高温酸化杂化胶凝剂的研制与性能评价

酸化是油气增产作业中的重要措施,但在高温强酸环境中,常规酸化胶凝剂的功能基团作用有限,且加量大,残酸不易处理,抗高温能力不足。针对以上问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体和烯基聚倍半硅氧烷分子纳米粒子为原料,利用疏水缔合作用和纳米粒子强化作用,采用乳液聚合方法制备了胶凝酸用抗高温杂化胶凝剂。考察了疏水单体和纳米粒子加量对胶凝剂表观黏度的影响,采用傅里叶变换红外光谱仪和同步热分析仪对胶凝剂的结构进行了表征,并对其酸溶时间、抗高温性能、缓速性能和残酸黏度进行了综合评价。结果表明,最佳合成条件为：疏水单体的物质的量分数为0.75%,烯基聚倍半硅氧烷的质量分数为1.0%。该杂化胶凝剂加量低,易溶于酸液,具有较好的缓速性能,增黏效果突出。在170 s^-1的剪切速率下,将2.0%的胶凝剂溶于20%的盐酸中,常温下酸液的表观黏度可达到51 mPa·s,在180℃下胶凝酸液的表观黏度仍高于15 m Pa·s,具有良好的抗温性能。利用过氧化氢和过硫酸铵复合破胶后,胶凝酸液的残酸黏度仅为4.5mPa·s,便于返排。该胶凝剂可应用于抗高温的胶凝酸...     

两性离子型酸液稠化剂研究

以丙烯酰胺(AM)为主单体,阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和阴离子单体2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)为辅进行三元共聚制得一种酸液稠化剂。将2.5%稠化剂溶于15%的盐酸中,发现其溶解性能好,并且在90℃条件下,其热稳定性在60%以上;当体系温度在90℃以下时,稠化剂的表观粘度大于20mPa.s;随着温度升高,稠化剂的粘度下降幅度明显小于PAM,并且其剪切稳定性能达80%以上,明显好于PAM;通过缓速实验发现其缓速性能良好,能有效提高酸化效果。图4表1参3     

酸液稠化剂TT-1的性能研究

以丙烯酰胺、丙基氯化铵、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酸为单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂,在45℃,单体总浓度为25%,引发剂加量为单体质量0.12%和氮气保护条件下,用水溶液聚合方法制备了一种酸液稠化剂TT-1并对其性能进行了评价,结果表明TT-1的酸溶性好,酸溶时间约为22 min;增黏能力强,60℃时2.5%的TT-1可使酸液黏度在40 mPa·s以上,剪切稳定性好,在170 s-1剪切速率下表现出了较强的抗剪切稀释能力;在NaCl和CaCl2总浓度为10%条件下表现出良好的抗盐性能,与常用酸液添加剂的配伍性好.     

高温延迟交联型交联酸研究

以氧氯化锆、乳酸及木糖醇等原料制备了一种延缓交联的交联剂——有机锆交联剂ECA-1,将有机锆交联剂ECA-1加入到稠化剂ECA-180配制的稠化酸中得到一种高温延迟交联型交联酸,考察了交联剂反应条件、交联剂和稠化剂浓度对交联酸性能的影响,评价了交联酸的高温流变性能。实验发现,当物料配比为氧氯化锆∶乳酸∶木糖醇=1∶1.25∶0.020 8(质量比),反应温度为50~55℃,反应时间为4 h时交联酸具有较好的耐温抗剪切性能,调节交联剂和稠化剂加量可改变酸液的延缓交联时间。     

苏里格气田东区碳酸盐岩储层酸压用单剂稠化酸

为了解决鄂尔多斯盆地苏里格气田东区下古生界碳酸盐岩储层进行酸压改造所用的稠化酸配制流程复杂、无法连续混配的问题,研发了一种多功能酰胺类稠化剂(GA),将其加入浓度为20%的盐酸溶液,搅拌后得到稠化酸(GAS);然后,通过室内实验评价不同GA加量下GAS的黏度、缓蚀性能、缓速性能、耐温抗剪切性、GAS对岩心的改造能力、铁离子稳定性、GAS破胶性能和残渣含量;在此基础上,利用GA加量为3%和6%的GAS酸液在苏里格气田东区碳酸盐岩储层进行了酸压改造试验。研究结果表明:①GA稠化剂在盐酸溶液中能快速溶解,为稠化酸的连续混配提供了前提条件;②GAS酸液的黏度远高于常规稠化酸,且GAS酸液具有良好的缓蚀性能、缓速性能、耐温抗剪切性和对岩心的改造能力,同时GAS酸液破胶速度快、残渣含量少,铁离子稳定性好;③GAS酸液在配制过程中只在基础酸液中加入一种添加剂GA,简化了稠化酸酸液配制流程,实现了现场酸液连续混配,解决了配置常规稠化酸需要加入多种添加剂所导致的配置流程复杂、施工效率低的难题;④GA加量为3%和6%的GAS酸液在苏里格气田东区碳酸盐岩储层进行酸压改造试验,现场酸压15井次,成功率达86.7%,在储层物性稍逊的情况下,试验井采用GAS酸液进行酸压后测试的天然气无阻流量高于酸压采用常规稠化酸的对比井。结论认为,GAS酸液对碳酸盐岩储层的改造效果更好。     

耐高温酸液稠化剂的合成与性能评价

为了构造可长期适用于深穿透酸压工艺的稠化酸体系,以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺基-2 甲基丙磺酸（AMPS）为原料,以及是否引入疏水单体AT100,分别制备了阴离子稠化剂PAP-1和疏水缔合稠化剂 PAP-2,考察了各反应条件对稠化剂性能的影响,并使用黏度计和高温流变仪对最佳反应条件下制备的稠化剂进 行了性能研究。确定了稠化剂PAP-1的最佳合成条件为：AM、AA和AMPS物质的量之比为90∶9∶1,引发剂占单 体总质量的0.03%,单体质量分数为25%,反应温度为55℃;稠化剂PAP-2最佳合成条件除疏水单体占其余单体 物质的量0.2%,其余与稠化剂PAP-1的一致。研究结果表明：常温下,0.8%稠化剂PAP-1和PAP-2在20%盐酸中 的酸溶时间分别为20、50min,酸液黏度分别39和54mPa·s,且与其余添加剂配伍性好。质量分数为0.8%的稠 化剂PAP-1和PAP-2与添加剂复配后,在160℃、170 s^-1下酸液黏度分别为10、31 mPa·s,黏度保留率分别为 25.6%和57.4%。相比于稠化剂PAP-1,稠化剂PAP-2具有更优异的增黏耐温性能。因此,稠化剂PAP-2完全满足 酸化压裂现场要求,在深井及超深井中有着良好的应用前景。     

速溶型智能转向酸的开发与应用

为解决长庆油田酸化液添加剂种类多、无法“在线即时”混配的难题,以油酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺等为原料制得两种两性表面活性剂(CQYS-1、CQYS-2),并与多烷基吡啶季铵盐缓蚀剂复配形成酸液稠化剂。以该复合型稠化剂作为酸液的唯一添加剂,按2.2%~2.6%的加量加入15%HCl中配制成转向酸。对稠化剂配方进行了优选,研究了转向酸的各项性能,并在长庆油田苏里格气田进行了现场应用。结果表明,稠化剂中CQYS-1、CQYS-2、缓蚀剂的最佳质量比为67.2∶12.8∶20。稠化剂遇水快速分散(溶解)、遇酸立即起黏,在2~30℃下的起黏速率大于95%。转向酸的耐温耐剪切性较好。在盐酸加量为15%时,转向酸黏度约为60 mPa·s。随着酸岩反应的进行,盐酸质量分数降至8%~10%时的黏度可达110 mPa·s,当盐酸质量分数小于6%时转向酸黏度降至5 mPa·s以下,实现了转向酸的智能转向和智能破胶,转向酸驱替后岩心渗透率明显增大。在长庆油田苏里格气田成功施工15井次,配液实现了“即时在线”的连续混配模式,转向作用明显,效果良好。     

新型酸液稠化剂的研制和评价

酸化处理是油气井增产增注的重要措施,而其中稠化剂是酸液中重要的酸液添加剂。以二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺和2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸单体为原料,利用反相乳液聚合,合成了酸液稠化剂SC-1。实验结果表明：SC-1分子量高,增黏能力强,易溶于水和酸溶液,受剪切影响较小;SC-1的缓速性能优良,具有良好的热稳定性、剪切稳定性、抗盐能力和化学相容性;SC-1在酸液中具有较好的增黏性能,用它配制的稠化酸增稠效果好,在低于75℃的井下SC-1用量为2.5%即可达到要求,在高温下用量适当加大。     

高温深部碳酸盐岩储层酸化压裂用交联酸体系制备及性能

常规酸液体系不适用于高温（＞140℃）深部碳酸盐岩储层酸化压裂改造。为了获得耐温性能优良的酸液体系, 按质量比 12∶15∶30∶15∶0.125将氧氯化锆、 水、 异丙醇、 乳酸和木糖醇混合后在 50数 55℃条件下反应 3数 4h 合成了耐温有机锆交联剂 ECA-1, 优选出了酸化压裂用稠化剂 EVA-180, 确定了交联酸体系最佳配方： 20%HCl+0.8%～ 1.2% 稠化剂 EVA-180+3.0%～ 5.0% 交联剂 ECA-1+0.03%破胶剂 EBA, 研究了该交联酸体系的高温流变性能、 缓速性能、 破胶性能及体系微观结构。结果表明, 该交联酸体系的耐温抗剪切性能良好, 成胶强度＞0.06 MPa, 140℃、 170 s^-1条件下剪切 1 h后的黏度在 100 mPa·s左右; 与大理石反应 10 h后溶蚀率为 60%, 具有良好的缓速性能, 可实现深部酸化。此外, 该交联酸体系破胶彻底, 无残渣, 破胶液黏度为 3 mPa·s, 易于返排。微观结构分析表明, 有机锆的加入使稠化酸形成了具有错综致密网状结构的交联酸, 从而提高了交联酸体系的耐温抗剪切性能和缓速性能。图8表3参17     

一种疏水缔合物压裂液稠化剂的室内研究

通过研究疏水基团对稠化剂的影响以及分析稠化剂对压裂液性能影响的机理,研究了一种疏水缔合物压裂液稠化剂.传统的聚合物压裂液具有不抗剪切性,而在稠化剂中引入疏水单体,由它形成的聚合物压裂液能在分子间产生具有一定强度但又可逆的物理缔合,形成三维网状结构,表现出较好的抗剪切性能.本研究利用丙烯酰胺、疏水单体N-烷基丙烯酰胺和N-乙烯吡咯环酮合成一种压裂液稠化剂.丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺和N-乙烯吡咯环酮配比为(5～8):0.5:2,恒温40℃～60℃,pH值=7,反应6～8 h,引发剂配比:过硫酸铵:亚硫酸氢钠为1:2,加量为0.2%(w),单体总浓度为20%～30%.并对合成的稠化剂进行了综合性能的评价.