二氧化碳压裂液增稠剂研究进展

传统水基压裂液易对储层造成水敏伤害,二氧化碳压裂液技术成为非常规油气开发研究的新方向。但是由于纯二氧化碳压裂液黏度较低,严重影响了其压裂效果,因此寻找合适的增稠剂来提高二氧化碳压裂液的黏度势在必行。通过文献调研,综述了表面活性剂、碳氢聚合物、含氟聚合物及硅氧烷聚合物4类二氧化碳增稠剂的结构特征和性能特点,并从增稠机理和增稠性能两方面概述了目前二氧化碳压裂液增稠剂的研究现状。最后总结了各类增稠剂的特点并对以后的研究方向提出了建议。     

清洁压裂液破胶液渗吸过程中油水两相的运移规律

目前针对清洁压裂液破胶液渗吸机制的研究主要聚焦于岩心宏观润湿性、油水界面张力及岩心尺度采收率，缺乏对于渗吸过程微纳米孔隙中油水两相运移规律直观而有效的认识。以清洁压裂液破胶液为实验流体，利用2.5维高仿真微观孔喉阵列模型，模拟清洁压裂液破胶液在毛管力渗吸作用下的油水两相动态分布规律。结果表明，清洁压裂液渗吸过程中润湿相毛管力（驱动力）与界面扩张、贾敏效应及黏性力损耗（阻力）存在多次动态平衡过程，油水两相运移形成“吸水-排油-吸水”交替的分阶段过程。当油相动用效率分别达到10.98%、19.09%与37.27%时，吸水与排油交替进行，产生类似“憋压”的效果。微纳米孔隙中油水两相运移规律对认识清洁压裂液的渗吸作用机制具有重要参考意义。     

纳米SiO2/SDS分散体系的稳定性及界面活性*

纳米颗粒/表面活性剂分散体系的稳定性是一个不容忽视的问题,为了使其在油田得到实际应用,应对分散体系的稳定性及界面活性进行研究。通过沉降实验、浊度及Zeta电位测定研究了离子组成、SiO_2的含量和pH值与纳米SiO_2/十二烷基硫酸钠(SDS)体系稳定性的关系,并研究了上述条件下纳米SiO_2对SDS降低油水界面张力的影响。研究结果表明,在NaCl盐水中,体系稳定性较好,纳米SiO_2的加入有助于SDS降低界面张力。模拟地层水中,纳米SiO_2含量的增加,二价Ca~(2+),Mg~(2+)离子的存在,均使体系稳定性变差。SDS降低界面张力的能力随着SiO_2含量的增加先增后减,界面张力在0.5%时达到最低。在酸性介质中,颗粒间水化作用的增强及SiO_2颗粒周围H+保护层的存在使模拟地层水中体系稳定性得到明显改善。在SiO_2质量分数大于0.5%时,更低的pH有利于提高体系降低界面张力的能力。图7表1参21     

自生长水凝胶粒子特性及裂缝调控作用机理

裂缝调控在低渗透/特低渗透油藏开发中能够有效提高裂缝周边基质原油的波及范围,为了实现"注得进、走得远、耐得住、长效适度调控",研发了自生长水凝胶粒子体系。基于贻贝仿生理念,引入类儿茶酚结构合成仿生功能聚合物,并与酚醛树脂交联制备本体水凝胶,其流变剪切弹性模量为5.5~5.6 Pa,高剪切应变破坏后弹性模量恢复率超过98%。粒径分布与扫描电镜分析结果表明,仿生功能聚合物制备的水凝胶粒子在模拟储层条件老化后能聚集自生长,中值粒径增大10~15倍,呈现出三维体型结构。通过建立原子力显微镜胶体探针纳米力学测量方法,定量表征水凝胶粒子间的作用力,粒子间静电斥力是自生长水凝胶粒子稳定分散的主要原因,随着液相矿化度升高静电力逐渐被屏蔽,粒子间的多重超分子引力占据主导,揭示了粒子间聚集生长的界面纳米力学机理。通过物理模拟结合扫描电镜实验探究了水凝胶粒子体系的注入性、流度调控效果及提高采收率潜力。结果表明,自生长水凝胶粒子体系易注入,远运移,在裂缝内粒子间能黏聚,与壁面黏附,在二次水驱中表现出更好的调控效果与更持久的耐冲刷能力,能有效动用裂缝周边基质的原油。     

新型喹啉季铵盐酸化缓蚀剂氯化苯甲酰甲基喹啉(PCQ)的合成及缓蚀性能

以氯化苄、2-氯代苯乙酮、喹啉为原料,通过季铵化反应合成了氯化苄基喹啉(BQC)以及新型的氯化苯甲酰甲基喹啉(PCQ)两种季铵盐型缓蚀剂,其中PCQ为首次合成。PCQ的制备条件为:以丙酮为溶剂,在75℃水浴条件下回流20 h,采用无水乙醇对产品进行重结晶。采用元素分析、核磁共振和红外光谱等手段对两种季铵盐产物的结构进行了表征,并在90℃、15%盐酸条件下通过静态失重法对两种季铵盐单独使用及分别与丙炔醇、碘化钾复配使用的缓蚀效果进行了对比评价。1. 00%添加量的BQC、PCQ对N80钢的缓蚀率分别为82. 17%、94. 25%; PCQ与丙炔醇的加量分别为0. 50%时的复配缓蚀体系可使N80钢的缓蚀率达到99. 88%。BQC与PCQ在N80钢表面的吸附行为均为自发的放热过程且均符合Langmuir吸附等温式。在90℃时,BQC和PCQ的吸附平衡常数kads分别为483. 10 L/mol和1 092. 75 L/mol,吸附吉布斯自由能分别为-30. 77 kJ/mol、-33. 24 kJ/mol,说明两种季铵盐在N80钢表面的吸附均以化学吸附为主。     

含油污泥调剖体系的制备及调剖性能评价

针对东风港油田含油污泥含油量较高且不具备除油除水设备条件的情况,直接对油泥混合物进行机械筛分研磨、乳化悬浮处理,以机械剪切法为主导制备了含油污泥调剖体系。优化了含油污泥调剖体系的使用条件,评价了其注入性能、封堵性能和调驱效果。结果表明,在含油污泥中加入配方为0.2%丙烯酸酯共聚物悬浮剂(SF)+0.2%三乙醇胺单硬脂酸酯乳化剂(FM-20)的调剖体系,常温和90℃下均可使悬浮时间大于10 h。在用机械剪切法制备含油污泥调剖体系时,适宜的条件为:含油污泥和水的质量比(固液比)4%~8%、剪切转速约6400 r/min、剪切时间约3 min。含油污泥调剖体系具有较好的注入性和封堵性。在单管填砂管中注入该体系后,不同渗透率填砂管的封堵率大于90%。经含油污泥调剖后,二次水驱的采出程度提高了25.01%。此方法操作简便、成本低、二次污染少,在含油污泥处理和资源化利用方面具有良好的应用前景。     

盐、温度和pH值对纳米SiO2/HPAM分散体系稳定性和流变性的影响

利用浊度法、纳米粒度及Zeta电位分析仪、流变仪研究了盐环境、温度和pH值对纳米SiO₂/部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)分散体系稳定性及流变性的影响。结果表明,金属阳离子(特别是二价阳离子)使SiO₂/HPAM聚集体粒径减小,分散体系的Zeta电位绝对值降低,导致稳定性下降。对比HPAM溶液,加入纳米SiO₂后,SiO₂/HPAM去离子水分散体系的黏度和储能模量降低,其盐水(地层水)分散体系的黏度和储能模量升高。随着SiO₂加入量增加,SiO₂/HPAM氯化钠盐水分散体系的流变性先升高后降低,其地层水分散体系的流变性持续增加。对于SiO₂/HPAM地层水分散体系,当SiO₂质量分数为0.5%时,温度升高则分散体系黏弹性降低;SiO₂质量分数为1.5%时,温度升高则分散体系黏弹性急剧增加。当体系的pH值变小时,则其Zeta电位绝对值和黏度降低,SiO₂/HPAM去离子水分散体系稳定性变差,而地层水分散体系稳定性改善。     

表面活性剂分散多壁碳纳米管机理及性能评价

十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、壬基酚醚璜基琥珀酸单酯二钠盐(HT A-103)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)分别与质量分数为0.1％的多壁碳纳米管(MWCNTs)复配,制备出4种表面活性剂-MWCNTs分散体系.利用UV-Vis光谱、Zeta电位及SEM对其分散性进行了评价,分析了各类表...     

亚硝酸钠与氯化铵体系的反应特征

针对油田常用的亚硝酸钠和氯化铵自生氮气体系，通过常压/高压产气实验探究了不同因素对产气性能的影响。研究结果表明：反应物摩尔浓度比为1：1时，反应物浓度、氢离子浓度及温度越高，反应速率及产气量越高，反应初始压力对体系产气量影响较小。自生氮气反应的生热能力随着反应物浓度、氢离子浓度和初始反应温度的增加而增加，反应体系的峰值温度也随之升高。NaNO₂和NH₄Cl体系的反应动力学方程为dc/dt=-7.103×10⁷c（H⁺）^{1.329 1}c₀^{2.094 9}e^{（-51.28/RT）}；NaNO₂和NH₄Cl混合反应中存在H₂N-NO和HN=NOH两种中间产物，NH₃与N₂O₃经S_N2亲核取代历程形成H₂N-NO的反应决定了反应速率，H₂N-NO转化得到的HN=NOH可自发分解生成最终产物N₂和H₂O。     

喹啉季铵盐二聚体吲哚嗪衍生物的合成与酸化缓蚀性能

开发新型、高效酸化缓蚀剂是油气井酸化技术的研究重点之一。氯化苄基喹啉（BQC）是一种常用的酸化缓蚀剂，其二聚体衍生物BQD具有更高效的缓蚀性能。而BQD实际上是由其前体物质BQC经分子间1，3-偶极环加成反应而得到的一种二聚体吲哚嗪衍生物。参照1，3-偶极环加成反应条件，分别由溴化苯甲酰甲基喹啉季铵盐（PaQBr）及溴化乙酸乙酯基喹啉季铵盐（EAQBr）成功地合成了溴化苯甲酰甲基喹啉二聚体吲哚嗪衍生物（Di-PaQBr）和溴化乙酸乙酯基喹啉二聚体吲哚嗪衍生物（Di-EAQBr），通过增强前体季铵盐中α-H的活性提高了衍生物的产率。采用高分辨质谱（HRMS）以及核磁共振（NMR）等技术确认了两种二聚体吲哚嗪衍生物的结构，并由此证实了由两分子喹啉季铵盐经1，3-偶极环加成反应得到二聚体吲哚嗪衍生物的反应机理。通过静态失重法对比考察了两种喹啉季铵盐与相应二聚体吲哚嗪衍生物的缓蚀性能。衍生物在90℃、15%盐酸中对N80钢的缓蚀性能均明显优于相应前体物喹啉季铵盐，说明当杂环碱季铵盐转化为其二聚体吲哚嗪衍生物后，缓蚀性能可得到显著提高。