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。     

考虑渗吸和驱替的致密油藏体积改造实验及多尺度模拟

矿场试验表明,压裂后不立即放喷,依靠焖井过程的驱替和渗吸可置换小孔隙内的原油,提高原油采出程度。为探索该过程机理,进行了实验和模拟研究。首先,带压渗吸实验,模拟裂缝壁面在驱替压差和毛管力共同作用下的渗吸行为,无因次时间中加入驱替项（Δp）,对实验结果进行归一化处理;其次,建立基于CT 扫描的孔隙尺度模型,通过致密岩心采收率拟合, 获得驱替、渗吸的相渗和毛管压力;最后,在油藏尺度,分别赋予基质和裂缝不同的相渗和毛管压力,模拟矿场实际油水流动。结果表明:带压渗吸采收率明显高于自发渗吸采收率,提高幅度10%~15%;无因次时间中加入驱替项,可对实验结果进行较好的归一化;调整微观孔隙结构如孔道/ 喉道半径、孔喉比、配位数等参数可以实现渗吸采收率的拟合;油藏尺度对基质/ 裂缝以及渗吸/ 驱替的划分,可准确反映开采初期含水率变化。     

煤系烃源岩凝析气藏改造技术研究与应用

针对煤系烃源成藏的H凹陷凝析气藏部分储层与邻近煤层之间的隔层应力差较小、裂缝高度不易控制的改造难点,通过理论研究制定了用线性胶携带多级支撑剂段塞控制裂缝高度的工艺方法,改变以往采用下沉剂控制裂缝向下延伸的控缝高的技术思路。针对储层泥质含量较高易伤害的特点,优选了低浓度羧甲基羟丙基瓜胶压裂液体系,并在前置液阶段混5%~10%柴油进行乳化降滤,降低储层伤害。通过改变工艺措施和工作液方案,确保了加砂压裂施工成功率和压后效果。在H10井进行了先导性试验,分压3层,采用三级段塞加砂,单层最大加入20~40目陶粒支撑剂35 m3,砂浓度最高570 kg/m3（砂比35%）,平均砂浓度478 kg/m3（砂比27.5%）。3层压前无产量,压后返排率48%,合层试气求产日产天然气4×104 m3,凝析油0.4 t/d。井温测试和模拟分析表明,缝高、滤失和多裂缝均得到了有效控制。该井加砂压裂改造先导性试验的成功实施,为同类储层改造提供了借鉴。     

有机锆交联AM/DMAM/AMPS三元聚合物流变动力学

以乳酸/丙三醇有机锆为交联剂,聚合物[一种耐高温的丙烯酰胺(AM)/N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)三元聚合物]为稠化剂,获得了耐高温聚合物凝胶.研究了聚合物凝胶的流变学特性(黏弹性、触变性)及其交联流变动力学,获得了聚合物交联过程中黏度、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,交联聚合物凝胶具有明显的黏弹性和触变性;在180℃、170 s^-1下剪切120 min后,黏度达176.8 mPa·s,获得了耐高温达180℃的凝胶;一级交联流变动力学模型可拟合聚合物的交联流变动力学过程,拟合的模型参数物理意义明确合理.     

提高砂岩储层人工裂缝复杂度的压裂技术及其应用

提高裂缝复杂度是提高储层改造体积的重要组成部分。为明确砂岩储层复杂裂缝形成的控制因素及实现方法,在物理模拟实验结果的基础上,建立了天然裂缝储层形成复杂裂缝的数学模型,采用数值模拟方法研究了应力场,提出并试验了多种施工工艺。研究结果显示砂岩储层形成复杂裂缝的必要条件包括改变应力场、发育天然裂缝或提高缝内净压力。其中天然裂缝是砂岩储层能否形成复杂裂缝最重要的因素,储层最大最小主应力差越大,天然裂缝与人工裂缝夹角越大,形成复杂裂缝所需缝内压力越大;多缝应力干扰可有效改变应力场。现场监测及压后分析证实试验井形成了复杂裂缝。该技术为低渗尤其是致密砂岩油气藏的经济开发提供了有效手段。     

非常规致密油气开发的水平井钻完井与改造最优化设计

分析以往常规水平井工程设计中先钻井、再完井、后储层改造工序对非常规储层高效开发的局限性,建立以油藏数值模拟和裂缝模拟为主,不考虑井筒等条件下致密油气体积改造最大化为核心的工程设计思路,内容包括：进行横向裂缝与纵向裂缝的井眼轨迹优化,研究表明对于非常规致密储层,横向裂缝比纵向裂缝产量可以 提高25％。得出非常规致密储层水平井轨迹应沿着最小水平主应力方向布置,这样压裂形成的裂缝为横切缝;为实现最大改造体积,建立油藏改造泄流体积最大化的设计施工参数,包括规模与排量等参数;根据确定的改造体积设计水平井完井及分段改造方案,给出了目前几种水平井分段工具的特点及适应条件,进行完井工具与分段改造优化。最终得出一套以储层体积改造为首,再钻井及完井分段工具设计的新方法,实现了工程技术的有机一体化,为非常规油气水平井体积改造后实现高效、经济开发提出新的手段。     

耐高温阳离子Gemini柴油微乳盐酸体系研究

为获得高温微乳酸并为油气藏深度酸化提供新材料,本文以阳离子Gemini表面活性剂——丙撑基双（十八烷基二甲基氯化铵）（18-3-18）为主表面活性剂,以正丁醇和正辛醇为辅助表面活性剂、柴油为油相、盐酸为酸相,通过复配制备了含Gemini耐温柴油微乳盐酸新体系,并考察了微乳盐酸的相行为、缓速反应及耐氯化钙能力。结果表明,在适当的条件下,阳离子Gemini18-3-18柴油微乳盐酸耐温可达100℃,缓速反应性能良好,耐氯化钙能力可达到120 g/L。并且证明了阳离子Gemini18-3-18与AEO9乳化的柴油微乳盐酸耐温性能良好,可在95℃下保持稳定,有利于丰富耐高温微乳盐酸新体系。     

低碳烃无水压裂液体系及流变特性研究

用五氧化二磷、磷酸三乙酯和醇反应制得淡黄色的低碳烃无水压裂液胶凝剂二烷基磷酸酯。首次对正己烷、正辛烷、煤油、柴油四种烃代替水作为基液形成的凝胶体系的基本性能（携砂性、耐温耐剪切性）以及流变特性（黏弹性、触变性、剪切变稀性）进行了研究。结果表明,以柴油为基液、络合铁为交联剂,胶凝剂质量分数为1%时的最佳交联比（基液与交联剂质量比）为100:1.0,此时的凝胶黏度为177.26 mPa·s。陶粒在正己烷、正辛烷、煤油、柴油四种压裂液凝胶中静置4 h后的下降距离分别为8.0、5.0、4.5和8.0 mm,凝胶携砂性能良好。在100℃、170 s^-1下剪切1.5 h,正己烷、正辛烷、煤油和柴油压裂液凝胶体系的保留黏度分别为16.9、229.5、293.6和324.3 mPa·s。随着基液碳链长度的增加,压裂液的耐温耐剪切性增强,弹性模量和触变环面积逐渐下降。四种凝胶体系在受剪切后均表现出剪切变稀特性,且随着基液碳链的增长,在相同剪切速率下,凝胶体系的黏度相对减小。不同烃基压裂液凝胶体系的流动曲线可用非线性共转Jeffreys本构方程进行表征,且模拟值与实验值吻合良好。     

低碳烃无水压裂液交联流变动力学研究

本文以双烷基磷酸酯作为胶凝剂,络合铁作为交联剂,对煤油基压裂液和柴油基压裂液交联过程流变学进行了研究,并建立了交联过程流变动力学模型,分别表征煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程。结果表明,可分别用二级和三级交联流变动力学模型描述煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程,模拟值与实验值吻合良好,模型参数具有明确的物理意义;模型的结构变化速率常数k随着胶凝剂浓度的提高而减小,最大弹性模量G'max随着胶凝剂浓度的提高而增大。     

一种页岩体积压裂复杂裂缝的量化表征

基于典型页岩压裂复杂裂缝分布形态,在考虑裂缝复杂程度、裂缝分布和裂缝对产量贡献的基础上,建立了复杂裂缝表征方法,提出了裂缝潜能指数的概念,作为定量对比复杂裂缝优劣的参数之一。使用上述裂缝表征方法计算裂缝在距离改造点不同位置处的分布密度,以判断裂缝系统的增产有效性。根据4种典型裂缝分布形态的表征结果,相对于裂缝分布曲线先缓慢上升后急剧增加的内疏外密裂缝系统,分布曲线先急剧增加后缓慢上升的内密外疏的裂缝增产效果更好。开展了页岩水力压裂物理模拟实验,进行了裂缝形态表征对比。结果表明,与高水平地应力差条件相比,低水平地应力差下形成的裂缝网络的潜能指数和单位复杂程度对应的潜能都明显较大,说明低水平地应力差下的裂缝网络具有较大的提高产量潜力。研究结果显示,建立的裂缝表征方法综合体现了裂缝复杂程度、裂缝分布特征和裂缝对产量的贡献,可用于评价和描述页岩压裂复杂裂缝的增产有效性。