硼修饰纳米二氧化硅交联剂研发及性能评价

针对目前常规有机硼、无机硼交联的瓜胶压裂液普遍存在羟丙基瓜胶用量大、残渣含量高等的问题,笔者先将硅酸钠水解制得纳米二氧化硅,然后将制得的纳米二氧化硅与γ-氨丙基三甲氧基硅烷反应得到表面修饰纳米二氧化硅,再与硼酸进行反应,最后制得可交联的硼修饰纳米二氧化硅交联剂,该交联剂粒径主要分别在7～11 nm,可有效降低瓜胶用量及残渣含量。研究了该交联剂交联的羟丙基瓜胶压裂液,室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好:在温度分别为50℃、120℃,剪切速率170 s-1下连续剪切120 min,最终黏度均大于50 mPa·s;50℃下破胶60 min,破胶液黏度小于5mPa·s;表面张力22.77 mN/m;防膨率89.6%;残渣含量145 mg/L;岩心基质渗透率损害率为9.82%～14.86%,压裂液各项性能良好,羟丙基瓜胶浓度降低20%,残渣含量降低25%,满足现场施工要求。      

压裂液对宝浪低孔低渗储层伤害因素的研究

实验考察了压裂液对岩心膨胀及润湿吸附性的影响、压裂液浸泡对岩心的影响、压裂液矿化度和pH值以及压裂液破胶液粘度对储层伤害率的影响,结果表明,造成储层伤害的主要因素为：储层毛管阻力高,对水的润湿吸附严重,造成水锁伤害;压裂液在储层滞留时间长,岩心浸泡后粘土微粒运移对孔道伤害;压裂液破胶不彻底,当压裂液的破胶液粘度大于7 mPa·s时会造成储层的渗透率明显降低。不适当的压裂液矿化度和pH值也会对储层造成较大伤害,则压裂液KCl加量应大于2%,压裂液的破胶液和滤液pH值应小于11。     

水基压裂液对煤层储气层伤害的室内研究

在煤粉填充物理模型（煤心）上，在室温下考察了过滤活性水，线性胶，滤去残渣的冻胶破胶液对渗透率的伤害。讨论了伤害煤层渗透率的两大因素；压裂液堵塞煤层割理；煤基质吸附压裂液而膨胀，所设计的煤心实验反映后一种因素的影响。实验结果表明，对于两种煤心的渗透率，线性胶的伤害率高达82.7%和91.4%。活性水的伤害率很小，仅为11.5%和3.2%；冻胶破胶液对另外两种煤心渗透率的伤害也相当高，达81.1%和54.5%。这些数据反映水基压裂液对不同煤化阶段煤层的伤害程度有较大差别，以羟丙基瓜尔胶作降阻剂的线性胶，其严重伤害来自吸附膨胀和残渣堵塞两个方面，但在地面压力太高的深井仍需使用此种压裂液，冻胶压裂液极易对煤层造成严重而不能解除的伤害，应慎重选择配方，对于煤层井的压裂，活性水压裂液的伤害最小。     

瓜胶压裂液对储层的伤害特性

压裂液破胶后残渣是造成基质渗流率伤害和支撑剂充填层导流能力伤害的重要原因。为研究其伤害特性,从而减小对储层的伤害,在不同破胶剂加量下对两种瓜胶压裂液破胶后的性能进行测试并结合测得的破胶液黏度分析瓜胶相对分子质量大小,同时应用激光粒度仪测量两种压裂液破胶过程中的分子尺寸,对破胶液残渣进行离心并测量残渣含量,结合岩心流动实验对不同类型压裂液的破胶液进行伤害评价。研究表明：破胶时间过长会使破胶液的分子尺寸变大,出现絮凝现象,并造成更大的储层伤害;同时通常认为破胶液黏度越小,分子尺寸越小,对储层伤害越小的观点并不全面,其存在一定的局限性。     

压裂液伤害性研究

文章对油田使用的3种压裂液（羟丙基瓜胶、聚合物及表面活性剂）产生的二次地层伤害进行评定，通过吸附实验、固体残渣测定及岩心流动实验，定量和定性地说明了３种压裂液对地层的伤害。结果表明：增稠剂CTAB和聚合物KTU在４种吸附剂上的吸附量大小顺序为蒙脱土＞高岭土＞岩心砂＞石英砂，而阳离子表面活性剂在高岭土和蒙脱土上的吸附量均高于KTU；清洁压裂液对地层的伤害最小，损害率为12.5%， 聚合物压裂液次之，为35%，而瓜胶压裂液伤害最大达到43.7% ；瓜胶压裂液破胶后在地层的残余量最大，为333.3 mg/Ｌ，清洁压裂液和聚合物压裂液几乎没有残渣。通过膨胀性测试可以看出，清洁压裂液的粘土防膨性能最佳，粘土膨胀率仅有5.7%；聚合物压裂液次之，为9.47%；瓜胶压裂液最差，为43.54%。     

巴喀致密砂岩气藏醇基压裂液研究及效果评价

为解决巴喀致密砂岩气藏压裂时的水锁等地层伤害问题,研制了一种低浓度醇基压裂液体系,用于改善地层气相渗透率和压裂效果。在筛选醇、增稠剂、交联剂等主剂与添加剂,研究评价醇对瓜胶液性能的影响,醇基压裂液体系的抗温抗剪切性能、破胶性能的基础上,通过室内实验表明,醇基压裂液体系可降低破胶液的表面张力,解除水锁提高返排效率,对岩心的伤害率比常规水基压裂液降低30%以上。现场醇基压裂井平均增产9.5倍,残液自喷返排率达到55%以上。     

苏里格气田东区气藏压裂液伤害机理分析及对策

在分析苏里格气田东区上古生界致密岩屑砂岩储层地质特征基础上,通过核磁共振、岩心流动等室内试验对胍胶类压裂液伤害机理进行详细分析,认为物性变差、压力系数降低是造成储层伤害的根本原因,而体系残渣对微裂缝、支撑裂缝堵塞及岩心端面的滤饼伤害是植物胶类压裂液引起伤害的主要因素,同时储层敏感性、水锁伤害也对致密储层造成较大的伤害。因此,从降低残渣质量浓度、提高返排效率角度出发,针对性研发了阴离子表面活性剂、羧甲基胍胶及低质量分数羟丙基胍胶3种新型的低伤害压裂液,并逐步在现场试验推广,取得了较好的改造效果。     

缔合非交联压裂液储层伤害特征

高尚堡深层为低渗透油藏,以大孔细喉以主,微结构杂基含量高,易造成微粒运移损害。笔者开展了缔合非交联压裂液伤害特征分析,稠化剂粘均分子量为380×104,是具有长链疏水基团的聚丙烯酰胺类高分子化合物。破胶液粘度对基质渗透率伤害影响较大,破胶液表观粘度为2.71 mPa · s时,基质伤害率为28.75%;破胶液表观粘度为29.6 mPa · s时,对基质伤害率为51.9%。返排12 h后,基质渗透率下降15%~20%,说明该储层易造成颗粒运移伤害。核磁共振、压汞实验表明高分子聚合物主要堵塞对渗透率贡献值较大的孔喉（半径为2~9 μm）。扫描电镜实验表明残胶中的聚合物呈粒状、絮状,吸附滞留在岩石、粘土颗粒表面造成大吼喉数量减少,并且残渣及残胶相互缠结集中在岩芯入口端,远端逐渐减少,说明压裂液对储层的伤害主要集中在近井地带。综合研究认为,该体系不是完全清洁压裂液,宜在压裂液配方中关注彻底破胶性能和降低稠化剂的分子量。     

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。     

多元改性速溶胍胶压裂液研究与应用

为克服传统胍胶压裂液溶胀速度慢、现场配制时间长、破胶后残渣含量高等缺点,研制了一种多元改性速溶胍胶压裂液.在清水中加入一定量的羧甲基和羟丙基双改性胍胶及杀菌剂、黏土稳定剂、交联剂等处理剂,配制得到多元改性速溶胍胶压裂液.室内试验表明,该压裂液溶胀速率快,1 min溶胀率已达到3 min溶胀率的94.7%,溶胀速度较羟丙基速溶胍胶压裂液提高了18.75%;水不溶物含量极少,较羟丙基速溶胍胶压裂液降低了88.46%;破胶后的残渣含量降低超过71.0%,对支撑剂导流能力的伤害降低了62.0%,对岩心渗透率的伤害降低了53.8%,其综合性能达到现场施工要求.现场应用表明,多元速溶改性胍胶压裂液能够满足大规模水平井压裂施工的要求,并能为低渗透、特低渗透储层的有效开发提供技术支撑.      

一种低浓度瓜胶压裂液用pH值调节剂

针对常规的羟丙基瓜胶和有机硼交联剂压裂液体系瓜胶使用量大、残渣多、成本高等问题,通过研究新型交联增效剂,改变交联环境,使有机硼交联剂在胶体体系内可以不断提供交联所需的B（OH）₄-,保证常规羟丙基瓜胶在极限的低浓度下发挥出最高的成胶性能,从而达到降低瓜胶压裂液稠化剂用量、减少压裂液残渣对地层的伤害目的,形成了一系列在45～120℃下,能有效降低瓜胶用量的低浓度压裂液体系。与常规体系相比,羟丙基瓜胶的使用量下降20%～35%,体系的残渣量减少25%～30%,但体系的耐温性能、耐剪切性能,携砂能力不变,可充分保障施工要求,降低了压裂液体系对地层的伤害,也缩短了配液时间和施工成本。      

耐高温低浓度瓜胶压裂液研究与应用

在高温、低孔低渗储层压裂改造中,常用的瓜胶压裂液浓度一般为0.45%~0.50%,瓜胶的浓度高,对储层的伤害大,且近年来瓜胶的价格明显上涨,施工费用增加。因此优选了性能优异的超级瓜胶、表面张力小的助排剂,并研制出水解半径大的复合型多头交联剂,最终得到耐高温低浓度瓜胶压裂液,该压裂液瓜胶质量分数为0.30%~0.35%时,耐温达130℃(黏度小于8 m Pa·s),具有破胶彻底、低残渣(117 mg/L)、对岩心的伤害率小于10%、流变性能好等优点。该压裂液在塔河535井现场应用取得了显著效果。     

临兴区块致密气储层压裂损害影响因素

为明确临兴区块致密气储层压裂损害影响因素,以储层岩心渗透率损害率为评价指标开展室内实验,分析储层敏感性、水锁效应、胍胶压裂液破胶残液和残渣含量对储层的损害程度.结果表明:储层具有中等偏弱水敏,弱—中等偏弱程度酸敏和碱敏;储层水锁指数为85％～100％,损害程度为强—极强;当使用单一过硫酸铵作为破胶剂,温度低于30℃时破...     

高温水配制压裂液技术研究与现场应用

苏北盆地阜二段储层原油具有高凝固点、不含沥青质和低含硫的特点,常温水配制压裂液易对储层造成冷伤害。笔者对压裂液冷伤害控制进行了优化,分析了瓜胶在高温水中的分散机理,并用高温水配制了压裂液。考察了高温水对瓜胶压裂液表观黏度、溶胀时间、剪切黏度、悬砂时间、破胶液黏度和岩心伤害等因素的影响,形成了70℃高温水配制热压裂液技术。现场应用表明,高温水配制压裂液技术有效地降低了储层冷伤害,提高了压裂效果。     

龙26外扩致密油试验区压裂液损害评价及其微观机理

大庆龙26外扩试验区为典型致密储层,对压裂液损害更为敏感。依据SY/T 5107—2005《水基压裂液性能评价方法》在储层温度(90 ℃)下采用岩心流动装置进行了胍胶、化学高分子聚合物和表面活性剂压裂液破胶液的岩心驱替实验;结合CT扫描评价了3种压裂液破胶液残渣、残胶在岩心中的分布和对孔隙孔喉的损害程度。岩心驱替实验结果表明,胍胶、化学高分子聚合物和表面活性剂3种压裂液破胶液对岩心损害率分别为43.5%、24.3%和13.1%。CT扫描结果显示,胍胶和化学高分子聚合物压裂液破胶液残留物分别集中于岩心前1/10～2/5段和前1/2段,表面活性剂压裂液破胶液残渣含量少,但能侵入岩心各处;胍胶、化学高分子聚合物和表面活性剂压裂液破胶液对储层岩心孔隙和孔喉的损害率分别为15.41%和9.01%,6.43%和3.14%,8.94%和6.27%。分析认为,3种压裂液破胶液对储层岩心均以液相损害为主,固相损害次之。      

一种压裂液用疏水阳离子改性瓜胶的制备与评价

为解决瓜胶压裂液的高地层伤害等问题,对瓜胶GG进行了改性。用十二烷基二甲基叔胺与环氧氯丙烷合成了长链的疏水阳离子单体CT1,以瓜胶为原料,疏水阳离子单体CT1为醚化剂,甲醇为溶剂,氢氧化钠为催化剂,通过溶剂法制备了改性瓜胶CTGG。对其结构进行了红外光谱分析,评价了其溶解性能、增稠性能、水不溶物含量、残渣含量和耐温耐剪切性能。结果表明,CTGG中成功引入了疏水阳离子基团,可以在60 min内基本溶解,其水不溶物含量和残渣含量均低于瓜胶,残渣含量仅为246.45 mg/L;不同浓度下,CTGG的基液黏度均大于GG和HPG;所形成的冻胶在120℃条件下,质量分数为0.35%的CTGG所配成的压裂液体系在120℃下依然具有良好的抗剪切性能,黏度能够维持在67.4 mPa·s以上;质量分数为0.40%时,冻胶的黏度能稳定在300 mPa·s。因此,CTGG具有良好的溶解性能和增稠性能,有利于降低对储层导流能力的伤害,且耐温耐剪切性能好。      

氢键抑制方法减少瓜尔胶压裂液对砂岩储层的吸附伤害

为了减轻瓜尔胶压裂液在砂岩多孔介质中产生的吸附伤害、降低其对致密砂岩储层渗透率的伤害,以四川盆地中侏罗统沙溪庙组砂岩为研究对象,根据热重实验确定瓜尔胶在砂岩表面的吸附量,并利用X射线电子能谱测试结合岩心流动实验,分析瓜尔胶压裂液在砂岩多孔介质中的吸附作用机理,再通过核磁共振和CT成像,研究压裂液吸附对砂岩孔喉结构变化和氢键抑制剂对压裂液综合性能的影响。研究结果表明:(1)压裂液会吸附在岩石多孔介质内部,导致岩石孔径变小、储层渗透性变差,吸附量约为3.9 mg/g;(2)砂岩表面的含氧基团与瓜尔胶分子形成的多重氢键作用是砂岩多孔介质与压裂液之间发生吸附的主要作用力,氢键抑制剂可以降低瓜尔胶在砂岩中的吸附量和对储层渗透率的伤害程度;(3)氢键抑制剂的加入对压裂液流变性影响不大,但却可以有效地降低破胶液的表面张力和残渣含量。结论认为,氢键抑制剂可以解除瓜尔胶与砂岩的吸附作用,有效地降低瓜尔胶压裂液对储层的伤害,并且不会影响压裂液的综合性能;该研究成果对于认识氢键抑制剂的性能、改进瓜尔胶压裂液体系、提高致密砂岩储层的增产改造效果等都具有重要的意义。