封端型阳离子水性聚氨酯纸张增强剂的制备与应用

通过预聚体分散法制备出封闭交联型阳离子聚氨酯(CBPU)纸张增强剂。探讨了CBPU封闭率、添加量对纸张力学性能的影响,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、动态激光光散射(DLS)和扫描电子显微镜(SEM)对CBPU的分子结构、乳液粒径及纸张表面形貌进行了表征。结果表明,增加CBPU封闭率和添加量,能明显提高纸张的强度指标,尤其是湿抗张指数与湿强度。较佳CBPU封闭率与乳液添加量分别为10%及5%(占绝干浆量),此时纸张湿强度可达30·32%。产物分子结构中出现了叔胺基、咪唑环和氨基甲酸酯结构。乳液粒径随着封闭率的增加而增大。电子扫描观察可以看出,经聚氨酯处理后纸页纤维间出现较多丝状与薄膜状物质,从而增强了纤维间的连接。     

混合压裂在苏里格致密气藏水平井的应用

苏里格致密砂岩气资源量巨大,压裂水平井是重要的开采手段之一。常规水力压裂形成的高导流短裂缝对于致密砂岩储层或低渗砂岩储层Ⅲ,Ⅳ类井增产效果较差,另外,高黏度交联冻胶压裂液对储层伤害较大。通过借鉴混合压裂工艺在国外致密气田的成功案例,结合苏里格致密砂岩气藏的地质特征,使用StimPlan软件模拟常规压裂和混合压裂裂缝形态,并借助井下微地震监测结果,分析了2种压裂工艺井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。最后,通过苏里格东区致密气藏60余口水平井的试气和生产产量对比,得知混合压裂比常规压裂增产效果明显,且降低了施工成本。混合压裂工艺由于"低伤害、控缝高、造缝长、低成本"等特点,是苏里格致密砂岩气藏开发中的有效增产手段之一。     

苏里格气田致密砂岩气藏多层分压开采面临的难题及对策

鄂尔多斯盆地苏里格气田发育二叠系山西组、石盒子组等多套含气层系,具有"一井多层、单层低产、横向非均质性强、渗透率低、压力低、丰度低"等特征,是典型的致密砂岩气藏。虽然历经多年的勘探开发,对该气田的地质认识不断深化,工艺技术创新发展和技术思路不断完善推动了该气田的规模上产,但随着勘探开发工作的持续推进,储层条件更加复杂,对多层分压开采技术提效降本提出了新的挑战。为此,在回顾总结苏里格气田多层连续分压开采技术发展历程的基础上,首先分析总结了攻关取得的认识与启示,认为目前已形成的机械封隔器分压和套管滑套分压两套主体分压技术是经济有效开发该气田的关键技术,压裂作业效率提高1倍以上,应用效果良好。进而把该气田开发面临的技术挑战归纳为"多层动用不充分、钻采工艺不满足气井全生命周期效益开发需要、分压工艺难以兼顾上古生界与下古生界气藏叠合开发需要"。最后结合苏里格气田的开发形势,探讨了解决上述难题的对策以及气藏多层分压开采技术的发展方向:①加强与井网匹配研究,提高储量动用程度及最终采收率;②优选改造层位,优化分压技术,提升多层动用开发效益;③系统优化钻采工艺技术,建立全生命周期小井眼提效降本新模式;④攻关适应于上、下古生界储层分压合求技术,以满足上、下古生界气藏叠合开发的需求。     

苏里格气田压裂返排液回收处理方法

为了实现气田高效经济开发,对鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗透致密砂岩气藏采用了集群化布井和工厂化压裂技术,但井组集中压裂会导致作业现场短期内排液量急剧增加,环境保护形势严峻。为此,针对该气田压裂试气作业的特点,并结合其地形地貌特征等因素,研究形成了适合于苏里格气田的压裂返排液回收处理方法：①就井间压裂液回收再利用方面,形成了以多效表面活性聚合物可回收压裂液体系为核心的高效井间压裂返排液回收再利用技术,解决了常规胍胶压裂液体系处理效率低的难题;②针对井场末端液体回收处理难题,形成了以“混凝沉淀、过滤杀菌、污泥脱水”为主体的压裂返排液精细回收处理技术。该压裂返排液回收处理方法提高了现场水资源的利用率,并缓解了作业环保压力。2014年现场试验10个井组62口井,累计回收处理返排液32 980 m³,其中实现重复利用17 160 m³,回收再利用率超过70%,取得了显著的社会经济效益。     

压裂过程中储层压力场变化对水力裂缝扩展的影响

非常规油气资源开发过程中,通过水力压裂形成复杂裂缝网络是实现高效开发的关键技术之一,压裂过程中储层压力场的变化对裂缝扩展具有重要影响。本文基于扩展有限元理论,建立耦合损伤-滤失-应力的水力压裂裂缝动态扩展模型,研究储层压力分布对同步压裂和顺序压裂过程中裂缝动态扩展、起裂压力和延伸压力影响,对比了不同储层压力增量条件下水力裂缝偏转程度和压力变化情况。研究结果表明:(1)压裂液滤失诱发的局部孔隙压力增加会引起储层压力场发生变化,使得水力裂缝在延伸过程中的偏转程度增加,同时水力裂缝的延伸压力和起裂压力也会增加,算例显示裂缝的起裂压力和延伸压力将分别增加27.49%和27.58%;(2)对比同步压裂和顺序压裂下裂缝扩展动态,发现采用顺序压裂时裂缝偏转程度更大,且裂缝延伸压力更高。研究成果可为致密砂岩储层的有效开发提供理论依据和技术支持。     

CO2破岩机理及压裂工艺技术研究

为了明确不同介质注入过程中有效应力的变化规律,揭示超临界CO₂压裂的起裂压力低、穿透距离远、裂缝密度广的力学机理,基于线弹性多孔介质模型,线性分解井筒平面各向应力,引入井筒增压速率,对孔隙压力与附加周向应力进行修正。结合长庆气田致密气特征,集CO₂破岩增压与滑溜水体积压裂双重优势,改进气藏地质储量容积差值法,优化CO₂注入量,根据井下压力计监测数据分析动态滤失平衡点,优化CO₂施工排量,研发防冻隔离液,开发单机组作业流程,攻关形成前置CO₂蓄能压裂技术。计算结果表明：液态CO₂压裂的起裂压力降低了69.2%,超临界CO₂压裂的起裂压力降低了75.5%。在鄂尔多斯盆地东部开展先导性试验6口井,一次喷通率100%,平均试气产量7.59万m³/d,为长庆气田探索出了新的技术增产途径。     

长庆气田套管滑套压裂技术的研究与应用

为提高多层系致密气藏单井产量,2009年开始长庆气田在国内率先开展了TAP分层压裂工艺试验,但受压裂工具及施工作业条件影响,施工成功率低,工艺稳定性较差。为提高该项工艺的稳定性和适应性,提出了有限级套管滑套设计思路,结合有限元数值模拟和大型物理模拟实验优化了滑套阀端口,实现了固井条件下非射孔诱导顺利起裂,同时研发配套了变径自锁复合胶塞和水溶性金属球等工具,形成了有限级套管滑套分层压裂工艺,现场试验24口井,实现了一次连续分压7层的突破,施工成功率90%,其中苏里格致密气试验区苏东X井试气绝对无阻流量8.80×104m3/d,投产32个月时日产气1.94×104m3,与邻井相比增产达到80%以上,为长庆气田致密储层实现体积压裂、提高单井产量提供了新的技术手段。     

天然多羟基化合物改性聚氨酯纳米水分散液的合成及膜性能表征

以葡萄糖(glucose)为交联扩链剂,采用预聚体分散法,制备了系列不同葡萄糖含量的改性聚氨酯纳米水分散液(GWPU)。研究了葡萄糖用量对GWPU乳液及膜性能的影响。采用FT-IR、DLLS、TEM、XRD、TGA、AFM、水接触角、力学性能测试等手段对聚合物乳液性能及膜结构进行了表征。结果表明,葡萄糖成功嵌入聚氨酯;乳液粒径随葡萄糖用量的增加而增大,分布均匀,呈圆球状;改性后聚氨酯热稳定性提高,为两步分解;葡萄糖的引入使得聚合物的硬段含量、薄膜的粗糙度增加,抗水性增强;改性后产物为非晶态聚合物,分子结构规整性较差但材料柔韧性较好;拉伸强度随葡萄糖用量的增加而增大,而断裂伸长率则降低;吸水率随着葡萄糖用量的增加而降低。当m(glucose)=4%时,拉伸强度、断裂伸长率、吸水率及水接触角分别为16.9MPa、276.5%、5.7%及97.5°。     

自交联型阳离子水性聚氨酯纸张增强剂的制备及其应用

通过预聚体分散法,以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为封闭剂,自制N-([1,1-二甲基-2-乙酰基)乙基]-β-二羟乙氨基丙酰胺(DDP)、异佛尔酮二异氰酸酯、聚己内酯二醇、MDEA、双酚A、ADH为基本原料制备出不同封闭率阳离子聚氨酯(CBPU)纸张增强剂。用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)分别对CBPU分子结构及纸张表面形貌进行表征,研究了封闭率对涂膜表面水接触角及乳液粒径的影响,并探讨了CBPU封闭率、添加量对纸张力学性能的影响。结果表明:产物分子结构中出现了叔胺基、Si-O-Si和氨基甲酸酯结构。扫描电镜表明,纸张经聚氨酯处理后,纸页纤维间出现较多丝状与薄膜状物质。封闭率的增加使得乳液粒径增大,涂膜耐水性得以改善。增加CBPU封闭率和添加量,能明显提高纸张的强度指标,最佳封闭率与乳液添加量分别为15%与5%(对绝干浆)。     

苏里格致密气水平井完井压裂技术对比研究

长庆苏里格气田是典型的致密砂岩气田,水平井开发技术从2008年以来通过技术攻关得到了一定规模的应用。早期受工艺技术限制的影响,现场主要应用的是裸眼完井不动管柱水力喷射分段压裂技术,后期为了提高致密气水平井单井产量,优化完井方式形成了固井完井桥射联作多簇射孔分段压裂技术,压裂增产效果提升显著。通过对2种完井方式的特点、应用情况进行对比分析,对近10年来的开发效果进行了定量评价,总结了苏里格致密气田水平井开发的经验,为气田后期开发及国内类似气藏开发提供依据。