耐高温阴离子表面活性剂压裂液的性能评价及现场应用

针对国内清洁压裂液耐温性能普遍较差的问题,研发了可耐130℃高温的阴离子型表面活性剂压裂液体系。确定了该130℃高温压裂液体系的最终配方为4.0%D2F-AS11+0.6%KOH+3%KCl+0.2%EDTA。通过室内实验,研究了该压裂液体系的流变性、悬砂性、破胶返排性能、对基质的伤害性以及对裂缝内支撑剂导流能力的影响,实验结果表明,该体系耐温耐剪切性能良好,130℃、170 s-1剪切60 min,黏度一直保持在50 m Pa·s左右;破胶简单,可以用烃类和地层水来破胶,且破胶速度快,破胶后无残渣;对储层的基质渗透率伤害仅为9.8%,对裂缝内支撑剂的导流能力几乎没有伤害。现场试验表明,该阴离子表面活性剂压裂液体系施工摩阻低,携砂能力强,施工最高砂比达到42%,返排率达到82%以上,有利于对深井的加砂压裂改造。     

特低渗透砂岩油藏压裂液损害实验评价

以镇泾油田长8组砂岩油层为研究对象,探讨了压裂液损害评价方法,并进行压裂液滤液对基块岩样渗透率损害率和压裂破胶液动态滤失对造缝岩样返排恢复率测定的压裂液动态损害实验;考察了压裂液与地层流体、工作液之间的配伍性,压裂液和原油的润湿性,测定了压裂液乳化率和残渣。压裂液原胶液组成为0.4%HPG(瓜尔胶)+0.4%AS-6(季铵盐类黏土稳定剂)+0.3%CX-307(阴离子型破乳助排剂)+0.1%HCHO(杀茵剂)。实验结果表明,原油与破胶液按3:1、3:2、1:1体积比混合后的乳化率均在60%以上,而破乳率仅为12.00%～23.77%。压裂液残渣含量平均为703 mg/L,易阻塞储层渗流通道。裂缝岩样经压裂液驱替后的返排恢复率为1.48%～85.83%;当裂缝充填支撑剂后的返排恢复率为0.02%～42.9%,较单纯裂缝岩样低。基块岩样压裂液乳化损害程度强,平均损害率为89.83%;残渣液损害程度强,平均损害率为73.71%;压裂液滤液损害程度中等偏弱,平均损害率为44.85%。压裂液产生的润湿反转使岩石由水湿转化为油湿。固相侵入、碱敏、润湿反转是储层损害的主要因素。固相侵入的损害率为28.86%,润湿性相关的损害率为44.98%,基块岩样碱敏损害率26.38%、裂缝岩样为32.18%。建议采用清洁压裂降低残渣损害、选用合适的表面活性荆提高返排率,为该油田储层保护和有效开发提供支持。     

压裂液返排率的理论计算

压裂液返排率是评价压裂效果的一个重要参数,而返排率的求取往往是压裂施工结束后现场液体收集得到,缺乏相关理论模型进行预测。为了丰富压裂设计及评价理论体系,从压裂液返排机理出发,考虑裂缝闭合前后压裂液返排不同的返排过程,根据物质平衡原理、岩石力学和渗流力学,建立了返排率计算的数学模型,分析了地层渗透率、孔隙度、裂缝导流能力、破胶压裂液黏度对返排率的影响,计算结果表明,地层孔隙度对压裂液返排率影响较小,破胶压裂液黏度、裂缝导流能力、地层渗透率对返排率影响较大,提高破胶压裂液黏度和裂缝导流能力对于返排率的提高有重要的意义。     

基于有限元模拟的支撑剂回流规律

水力压裂是常用的增产措施之一,在相同地层和裂缝尺寸条件下,裂缝内支撑剂的数量和分布会改变裂缝的导流能力,进而影响油井产量。目前关于支撑剂在裂缝中的分布以及压裂后返排过程中支撑剂在裂缝中的流动规律的研究较少,通过COMSOL软件模拟支撑剂在裂缝中的流动规律,分析了不同因素对裂缝内支撑剂数量的影响。模拟结果表明,影响支撑剂滞留最主要的因素是压裂返排液的流速和压裂液破胶后的黏度,通过调节返排参数可以抑制支撑剂回流。建议压裂施工中将返排液黏度控制在20 mPa·s以下,裂缝中压裂液的流速小于240 m~3/d.     

对压裂后不破胶井产量效果的分析与认识

为保证压裂作业的高返排率,通常要求压裂液在返出地面时完全破胶。但统计分析中原油田3口不完全破胶返排井的压后生产数据发现,压后单井日产液量和产油量反而高于同区块的平均水平。分析取作业前15天的稳定产液／油量的平均值作为压前产量,压完开井10日后15天的平均值作为压后数据,并校正到每立方米支撑剂增产量。作者认为,以往对压裂液返排中的粘度控制认识存在误区,建议加强实验研究,优化压裂液的返排粘度,提高裂缝净化效果。     

FTG压裂裂缝处理液的研制与应用

针对中原油田中原油田压裂伤害的问题,介绍了压裂裂缝处理液FTG的室内研究及现场应用情况.FTG由压裂残渣处理剂FFA和支撑剂破碎细粒处理剂FFB组成.该处理液中FFA的残渣分解率大于95%,FFB对溶蚀破碎支撑剂效果明显,并且该处理液不腐蚀纲材,与地层配伍性良好.压裂裂缝处理剂FFA和FFB能够解除支撑裂缝的堵塞,恢复裂缝导流能力,从而提高油井产能;压裂裂缝改善技术对于因压裂污染伤害而导致产量降低的油井,能够增加油井产能,延长措施有效期,从而提高压裂措施有效率.压裂裂缝处理液FTG技术在中原油田的文留油田和文南油田累计施工47井次,措施有效率达95%,平均单井增液率为30%,平均单井措施有效期大于194d.     

清洁压裂液压裂工艺技术在桐西地区储层压裂改造中的应用

桐西地区储层属于中孔低渗储层，前期压裂所用压裂液的残渣含量较高，破胶液与原油存在乳化现象，对储层造成二次伤害大。岩石力学和支撑剂嵌入试验表明，桐西地区总体岩石塑性较强，支撑剂嵌入严重，导致裂缝导流能力损失大。为了进一步提高该地区的压裂改造增油效果，采用了清洁压裂液压裂工艺技术，该压裂液体系返排率高、残渣含量少、防膨效果好，有利于减少裂缝导流能力损失。2006年该技术现场应用9口井，全部自喷投产，取得了显著的增油效果，为桐西地区今后压裂改造提供了技术支撑。     

无残渣压裂液的研制与应用

聚合物压裂液残留物对压裂裂缝支撑带和地层渗透率造成难以恢复的伤害,严重影响了压裂改造效果。研制开发出了无残渣压裂液,该体系无聚合物,是一种粘弹性表面活性剂压裂液,由羧酸衍生物(NRF01a)组成。在盐水中,表面活性剂形成可变形的棒状或球状胶束,使溶液具有粘弹性,该液体遇水或碳氢化合物自动破胶,无残留物。通过评价该压裂液的流变性、破胶性能、伤害率和防膨性能得知,无残渣压裂液对裂缝支撑带的伤害率为6.9%,对储层基质的伤害率平均为19.4%;适用于110℃以下油气藏的压裂改造。现场试验表明,无残渣压裂液压裂后8d开始返排,返排率高达94.1%,返排液粘度为1.5mPa·s,表面张力为26.5mN/m,说明采用无残渣压裂液压裂,能更有效地启动油藏,并取得显著的增产效果。无残渣压裂液不污染环境,现场配制工艺简便。     

深层低渗透储层压裂裂缝处理技术

针对水力压裂时造成储层伤害、支撑裂缝导流能力低、人工裂缝壁面渗透率低等问题,考虑了黏性流体、压裂液残渣及滤饼的影响,对支撑裂缝的伤害进行了定量试验评价,研制出一种压后裂缝处理剂.室内实验表明,该裂缝处理剂能有效提高支撑裂缝的导流能力.在中原油田23口井的现场试验,说明裂缝处理技术能明显提高返排率,提高低渗透储层的压裂效果.     

江苏油田水力压裂裂缝导流能力提高方法实验研究

裂缝导流能力是影响水力压裂改造效果的重要因素。目前,胍胶压裂液得到广泛应用,但其中含有的水不溶物以及破胶后形成的残渣会对裂缝导流能力造成一定伤害,从而降低压后增产效果。本文针对江苏油田压裂现状,研究了胍胶压裂液对裂缝导流能力的伤害程度,分析了压裂液对裂缝伤害的机理,提出了裂缝导流能力的提高方法。研究表明稠化剂浓度、支撑剂铺置方式的优化以及羧甲基胍胶压裂液、生物酶破胶剂的应用,可以有效降低胍胶压裂液对裂缝导流能力的伤害。研究结果对压裂液的优选、压裂设计方案的优化具有指导意义。     

有机硼交联压裂液在高温深井中的应用

针对胜利油田大北52断块深井高温油藏特点和压裂工艺要求,分析了压裂液选择的依据,筛选出了适合该油藏特征的有机硼交联压裂液体系。重点讨论了压裂液流变试验条件的选择、降阻性能、携砂能力和保护储层技术。室内试验和现场应用表明,该有机硼压裂液具有延迟交联、摩阻低、良好的耐温耐剪切性能、携砂能力强、易破胶、储层伤害小等优点,满足了深井高温压裂工艺的需要。     

香豆胶水基压裂液研究与应用

介绍了香豆胶化学组成和分子结构、香豆胶稠化剂主要性能、香豆胶压裂液组成和主要特性以及香豆胶压裂液在高温、超深井的现场应用情况.室内研究和现场应用表明,香豆胶性能优异、水不溶物低、增粘能力强、易交联、成本低,形成的水基冻胶粘度高、摩阻低、残渣少,可满足高温、深井油藏和复杂压裂工艺的要求。     

硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液的综合性能

评价了有机硼交联的羟丙基瓜尔胶压裂液体系的延迟交联特性、耐温性、耐剪切性、流变性、粘弹性、破胶特性、滤失性能、残渣含量及对地层的伤害。该压裂液体系具有可控制的延迟交联作用、良好的耐高温和剪切恢复特性、快速破胶、助排能力和携砂能力强、储层伤害小等特点,可满足低、中、高温油气藏压裂的需要,能取得良好的施工和增产效果。     

压裂用有机硼络合交联剂

提出了一种用于改善硼冻胶压裂液性能的有机硼交联新体系。分析了有机硼冻胶压裂液交联机理,研完了溶液pH值对其延迟交联作用的影响。室内研完结果表明,BCL—61有机硼新型压裂液具有良好的综合性能,在控制交联速度、耐温、抗剪切及滤失性能诸方面,均比无机硼体系优越;比有机钛、有机锆及其它有机硼压裂液,在延迟交联、破胶性能及残渣含量等方面,也具有更好的优势。     

水基植物胶压裂液用交联剂类型及性能

介绍了水基植物胶压裂液所用各种交联剂的交联机理,评价了交联剂的耐温性、抗剪切性、延迟交联特性、滤失性、破胶化水性能及岩心渗透率伤害性。不同类型的交联剂适用于不同温度、不同条件的油藏。有机硼和有机硼锆交联剂在高温地层中应用性能优于硼砂和有机过渡金属交联剂。     

小眼井压裂液的延迟交联技术

根据小眼井的特点和技术要求,研制了可控制交联时间的延迟交联剂DCL-KB,该剂是硼与特殊的配位络合体在常温下合成的,比普通硼砂分子大得多的络合物。对DCL-KB的耐温性、剪切恢复性、破胶性、携砂等性能进行了评价。结果表明,DCL_KB交联剂耐温耐剪切性能好,调节加量和胶液的pH值,可改变延迟交联时间。以DCL-KB为主剂的压裂液耐温耐剪切性能好、滤失量小、破胶快速彻底,而且具有良好剪切恢复能力,可满足小眼井压裂的需要。     

硼冻胶压裂液粘弹性影响因素

测定了硼冻胶压裂液的储存模数Ｇ和损耗模数Ｇ，考察了稠化剂和交联剂类型，ｐＨ值及温度对硼冻胶压裂液粘膜性的影响，并用正交试验设计方法对影响因素的作用大小进行了分析。结果表明Ｇ的影响因素由大到小的顺序为：交联剂类型，ｐＨ值，稠化剂类型，Ｇ的影响因素由大到小的顺序为，交联剂类型，稠化剂类型，ｐＨ值。     

适用于强水敏性地层的柴油冻胶压裂液

介绍了一种适用于强水敏性地层的新型柴油冻胶压裂液体系。该体系以新合成的磷酸酯作稠化剂、含活性剂的铝盐作交联剂,以醋酸钠作破胶剂,分析了该柴油冻胶压裂液砷交联机理。研究了柴油冻胶压裂液的交联能力、耐温能力、耐温耐剪切性、破胶性、滤失性等性能。实验结果表明,该柴油冻胶压裂液适用于强水敏油气层、低压低渗透油气藏。     

压裂液优化设计与应用技术

压裂开发和区块整体压裂要求压裂液在低成本投入下,既能满足油藏特点和工艺技术要求,又能最大限度地减少压裂液对支撑裂缝导流能力的影响。介绍了压裂液优化设计技术,即压裂液及其添加剂优选、压裂过程的温度场计算、压裂液植物胶分散水合及充分增粘、压裂液变组分配方性能优化等。该技术是将同一口井的压裂液根据需要设计成不同阶段、不同组分,精确控制各种添加剂的加入使压裂液性能达到优化。室内实验结果表明,相同条件的压裂液,常规使用和按压裂液优化设计变化组分使用岩心的动态滤失伤害可由40％降到14％。该项技术在吐哈鄯善油田整体重复压裂中应用成功,效益显著。     

XGM压裂液改善注水量的研究

针对塔里木超深油藏和压裂增注施工的特点,研究和选定了以香豆胶XD稠化剂、GCL锆硼复合交联剂、MS-5降滤失剂为主要添加剂的XGM压裂液。室内试验结果表明,XGM压裂液具有摩阻低、延迟交联、易破胶、热稳定性及耐剪切性强等特点。超深注水井压裂施工表明,该压裂液改善了注水量,且成本低,便于推广。