清洁压裂液的研究与应用

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液(又称清洁压裂液)的使用改变了传统聚合物压裂液生产操作方式,可以减少传统压裂液对地层的损害和污染.分析归纳了目前国内外清洁压裂液体系的组成、作用机理及研究应用情况.对我国开展清洁压裂液的研究提出了一些建议.     

用于水基聚合物压裂液的包膜破胶剂

通常过硫酸盐被用作胍胶或纤维素衍生物增粘水基压裂液的破胶剂。在聚合物几乎不产生热降解的温度下,最大限度地减少支撑剂充填层渗透率的损害,这类破胶剂是必不可少的。但令人遗憾的是,即使在中温下(140～200F),溶解的过硫酸盐反应也太快,以至于不能使用足以使浓高分子聚合物彻底降解的浓度。 本文所阐述的新工艺用于生产一种“延迟”破胶剂,这种破胶剂采用防水包裹材料包膜过硫酸铵(APS)制成。包裹层能阻止破胶剂与液体接触,因而在压裂液中能加入高浓度破胶剂,而不致于过早失去压裂液的性质,如粘度,滤失控制性质。本文将讨论包膜破胶剂设计的关键因素(如包膜层阻隔性质、释放机理、活性物质的化学性质等)。比较了几种包膜破胶剂对压裂液流变性质的影响,结果只有一种材料产生的包膜层适合于防止液体过早降解。采用这种产品做流变性和导流能力损害研究发现,在160F温度下的硼酸盐交联液中,2 16m/1000gal的包膜破胶剂能使保留渗透率从15％提高49％,而1小时内引起的粘度损失仅20％。室内试验表明,通过改善支撑剂充填层的排液状况,包膜破胶剂能增加油井产量。     

无聚合物压裂液作用原理及性能影响因素概述

目前，国内油井进行压裂施工大部分使用是含聚合物压裂液体系。但含聚压裂液不易破胶，返排不彻底，会对地层造成二次伤害，就此国外首先研制了无聚合物压裂液。对无聚合物压裂液易破胶、易返排，低伤害等优越性能和现场应用效果做了详细的阐述，并建议国内的压裂施工尤其是对强水敏性地层的压裂施工尽快过渡到使用无聚压裂液上来。     

支撑剂回流及其在裂缝内分布影响因素研究

针对压裂施工后压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立数学模型,模拟裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算掌握了压裂液返排粘度、支撑剂密度、支撑剂粒径对支撑剂回流量及支撑剂在裂缝内分布的影响规律。结果表明对于所研究的影响因素伴随着支撑剂回流量的减少缝内支撑剂的分布状况逐渐变差,因此在具体设计时必须综合考虑各方面的影响,以便获得最优的结果。     

憎水憎油型支撑剂研究

憎水憎油型支撑剂是一种新型的压裂用支撑剂,可通过在含氟聚合物溶液中以适当的工序处理陶粒、石英砂等压裂用支撑剂获得.从分子结构与附着功的角度分析了含氟聚合物溶液处理常规支撑剂使其表面改性的作用原理,介绍了该支撑剂的处理工艺,同时对憎水憎油型支撑剂的化学稳定性、憎水憎油性、导流能力及其对压裂液携砂性能的影响等方面进行了室内实验研究.结果表明,该支撑剂处理工艺简单、稳定性好,将其应用于压裂施工,明显降低了地层流体对水力裂缝堵塞的可能性,从而使裂缝长时间保持高导流能力,达到延长压裂有效期的目的.     

三种压裂液体系在现场施工应用中的比较

从配方、机理、加砂量、产量四方面对羟丙基胍胶压裂液体系、羧甲基胍胶压裂液体系、清洁压裂液体系进行数据分析,确定了其摩阻梯度、伤害产层的大小顺序。     

压裂气井支撑剂回流研究进展

针对压裂气井支撑剂回流问题,从压裂气井支撑剂回流机理、回流预测方法和回流控制技术三个方面综述压裂气井支撑剂回流研究的进展。提出7种支撑剂回流控制技术,这些技术都是基于增强支撑剂充填层的稳定性,其中表面增强技术和液体树脂技术对支撑裂缝的导流能力无影响,应用前景广阔。     

压裂液用纤维类物质的研究进展

从纤维素衍生物用作压裂液增稠剂和纤维材料在压裂液中的应用两方面讨论了压裂液用纤维类物质的研究进展.分析认为:压裂液用纤维类物质包括纤维素衍生物和纤维材料两种,前者主要用作增稠剂,曾用于水基稠化或冻胶压裂液;后者作为支撑剂增强材料,已成为一个研究热点,国外已进行了深入研究并在油气田获得较多应用,国内也作了少量先导性试验.国内外的研究与应用表明:加纤维压裂液通过机械方法悬浮和输送支撑剂,低黏度下即有较好的携砂性能;返排时,纤维材料分散在支撑剂中形成空间网状结构,能有效地防止支撑剂回流,压后无需关井即可大量排液,返排效率可进一步提高;纤维材料的加入有利于优化裂缝尺寸,形成的人工导流通道更有效,压后增产效果显著;纤维材料可用于出砂、低渗油气藏的开发.     

压裂液强制返排中支撑剂回流理论及应用研究

对于低渗致密储层,压裂施工结束后常采用压裂液强制返排技术,支撑剂是否回流是该技术成功与否关键性的评价标准.针对目前支撑剂回流机理研究的局限性,详细分析了支撑剂运移回流的物理过程,通过对注入的最后一段支撑剂中的单颗粒支撑剂的受力分析,建立了支撑剂回流的运动模型和起动模型.计算结果表明:注入的最后一段支撑剂在停泵后瞬间就在裂缝口停下来,支撑剂是否发生回流主要取决于返排的压裂液是否有足够的速度将支撑剂起动;在强制返排的过程中,先用小油嘴放喷返排,然后换用较大油嘴,既能及时把压裂液排出地层,又能较好地防止支撑剂回流.为定量选择放喷油嘴直径提供理论依据,优化返排工艺.     

酸性压裂砾石充填液体系研究

大35块在以往进行压裂砾石充填作业时,一般使用常规压裂液进行压裂充填。由于常规压裂液对地层的伤害较大,所以开展了酸性压裂砾石充填液体系的实验研究。研制出的酸性压裂砾石充填液体系耐温、抗剪切能力强,携砂性能良好,具有防膨、助排、破乳、防沉淀、低摩阻、低伤害特征。施工结束后该压裂液体系能迅速破胶和返排,对地层伤害非常小,该酸性压裂砾石充填液可以用于压裂防砂及低渗透地层的压裂处理。     

高碳链芥酸型清洁压裂液研究

目前常规清洁压裂液主剂多为黏弹性表面活性剂十六(或十八)烷基三甲基氯化铵,该类清洁压裂液的抗温能力较差(一般低于60℃)。基于高碳链芥酸的季铵盐型表面活性剂(JS-VES)具有良好的耐温能力,以JSVES 为主剂研制高碳链芥酸型清洁压裂液,其配方为(质量分数)(0.80%JS-VES+0.68%NaSal+2.60%KCl+ 0.40%Na₂S₂O₃),和常规清洁压裂液体系的性能进行对比。结果表明,高碳链芥酸型清洁压裂液体系(25 ℃、170 s-1)表观黏度为25mPa·s,具有良好的耐剪切性能,在静态悬砂试验中可满足悬砂要求,具有良好的破胶能力(2 mPa·s)和耐温能力(80℃)。     

有机硼交联HPG压裂液超低温破胶剂室内研究

对埋藏浅,油层温度低的油藏进行压裂改造,需解决压裂液低温破胶水化的问题。采用活化剂来提高过硫酸铵（ＡＰＳ）,酶,胶囊破胶剂的低温破胶能力。通过对有机硼交联的羟丙基瓜胶（ＨＰＧ）压裂液低温下破胶后粘度损失率的测定,筛选出用于５０℃下的ＡＰＳ／活化剂破胶系统及胶囊破胶剂。结果表明：在ＡＰＳ／活化剂破胶系统的作用下,采用有机硼作交联剂的ＨＰＧ压裂液在较低温度条件下能彻底破胶水化。     

GRJ-11压裂基液性能的研究

就压裂基液配制的6个因素通过现场实验研究，对其结果进行了分析，将其因素的影响机理进行了阐释，通过正交试验确定了压裂基液配制的最佳条件。优化条件配制的压裂基液投入现场压裂施工应用后，效果显，达到了对油层改造的目的。     

二次加砂压裂裂缝延伸模型研究

二次加砂压裂工艺处于技术探索阶段,缺少相关理论研究.在考虑二次加砂前,一次加砂已经在缝中沉降并形成一定高度的砂堤,砂堤高度随时间不断变化对缝中流体流动及后续支撑剂沉降产生影响,在此基础上建立了适用于二次加砂压裂的裂缝延伸模型.包括:压裂液在缝中流动的连续性方程、压降方程、裂缝宽度方程及高度方程.其中压降方程是在平板流理论、力学平衡原理的基础上建立起来的,与常规压降方程不同的是该方程考虑了砂堤高度变化对流体流动的影响.数值模拟结果表明二次压裂和常规压裂相比压后增产效果理想,具有推广应用的价值.     

压裂液综合滤失系数的计算方法研究

准确认识和计算压裂液综合滤失系数,既是压裂施工设计中的一个关键问题,也是压后分析评估的一个核心内容.通过对压裂液综合滤失系数的四种计算方法,即理论计算方法、压后压力降落分析、瞬时关井压力梯度法和压裂过程压力反演方法综合分析后认为,理论计算方法得到的压裂液综合滤失系数往往小于实际情况,而且地层渗透率越低问题越严重,对此给出了理论计算方法计算的压裂液综合滤失系数的修正关系式,具有重要的借鉴和指导意义.     

有机锆交联剂的合成及其应用

针对高分子聚合物水解聚丙烯酰胺（HPAM）水基压裂液,制备了一种酸性有机锆交联剂,经过考察成胶性能,确定了合理的合成方案,m（氧氯化锆）：m（乳酸）：m（乙二醇）-5：5：90．反应温度为60℃,反应时间为2．5h．压裂液成胶实验结果表明,在HPAM溶液浓度为0．5％,m（HPAM）：m（交联剂）-100：0．5时,交联时间为5min,表观粘度为130mPa·S．作为压裂液使用时耐温性可达90℃以上,耐剪切时间超过2h．     

压裂基液配制及再生工艺系统的研制与应用

对压裂施工剩余压裂基液回收再利用的可行性进行了现场实验研究,对其结果进行了分析,找到了不同黏度的压裂基液（清水以黏度为1mPa．s计）相混合,其混匀后的黏度的计算方法。该技术全年共创116．17万元的经济效益。回收再利用的压裂基液投人现场压裂施工应用后,效果显著,达到了对油层改造的目的。     

用于压裂液的胶囊破胶剂性能评价

胶囊破胶剂是近年来发展起来的一种新型破胶技术，它是以一种或多种常用的破胶剂为囊心，表面裹上一层防水的囊衣材料而形成的微小胶囊，具有延缓释放破胶剂的特点，在压裂作业中可高浓度使用而不影响其它流变性能，简述了胶囊破剂技术的现状，类别，特点，并选用国内外的部分胶囊破胶剂样品进行了室内性能评价实验。     

缔合型超高温海水基压裂液的性能研究

以含有疏水基团的耐温抗盐稠化剂为主剂,以离子型表面活性剂为交联剂,加入复配高温稳定剂和高效螯合剂,形成一套耐温180 ℃的缔合型超高温海水基压裂液。该压裂液通过稠化剂和交联剂分子链上的疏水基团间的物理缔合作用形成高强度的网络结构,增强其黏弹性,并以弹性为主导;在180 ℃、170 s-1下剪切90 min黏度保持30 mPa•s以上,具有良好的静态悬砂性和造壁性;破胶液黏度3.3 mPa•s,残渣质量浓度45 mg/L,岩心渗透率损害率小于10%。该海水基压裂液满足海上超高温深部储层压裂施工的要求。