中弹性占主导地位,且黏弹性优于瓜胶压裂液。      

疏水缔合物在压裂液中的应用

疏水缔合型压裂液作为一类新型低伤害压裂液体系,由于其独特的流变性能应用在压裂改造中。讨论了稠化剂、盐对基液表观粘度的影响。随着盐浓度的增加,基液表观粘度降低;120℃缔合基压裂液在该温度下,170S-1的剪切速率下连续剪切2h后,表观粘度为43mPa.s;150℃缔合基压裂液在该温度下,170S-1的剪切速率下连续剪切100min后,表观粘度为40 mPa.s;该配方具有较好的耐温耐剪切特性。通过粘弹性测试得出该结构流体在整个扫描过程中储能模量高于损耗模量,表现出以弹性行为为主。少量破胶剂即可使压裂液在4h后完全破胶,且破胶液粘度小于5mPa.s。破胶液的固相含量为零,残渣含量极低,与常规瓜胶压裂液相比,降低了液体对地层的伤害。     

新型疏水缔合聚合物压裂液性能研究与现场应用

以SRFG-1增稠剂和SRFC-1交联剂工业品为研究对象,采用红外光谱法(IR)和核磁共振法(1 H NMR)表征了SRFG-1增稠剂分子结构;评价了SRFG压裂液体系的耐温耐剪切性能、静态悬砂性能和破胶性能;测定了破胶液的表面张力及残渣含量。结果表明:SRFG压裂液在90℃和120℃条件下具有良好的流变性能;24h和48h内的沉降速率分别为1.2×10-4 mm/s和3.7×10-4 mm/s;在60℃,破胶剂加入量为0.04%条件下,2h即可破胶,破胶液黏度为4.87mPa·s,破胶液表面张力为27.28mN/m,破胶液残渣为46mg/L;在80℃,破胶剂加入量为0.01%条件下,1h即可破胶,破胶液黏度为3.84mPa·s,破胶液表面张力为26.5m N/m,破胶液残渣为60.3mg/L。最后将SRFG压裂液成功应用于青海民和盆地红6井和红7井,最高砂比为25%。     

AM/AA/SMA疏水缔合压裂液稠化剂的研究

疏水缔合聚合物具有独特的流变性、抗温和抗剪切性能,使其可以应用在油气开采领域。以甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）为疏水单体,以AM、AA为水溶性单体,采用胶束聚合法合成了疏水缔合聚丙烯酰胺（HAPAM）。实验确定了HAPAM的最佳合成条件,引发剂最佳用量为单体质量的0.3%,最佳pH值为6,最佳SMA用量为单体质量的0.4%,SDS的最佳用量为SMA质量的30%,链转移剂甲酸钠的最佳用量为2 mg/L。采用红外、荧光、紫外、旋转黏度计等仪器对产品进行分析,确定该HAPAM中存在疏水缔合基团,临界缔合浓度约为500 mg/L,产品具有较好的水溶性、增黏性和抗剪切性,其耐温性和抗盐性也较相同条件下合成的PAM有所改善。采用不同交联剂与该HAPAM进行交联反应,发现其与有机锆的交联性较好。分析认为该HAPAM存在作为压裂液稠化剂使用而进一步深入研究的重要意义。      

新型疏水缔合聚合物压裂液综合性能评价

以丙烯酰胺、丙烯酸钠等为单体,按照溶液聚合法制备了新型疏水缔合聚合物增稠剂(SRFG-1),进而合成了一种不含金属元素的低分子化合物交联剂(SRFC-1)。以SRFG-1增稠剂和SRFC-1交联剂为主剂,配制了一种新型疏水缔合压裂液体系(SRFG),评价了该体系的耐温耐剪切性能、静态悬砂性能、破胶性能和静态滤失性能,并考察了该压裂液滤液对岩心基质伤害率及SRFG-1增稠剂的降阻率。结果表明:SRFG压裂液在140℃、170s-1条件下具有良好的流变性能,24h和48h内的沉降速率分别为4.6×10-4 mm/s和6.9×10-4 mm/s;在80℃,破胶剂加入量为0.01%条件下,1h即可破胶,破胶液黏度为3.84mPa·s,破胶液表面张力为26.5mN/m,破胶液基本无残渣;初滤失量为1.289×10-2 m3/m2,滤失系数为8.47×10-4 m/min0.5,滤失速率为2.63×10-4 m/min;压裂液滤液对岩心基质伤害率为10.25%;SRFG-1增稠剂的降阻率为60.15%。     

缔合型复合压裂液的研制与应用

为简化滑溜水配制工艺、降低现场压裂施工成本,以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基二甲基十八烷基溴化铵(DH-1)缔合单体为原料、2,2'-偶氮二异丁脒盐酸盐(V50)为引发剂,合成了既可作为滑溜水降阻剂、又可作为胶液稠化剂的抗盐型缔合稠化剂GAF-KYTP;在返排液配液的条件下,优选了GAF-KYTP、有机锆交联剂GAF-5、氟碳类助排剂GAF-6的加量,制得一套添加剂种类一致、加量不同的多功能复合压裂液(滑溜水+胶液)体系,评价了压裂液的降阻性、耐温抗剪切性和对岩心的伤害,并在威远区块进行了现场应用。结果表明,GAF-KYTP在返排液中具有较好的抗盐性和增黏性;配方为0.06%GAF-KYTP+0.1%GAF-6滑溜水溶解速度快,室内降阻率为79%,现场降阻率为78.3%,降阻效果较好;配方为0.4%GAF-KYTP+0.2%GAF-6+0.3%GAF-5的胶液耐温抗剪切性较好,在90℃、170 s~(-1)下剪切1 h后的黏度为82.6 mPa·s;GAF-KYTP配制的滑溜水和胶液对岩心基质渗透率伤害率小于10%。该体系改善了目前国内页岩气开采过程中滑溜水、胶液体系添加剂不同而导致的现场滑溜水、胶液同时配制时工艺复杂的问题,以及胶液稠化剂抗盐性差,无法采用返排液配制的问题。图8表4参16     

一种酸性疏水缔合物压裂液的应用研究

针对新疆油田乌-夏二叠系风城组及夏子街组储层与常规胍胶压裂液不配伍,压裂后出现返胶困难的问题,本文报道了一种可以在酸性条件下交联的疏水缔合物压裂液,该压裂液具有良好的延缓交联性能﹑良好的耐温、抗盐、耐剪切性能。在130℃、170 s-1下剪切75 min后的黏度还可以保持在50 mPa.s以上,交联时间达200 s。此外,该压裂液携砂性能好、易破胶返排、对地层伤害小及低摩阻、低残渣、防膨效果好,突破了缓交联聚合物型压裂液耐温耐剪切性能不能超过100℃的传统观念。该压裂液目前已在新疆油田成功运用9井次,施工成功率100%,均取得良好的应用效果。     

低聚合物压裂液的研究与应用

阐述了适用于低压低渗储层改造的低聚合物压裂液体系的室内研究、评价及现场实施情况。研究开发的低聚物压裂液体系，具有残渣含量少、成本低、耐温性能好、破胶彻底等特点，可以满足压裂工艺设计的要求。     

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。     

新型低伤害压裂液的研究与应用

针对安棚油田特低孔特低渗、储层温度高、微裂缝发育等地质特征 ,通过室内实验 ,研制出具有耐高温、低伤害、延迟交联等特点的新型压裂液体系 ,并进行了 2 0多井次的现场试验。结果表明 ,该压裂液具有很好的适应性 ,完全可满足安棚油田特低孔特低渗储层压裂改造的要求     

低渗油藏缔合聚合物调剖体系

缔合聚合物调剖技术通过添加交联剂,使之与缔合聚合物形成三维网状结构体系,可控制成胶时间及强度,改善了单纯聚合物体系存在的抗盐性、耐温性、抗剪切性差的问题。针对马寨油田油藏特点,对缔合聚合物的黏-浓、黏-温、稳定性、耐盐性、耐剪切性等指标进行评价,试验结果表明,缔合聚合物体系具有良好的抗温、抗盐及剪切恢复性能。在95℃、马寨注入水配制条件下,3000mg/L时体系黏度可达64mPa·s;在同浓度下(1000mg/L),与聚丙烯酰胺、AMPS聚合物常温增黏特性相比,缔合聚合物黏度高于前二者2~30倍。现场实施取得了良好的增油效果,表明缔合聚合物调剖体系适用于低渗透油藏提高采收率的需要。     

协同增效低伤害复合压裂液研究

为了克服单一稠化剂在应用中的缺陷,将羟丙基瓜尔胶(HPG)与聚丙烯酰胺(PAM)复合作为稠化剂,氧氯化锆为交联剂,制得复合压裂液。对制得的压裂液耐温抗剪切性能、滤失性能和岩心伤害性能等进行评价。结果表明,该压裂液性能优越,滤失系数低于10×10-4m/min0.5,破胶液残渣含量低于200 mg/L,对岩心基质伤害率小于10%。说明HPG与PAM复配具有很好的协同增黏效果。     

低伤害压裂液体系伤害性研究与应用

文章报道了一种新型的低伤害压裂液体系,该低伤害压裂液体系在100℃时具有良好的抗剪切性能,剪切2 h后仍然在220 mPa·s以上,且残渣率仅为2.4%.岩心基质伤害实验和导流能力伤害实验表明该体系能有效降低储层伤害,保持较高的裂缝导流能力.该压裂液已在华北油田获得成功运用,从现场应用情况看,增产倍比均为3以上,效果十分显著,具有很好的应用前景.     

中高温低浓度压裂液研究与应用

简介了国外近期降低水基压裂液中植物胶类增稠剂浓度的三种技术：Nimerick等人的pH缓冲体系；锆交联羧甲基瓜尔胶压裂液；更高分子量的精加工瓜尔胶PEG硼交联压裂液。针对中原油田研发了90～140℃中高温低浓度HPG硼交联压裂液。在压裂液设计中采用浓度优化和泵注浓度由高到低变化两条原理，黏度低限为：在地层温度和1701／s连续剪切90min后前置液黏度≥150mPa·s。携砂液黏度≥100mPa·s。用0．45～0．90mm的陶粒和压裂液破胶液测试，HPG浓度由0．5％减至0．4％时，15h后的导流能力提高11．3％。得到了如下基本配方（HPG/有机硼交联剂／NaOH）。用于90～120℃的前置液：0．35％／10．35％／10．08％，携砂液：0．25％～0．30％／0．30％／0．08％；用于120～140℃的前置液：0．40％／0．45％／10．10％。携砂液：0．30％～0．35％／10．35％／10．10％。2002-2005年，该低浓度压裂液在中原油田应用于超过40井次的压裂，仅4井次未完成顶替。介绍了地温92℃和134．8℃的各一口油井的压裂工艺和良好效果。图6表1参6。     

致密碎屑岩气藏低伤害压裂液的研究与应用

随着川西蓬莱镇组气藏开发的深入,地层能量不断下降,压裂过程中返排率低,压裂液滤液侵入地层,伤害严重,制约了浅层蓬莱镇组气藏的高效开发。为了降低压裂液对储层的伤害,提升气藏的开发效益,在对压裂液性能需求进行研究的基础上,提出了降低压裂液对储层伤害的技术对策,形成了适合于川西浅层蓬莱镇组气藏的超低浓度稠化剂压裂液体系和线性自生泡沫压裂液两套低伤害压裂液体系,并在川西蓬莱镇组进行了推广应用。返排率分别达到了65.1%和61.9%;压后平均产能分别为0.81×104m3/d和1.45×104m3/d,取得了明显的增产效果。     

疏水缔合水溶性聚合物聚合方法的研究进展

对制备疏水缔合水溶性聚合物的聚合方法进行了综述,包括非均相共溶剂法、均相共溶剂法、超声波法、胶束共聚法、微乳液聚合法、反相微乳液聚合法、自由基界面聚合法、无皂乳液聚合法、活性阴离子聚合法、基团转移聚合法、原子转移自由基聚合法、可逆加成-断裂链转移聚合法、氧阴离子引发聚合法、高分子化学修饰法、二氧化硫环聚合反应法、超临界二氧化碳法等。评述了各种聚合方法制备疏水缔合水溶性聚合物的特点,认为微乳液聚合法和超临界二氧化碳法具有较好的应用前景。