有机锆对羧甲基羟丙基瓜胶的交联性能研究

以氧氯化锆和柠檬酸等为原料,合成了适用于羧甲基羟丙基瓜胶在酸性条件下交联的有机锆交联剂,考察了pH值、温度、羧甲基羟丙基瓜胶和交联剂加量等对体系成胶时间的影响,评价了形成冻胶的抗温抗剪切性能、滤失性能和破胶性能.实验发现,在pH值为3.0时,羧甲基羟丙基瓜胶/有机锆体系具有可控的延缓交联特性,质量分数为0.5%和0.6...     

改性瓜胶压裂液的制备及性能研究

分别以十二烷基和磺酸盐甜菜碱为修饰基团,以瓜胶原粉为主剂,制备了2种改性瓜胶增稠剂:疏水改性羟丙基瓜胶和磺酸盐甜菜碱型瓜胶。模拟现场配方,对其配制的压裂液的抗剪切性能和耐温性能进行评价。通过对比发现磺酸盐甜菜碱型胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有所下降,疏水改性羟丙基胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有明显改善。其中,疏水改性羟丙基瓜胶80℃下剪切60 min后,表观粘度为93.4 m Pa·s,比油田提供CJ2-6瓜胶耐温抗剪切能力有明显改善。可以考虑疏水改性羟丙基瓜胶在压裂液体系的进一步应用。     

改性瓜胶压裂液的制备及性能研究

分别以十二烷基和磺酸盐甜菜碱为修饰基团,以瓜胶原粉为主剂,制备了2种改性瓜胶增稠剂:疏水改性羟丙基瓜胶和磺酸盐甜菜碱型瓜胶。模拟现场配方,对其配制的压裂液的抗剪切性能和耐温性能进行评价。通过对比发现磺酸盐甜菜碱型胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有所下降,疏水改性羟丙基胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有明显改善。其中,疏水改性羟丙基瓜胶80℃下剪切60 min后,表观粘度为93.4 m Pa·s,比油田提供CJ2-6瓜胶耐温抗剪切能力有明显改善。可以考虑疏水改性羟丙基瓜胶在压裂液体系的进一步应用。     

有机锆交联羟丙基瓜胶流变动力学

以乳酸/丙三醇有机锆为交联剂,羟丙基瓜胶为稠化剂,研究了羟丙基瓜胶凝胶的流变性(黏弹性、触变性)及其交联流变动力学,获得了羟丙基瓜胶交联过程中黏度、黏弹性模量随时间的变化关系,并考察了剪切速率和温度对凝胶形成的影响,建立了交联流变动力学模型。结果表明,交联羟丙基瓜胶凝胶具有明显的黏弹性和触变性;一级交联流变动力学模型可描述羟丙基瓜胶的交联流变动力学过程,模型参数物理意义明确合理。     

多氨基硼交联剂的制备与性能评价

以多胺化合物和硼酸酯为原料,合成羟丙基胍胶压裂液用有机硼交联剂,通过在交联剂中引入多个含硼交联位点,达到降低压裂液体系中羟丙基胍胶的用量、提升压裂液体系耐温性能的目的。采用FTIR、1HNMR和11BNMR对不同交联剂的结构进行了表征,并分析了反应机理。考察了多胺化合物的种类(二乙烯三胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺-600)、反应物的配比、反应温度和反应时间对产物交联性能的影响,结果表明,当硼酸酯与多乙烯多胺的质量比为3∶2、反应时间为4h、反应温度为150℃时,可以制备性能最优的交联剂BNX-1。评价了BNX-1配制压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能和静态滤失性能。结果表明,以羟丙基胍胶质量分数0.35%、羟丙基胍胶溶液与BNX-1交联质量比100∶0.4配制的压裂液体系,在140℃、170s–1下剪切,120 min后黏度为122 mPa·s;以工业交联剂TCB-1作为对照(以羟丙基胍胶质量分数为0.5%、羟丙基胍胶溶液与TCB-1交联质量比为100∶0.5配制的压裂液体系),在同等条件下剪切,黏度为98 mPa·s。     

超低浓度瓜胶强交联压裂液体系在东胜气田的应用研究

为了降低配制压裂液所使用的羟丙基瓜胶数量及压裂液残渣对人工裂缝导流能力的伤害,本文从储层改造需求出发,通过对低浓度瓜胶强交联压裂液的研究及其性能评价,形成了适合于东胜气田储层改造需求的低浓度瓜胶强交联压裂液配方。室内实验表明:当瓜胶质量分数为0.3%时,该低浓度瓜胶强交联压裂液在100℃、170s~(-1)的剪切速率下经过120min耐温剪切,粘度保持在130mPa.s以上。与常规瓜胶压裂液相比,残渣含量明显降低,携砂性能明显提高。截止目前,该低浓度瓜胶强交联压裂液体系在东胜气田累计施工4井次,破胶后返排液粘度小于5mPa.s,取得了较好的增产效果。     

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。通过考察胍胶质量分数（胍胶占胍胶基液总质量的百分数）、JSA-1用量（以胍胶基液质量为基准）、pH等影响因素,系统评价了JSA-1的交联性能。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,在低温配方方面,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,在常温剪切下表观黏度可达到50 mPa·s;在高温配方方面,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 ℃剪切条件下表观黏度可以稳定保持在300 mPa·s左右。     

高温低浓度压裂液研究与应用

针对改性瓜胶高温压裂液增稠剂使用质量分数高、破胶性能低、成本高的问题,制备了可与羟丙基瓜胶交联且使形成的压裂液体系具备良好性能的硼交联剂,得到了适用于深层致密油气藏的高温羟丙基瓜胶压裂液体系。对影响交联剂的主要因素进行了分析和优选,基于优选结果制备了络合硼交联剂,并对其交联形成的羟丙基瓜胶压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:硼酸质量分数20%,交联促进剂质量分数7%,多元醇混合物质量分数25%～30%,可制备出优良的硼交联剂,其性能优于国内通常使用的有机硼交联剂。羟丙基胍胶使用质量分数为0.5%时,形成的高温低质量分数压裂液黏度提高74.5%,残渣质量分数降低48.7%,满足180℃储层改造的需要。     

不同交联度木薯羟丙基淀粉糊液性能研究

通过对7种不同交联度的木薯变性淀粉（羟丙基淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯）完全糊化后的糊液进行耐酸性、耐蒸煮性、抗剪切性等性能对比研究,探讨了不同交联度对木薯羟丙基淀粉糊液性能的影响。结果表明：经磷酸盐交联和羟丙基醚化共同改性处理的羟丙基二淀粉磷酸酯的抗剪切和耐酸性能优于羟丙基淀粉;就5种交联羟丙基淀粉而言,HPST3的耐盐性能较差,但其他4种淀粉在一定交联范围内,糊液耐盐性能与交联度有关,随着交联度增大其耐盐性能也随之提高,另外2种羟丙基淀粉在一定氯化钠添加量的范围内也表现出较为出色的耐盐性能;在5种羟丙基二淀粉磷酸酯中,抗剪切性能和耐酸性能随着交联度增大而下降。结合各淀粉性能可知,交联度中等的羟丙基二淀粉磷酸酯可应用于蚝油等高盐环境中及酸奶等酸性环境中;羟丙基淀粉可应用于低速搅拌及耐蒸煮的烘焙预拌粉中。     

一种可回用瓜尔胶压裂液体系的研究

针对渭北油田水资源短缺、压裂用水困难,结合渭北长3油藏储层的特征,研发了一种可回用压裂液体系,合成了可回用压裂液稠化剂磺酸基羟丙基瓜尔胶。采用有机硼交联,通过对返排液进行处理后再配液,实现了瓜尔胶压裂液的三级回用。三次配液综合性能良好,耐温耐剪切性优、破胶彻底、残渣少、对储层伤害小,可以满足同类储层压裂施工的需要。     

一种酸性压裂液体系的室内研究

常规的羟丙基瓜胶压裂液体系一般在碱性条件下交联,对于碱敏性地层不能达到理想的压裂效果。文章通过室内研究,筛选出一种酸性压裂液体系:0.8%~1.0%低分子稠化剂AAP+1.0%KCl+0.3%助排剂S-203,pH在5左右以交联比为100∶3.0~100∶3.5与交联剂交联。该压裂液体系可耐温达到110℃,在170 s-1连续剪切1.5 h后粘度仍有61.3 mPa s,破胶后破胶液粘度小,易于返排,该压裂液体系对于碱敏性储层有较好应用前景。     

瓜尔胶压裂返排液回用技术在气井中的应用

储层改造规模的加大对水资源的需求逐渐增加,压裂返排液的重复利用越来越受到关注。根据硼酸根离子的水解、络合反应机理,加入配位体PWT-2调节瓜尓胶压裂液返排液处理水(简称处理水)中硼酸根离子的有效含量,保持处理水中瓜尓胶压裂液的基液黏度及交联延迟时间与清水配置的一致,基液黏度约28~32 m Pa·s,交联延迟时间为75~150 s。通过加入缓冲剂HC-J调节瓜尓胶压裂液p H约为10.0,控制体系硼离子的有效浓度,降低多价阳离子的含量;将处理水与现场清水按照体积比2∶1的比例配置瓜尓胶压裂液,提高体系的耐温性能;稀释后配置的瓜尓胶压裂液在110℃剪切120 min,黏度保持250 m Pa·s以上,若加入胶囊破胶剂剪切50 min后黏度可降低至40 m Pa·s以下。     

微弱伤害瓜胶清洁压裂液性能评价及应用

常规的瓜胶压裂液体系对油藏伤害的主要因素是残渣大、伤害率高以及由体系配伍性不好造成的伤害。采用低用量瓜胶多核交联剂、多功能阻垢剂、选择性高分子断裂催化剂三种技术集成了微弱伤害瓜胶清洁压裂液体系,对其耐温耐剪切性能、破胶性能、岩心伤害及配伍性进行了研究。结果表明,该体系耐温耐剪切性能良好,破胶残渣为72 mg/L,对岩心的伤害率10%,破胶液与地层水配伍性良好,并在陕北地区进行了现场应用。     

微弱伤害瓜胶清洁压裂液性能评价及应用

常规的瓜胶压裂液体系对油藏伤害的主要因素是残渣大、伤害率高以及由体系配伍性不好造成的伤害。采用低用量瓜胶多核交联剂、多功能阻垢剂、选择性高分子断裂催化剂三种技术集成了微弱伤害瓜胶清洁压裂液体系,对其耐温耐剪切性能、破胶性能、岩心伤害及配伍性进行了研究。结果表明,该体系耐温耐剪切性能良好,破胶残渣为72 mg/L,对岩心的伤害率<10%,破胶液与地层水配伍性良好,并在陕北地区进行了现场应用。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面进行化学改性和修饰,制备出一种纳米有机硼交联剂BC-27,采用FTIR、SEM、高温流变仪、高温高压失水仪对交联剂BC-27及其配制的压裂液进行了结构表征与性能测试,考察了改性纳米SiO2含量、稠化剂羟丙基胍胶（HPG）质量分数、交联比（压裂液基液与交联剂的质量之比）、pH值对交联剂BC-27交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能以及岩芯渗透率伤害性能。研究结果表明：w（改性纳米SiO2）=0.18%时制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w（HPG）=0.35%,交联比为100:0.3,调节pH值约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89～225s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120min,其黏度仍保持在440mPa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280mPa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能

使用硅烷偶联剂KH550对纳米二氧化硅表面进行化学改性,制得Si O2-KH550,将其与含硼有机螯合物进行反应,制备出纳米有机硼交联剂BC-27。采用FTIR、1HNMR和SEM对交联剂BC-27进行了结构表征,采用高温流变仪、高温高压失水仪对BC-27配制的压裂液进行了性能测试,考察了Si O2-KH550质量分数、稠化剂羟丙基胍胶(HPG)质量分数、交联比(压裂液基液与交联剂的质量比)、pH对压裂液交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温、抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能,以及岩芯渗透率伤害性能。结果表明,w(Si O2-KH550)=0.18%时,制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w(HPG)=0.35%,交联比为100∶0.3,调节pH约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89~225 s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120 min,其黏度仍保持在440m Pa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280 m Pa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

海水基耐温聚丙烯酰胺压裂液的性能优化

以丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）三元共聚物（PSAM）为稠化剂,乳酸锆为交联剂开发出一种海水基耐高温压裂液,考察了PSAM的水解度、相对分子质量、AMPS含量、稠化剂和交联剂的浓度、配比等因素对冻胶形成及耐温耐剪切性能的影响,通过测试不同条件下冻胶的储能模量（G'）随时间的变化,研究了Ca²⁺浓度和AMPS含量对交联动力学的影响。交联动力学的研究表明,随AMPS含量加大,PSAM交联速度降低,达到交联平衡所需时间延长,随Ca²⁺浓度增高,交联反应速度越快,冻胶初始强度越高;耐温性能测试表明,当稠化剂中羧酸基含量与交联剂中锆离子含量之比n（-COOH）/n（Zr⁴⁺）≈1时,体系的耐温耐剪切性能最优,高含量AMPS提升压裂液的耐温耐剪切性能。在优化稠化剂结构条件下,稠化剂质量分数为0.6%、交联剂质量分数为0.3%配制的海水基压裂液,在150℃、170 s^-1下剪切120 min后,黏度保持在150 mPa·s以上,耐温耐剪切性能优秀。     

新型树枝状交联剂的合成及其交联压裂液的研究

降低压裂液稠化剂浓度不仅可以降低压裂液成本,同时还可以降低对储层伤害。利用树枝状大分子合成了一种新型树枝状有机硼交联剂,此交联剂可大幅度降低羟丙基胍胶压裂液稠化剂浓度。通过不同量p H调节剂条件下压裂液耐温性能研究,确定了0.25%羟丙基胍胶压裂液最佳p H调节剂用量为0.6%。在p H调节剂为0.6%条件下,交联剂质量分数分别为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%时,0.25%羟丙基胍胶压裂液在90、100、110、120℃条件下具有良好的耐温耐剪切性能。通过黏弹性测试可以看出,0.25%低质量分数的羟丙基胍胶压裂液具有良好的黏弹性能。     

可回收低分子量香豆胶压裂液室内研究

为解决压裂作业水资源缺乏和返排液难处理的问题,研发了利用pH值控制的酸性破胶技术,研发了可重复交联的可回收低分子量香豆胶压裂液。低分子量香豆胶分子量是常见稠化剂的1/4~1/10,更利于在非降解破胶的前提下返排;可控缓释酸性破胶剂实现酸性破胶剂的可控释放;结合配套使用的交联剂和交联促进剂等添加剂形成了适合不同储层的压裂液体系。根据标准评价该体系的性能:交联冻胶可以调挂、冻胶能在2.5~6小时内破胶、90℃耐温耐剪切性实验后粘度为103.91mPa·s,证明该体系性能符合现场要求;经过破胶后重复交联的压裂液性能与新鲜配置的压裂液性能相似,达到了回收重复利用的目的。该压裂液性能稳定,可重复利用性强,在作业用水缺乏的地区有很好的应用前景。     

pH敏感瓜胶-聚丙烯酸水凝胶的流变和溶胀性能研究

以可生物降解的多糖羧甲基羟丙基瓜胶、敏感功能性单体丙烯酸为主要原料、在性能增强剂粘土存在下,合成一类具有pH敏感性质的新型杂化水凝胶,同时探索所得杂化水凝胶的流变性能及其溶胀行为。结果表明,粘土的加入不仅提高凝胶的力学强度,并可显著增强凝胶的溶胀性能和pH敏感性能。