多氨基硼交联剂的制备与性能评价

以多胺化合物和硼酸酯为原料,合成羟丙基胍胶压裂液用有机硼交联剂,通过在交联剂中引入多个含硼交联位点,达到降低压裂液体系中羟丙基胍胶的用量、提升压裂液体系耐温性能的目的。采用FTIR、1HNMR和11BNMR对不同交联剂的结构进行了表征,并分析了反应机理。考察了多胺化合物的种类(二乙烯三胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺-600)、反应物的配比、反应温度和反应时间对产物交联性能的影响,结果表明,当硼酸酯与多乙烯多胺的质量比为3∶2、反应时间为4h、反应温度为150℃时,可以制备性能最优的交联剂BNX-1。评价了BNX-1配制压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能和静态滤失性能。结果表明,以羟丙基胍胶质量分数0.35%、羟丙基胍胶溶液与BNX-1交联质量比100∶0.4配制的压裂液体系,在140℃、170s–1下剪切,120 min后黏度为122 mPa·s;以工业交联剂TCB-1作为对照(以羟丙基胍胶质量分数为0.5%、羟丙基胍胶溶液与TCB-1交联质量比为100∶0.5配制的压裂液体系),在同等条件下剪切,黏度为98 mPa·s。     

纳米二氧化硅改性有机硼交联剂的制备与性能评价

为重复利用有机硼交联剂制备的压裂液,将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅与乙二醇丁醇硼酸酯发生硼酰化反应,制得纳米二氧化硅有机硼交联剂(NSOBCL),对制备条件进行了优化,通过红外光谱仪表征了NSOBCL的结构,研究了NSOBCL和破胶液配制压裂液的耐温抗剪切性。结果表明,制备有机硼交联剂中间体时,N,N-二胺乙基丙酸甲酯单体与表面氨基改性二氧化硅的最佳质量比为54∶1;制备NSOBCL时,硼酸脂与交联剂中间体的最佳质量比为1∶2。红外表征结果表明合成产物与预期结构相符。0.25%羟丙基胍胶与0.3%NSOBCL等配制的压裂液耐温抗剪切性能较好,在80℃、170 s^(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s^(-1)下剪切60 min后的黏度为175 mPa·s;而现场使用的JL-13交联剂无法满足重复使用的要求。     

一种新型水基压裂液酸性交联剂的制备

采用无机锆盐为原料,制备了一种酸性压裂液用交联剂。所合成产物具有低伤害、耐温、延缓交联时间等特点。经过实验,得到最佳反应条件为反应介质是异丙醇的水溶液,m(氧氯化锆)∶m(H2O)∶m(异丙醇)=1∶1.25∶2.5,m(葡萄糖酸钠)∶m(氧氯化锆)∶m(丙三醇)=1∶16∶20,反应温度50～55℃,pH=2,反应时间4h。通过实验研究,由所合成交联剂LY-2与羟丙基瓜尔胶交联得到的压裂液具有良好的性质,交联时间120s,冻胶黏度可以达到524mPa.s,耐温温度170℃,加入2%破胶剂(质量分数15%过硫酸铵)1h后,冻胶黏度可降至1.56mPa.s。     

高温低浓度压裂液研究与应用

针对改性瓜胶高温压裂液增稠剂使用质量分数高、破胶性能低、成本高的问题,制备了可与羟丙基瓜胶交联且使形成的压裂液体系具备良好性能的硼交联剂,得到了适用于深层致密油气藏的高温羟丙基瓜胶压裂液体系。对影响交联剂的主要因素进行了分析和优选,基于优选结果制备了络合硼交联剂,并对其交联形成的羟丙基瓜胶压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:硼酸质量分数20%,交联促进剂质量分数7%,多元醇混合物质量分数25%～30%,可制备出优良的硼交联剂,其性能优于国内通常使用的有机硼交联剂。羟丙基胍胶使用质量分数为0.5%时,形成的高温低质量分数压裂液黏度提高74.5%,残渣质量分数降低48.7%,满足180℃储层改造的需要。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能

使用硅烷偶联剂KH550对纳米二氧化硅表面进行化学改性,制得Si O2-KH550,将其与含硼有机螯合物进行反应,制备出纳米有机硼交联剂BC-27。采用FTIR、1HNMR和SEM对交联剂BC-27进行了结构表征,采用高温流变仪、高温高压失水仪对BC-27配制的压裂液进行了性能测试,考察了Si O2-KH550质量分数、稠化剂羟丙基胍胶(HPG)质量分数、交联比(压裂液基液与交联剂的质量比)、pH对压裂液交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温、抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能,以及岩芯渗透率伤害性能。结果表明,w(Si O2-KH550)=0.18%时,制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w(HPG)=0.35%,交联比为100∶0.3,调节pH约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89~225 s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120 min,其黏度仍保持在440m Pa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280 m Pa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面进行化学改性和修饰,制备出一种纳米有机硼交联剂BC-27,采用FTIR、SEM、高温流变仪、高温高压失水仪对交联剂BC-27及其配制的压裂液进行了结构表征与性能测试,考察了改性纳米SiO2含量、稠化剂羟丙基胍胶（HPG）质量分数、交联比（压裂液基液与交联剂的质量之比）、pH值对交联剂BC-27交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能以及岩芯渗透率伤害性能。研究结果表明：w（改性纳米SiO2）=0.18%时制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w（HPG）=0.35%,交联比为100:0.3,调节pH值约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89～225s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120min,其黏度仍保持在440mPa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280mPa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

有机锆对羧甲基羟丙基瓜胶的交联性能研究

以氧氯化锆和柠檬酸等为原料,合成了适用于羧甲基羟丙基瓜胶在酸性条件下交联的有机锆交联剂,考察了pH值、温度、羧甲基羟丙基瓜胶和交联剂加量等对体系成胶时间的影响,评价了形成冻胶的抗温抗剪切性能、滤失性能和破胶性能.实验发现,在pH值为3.0时,羧甲基羟丙基瓜胶/有机锆体系具有可控的延缓交联特性,质量分数为0.5%和0.6...     

用于压裂返排液超支化交联剂的合成及其性能评价

以聚乙烯亚胺、乙二醇、多元醇、硼砂为主要原料合成超支化聚氨基硼和四乙烯五胺硼酸酯交联剂,并对产物进行结构表征及压裂返排液重复配液性能测试。将0.35%羟丙基胍胶溶液与合成的聚超支化氨基硼交联剂以100∶0.4交联比交联,形成的压裂液冻胶体系在7 min左右达到压裂液黏度要求,在80℃、170 s^-1连续剪切70 min时压裂液黏度在100 mPa·s左右,满足行业标准要求(黏度>50 mPa·s)。对此过程进行破胶,破胶液黏度最终为3.2 mPa·s,破胶液中的残渣浓度为198 mg/L。与之相比,四乙烯五胺硼酸酯交联剂体系不能满足返排液的配液要求。用破胶后的压裂返排液再次进行配液,将温度设置到80℃、170 s^-1不间断剪切70 min,将压裂液中的黏度调整至50 mPa·s以上,破胶液黏度为3.4 mPa·s。该交联剂使压裂返排液能重复利用。这对节约水资源、降低环境污染具有广阔的工业化前景。     

新型有机硼交联剂的合成及性能评价

针对交联剂在井深1500³000米的井下压裂施工的使用,通过室内实验合成了适用于此类油田的有机硼交联剂,其最佳合成工艺为:硼砂15%,催化剂4%;反应温度80℃,反应时间4h。该有机硼交联剂适用于超低浓度羟丙基瓜尔胶体系(0.253000米的井下压裂施工的使用,通过室内实验合成了适用于此类油田的有机硼交联剂,其最佳合成工艺为:硼砂15%,催化剂4%;反应温度80℃,反应时间4h。该有机硼交联剂适用于超低浓度羟丙基瓜尔胶体系(0.25⁰.38%),压裂液具有较好的耐温性能(135℃)、延迟交联性能(125s)和抗剪切性(200mPa·s),适用于超低渗透油气田应用。     

新型有机胺硼交联剂AB-1的合成及应用

以硼酸、正丁醇、乙二醇和四乙烯五胺为原料制备出一种针对多羟基醇压裂液体系的新型有机胺硼交联剂AB-1,确定了交联剂的最佳合成工艺,并考察了制备有机胺硼交联剂的影响因素。研究结果表明：第一步酯化反应,硼砂质量分数15%,乙二醇35%,正丁醇25%,在120℃下反应1h;第二步络合反应,四乙烯五胺10%,季戊四醇5%,氢氧化钠5~10%,在150℃下、反应时间2h,得到交联剂AB-1。压裂液性能评价结果表明：交联剂AB-1与羟丙基胍胶CJ2-6交联产生的冻胶具有良好的延缓交联性能、耐温抗剪切性能、悬砂性能和破胶性能。     

新型树枝状交联剂的合成及其交联压裂液的研究

降低压裂液稠化剂浓度不仅可以降低压裂液成本,同时还可以降低对储层伤害。利用树枝状大分子合成了一种新型树枝状有机硼交联剂,此交联剂可大幅度降低羟丙基胍胶压裂液稠化剂浓度。通过不同量p H调节剂条件下压裂液耐温性能研究,确定了0.25%羟丙基胍胶压裂液最佳p H调节剂用量为0.6%。在p H调节剂为0.6%条件下,交联剂质量分数分别为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%时,0.25%羟丙基胍胶压裂液在90、100、110、120℃条件下具有良好的耐温耐剪切性能。通过黏弹性测试可以看出,0.25%低质量分数的羟丙基胍胶压裂液具有良好的黏弹性能。     

有机胺硼交联剂AB-1的合成及应用

以硼酸、正丁醇、乙二醇和四乙烯五胺为原料制备出一种针对多羟基醇压裂液体系的有机胺硼交联剂AB-1,考察了制备有机胺硼交联剂的影响因素,确定了交联剂的最佳合成工艺。结果表明:第一步酯化反应,硼酸加量为15 g,乙二醇35 g,正丁醇25 g,在120℃下反应1 h;第二步络合反应,四乙烯五胺加量为10 g,季戊四醇5 g,氢氧化钠5~10 g,在150℃下反应2 h,得到交联剂AB-1。压裂液性能评价结果表明:交联剂AB-1与羟丙基胍胶CJ2-6交联产生的冻胶具有良好的延缓交联性能、耐温抗剪切性能、悬砂性能和破胶性能。     

利用废弃粉煤灰制备压裂液用硼交联剂的研究

利用废弃粉煤灰制备聚硅酸,以聚硅酸、硼砂为原料,合成了一种高温延缓型交联剂.采用单因素法,通过测定硼交联剂性能,优选出最佳合成工艺参数为:硼砂5wt%,配体28.5wt%,反应温度80 ℃,催化剂1.5wt%.并对合成目标产物进行了红外光谱表征,其交联的HPG(羟丙基胍胶)冻胶压裂液的高温流变性评价表明,当胍胶浓度为0.45wt%,交联比为100∶0.8(体积比)时,110 ℃,170 s-1的剪切速率条件下,剪切2 h,粘度达到130 MPa·s以上,证明该交联剂对HPG具有较好的交联效果,老化破胶实验表明其交联的压裂冻胶易破胶返排,残渣低.     

胍胶压裂液有机硼交联剂JSA-1的合成与性能评价

以硼酸、正丁醇、乙二醇、二乙烯三胺为反应原料,采用一锅法合成了有机硼交联剂(JSA-1)。考察了胍胶质量分数(即含量,以胍胶占胍胶基液总质量计)、JSA-1用量(即添加量,以胍胶基液质量为基准,下同)、pH对JSA-1交联性能的影响。结果表明,胍胶质量分数越大(0.09%～0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、表观黏度越高、耐温能力越强;JSA-1用量越大(0.04%～0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、耐温能力越强;pH(p H=4～14)越高,胍胶压裂液的交联时间越长、耐温能力越强。JSA-1对pH和胍胶质量分数的适用范围较广,在低温配方中,可以使低质量分数的胍胶实现有效交联,胍胶质量分数为0.13%的胍胶基液与JSA-1交联后,在常温、100 s^–1剪切下表观黏度可达到50 mPa·s;在高温配方中,胍胶质量分数为0.4%的胍胶基液与JSA-1交联后制备的压裂液具备较好的耐温耐剪切能力,在120℃、100 s^–1剪切条件下表观黏度可以稳定保持在300 mPa·s左右。     

耐温缓交联有机锆冻胶压裂液的制备与性能评价

针对目前现场常用的压裂液耐温性差、交联时间短及残渣含量高等诸多问题，以氧氯化锆、多元醇、有机配体、络合交联剂和高温稳定剂等原料成功合成了有机锆交联剂YJ-3，并选用聚丙烯酰胺类稠化剂RG-1和添加剂制备出一种耐温缓交联有机锆冻胶压裂液体系。采用单因素试验对交联剂YJ-3和稠化剂RG-1质量分数进行了优化，进而评价了该压裂液体系的性能指标。实验结果表明：压裂液的较优配方组成为0.50%RG-1+2.0%YJ-3+0.15%Na₂S₂O₃+0.8%助排剂，该体系交联时间在3～45 min之间可调，90℃和150℃时在170 s^-1速度下剪切2 h后黏度仍高于50 mPa·s，携砂性能和滤失性明显优于常规瓜胶压裂液体系，在1～3 h内可实现完全破胶，无残渣、易于返排，是一种性能优良的耐温缓交联型低伤害压裂液，具有广阔的现场应用前景。     

一种可回用瓜尔胶压裂液体系的研究

针对渭北油田水资源短缺、压裂用水困难,结合渭北长3油藏储层的特征,研发了一种可回用压裂液体系,合成了可回用压裂液稠化剂磺酸基羟丙基瓜尔胶。采用有机硼交联,通过对返排液进行处理后再配液,实现了瓜尔胶压裂液的三级回用。三次配液综合性能良好,耐温耐剪切性优、破胶彻底、残渣少、对储层伤害小,可以满足同类储层压裂施工的需要。     

硼钛复合交联剂的制备及其在葫芦巴胶压裂体系中的应用

以四硼酸钠、钛酸丁酯、三乙醇胺、甘油、乙二醇为原料,合成了有机硼钛交联剂,制备了葫芦巴胶压裂液。研究了主剂及配体物料比,反应温度与反应时间对交联剂成胶性能的影响。结果表明,m(四硼酸钠)∶m(钛酸丁酯)=1∶4,m(三乙醇胺)∶m(甘油)=1∶2,反应温度70℃,反应时间3 h的条件下,合成的交联剂性能最优。考察了w(葫芦巴胶溶液)=0.4%,m(葫芦巴胶溶液)∶m(硼钛交联剂)=100∶(0.4~0.6)时,葫芦巴胶压裂液的性能,交联延时150 s,耐温耐剪切性能良好;常温下,携砂比V(压裂液)∶V(石英砂)=70∶30时,沉降速度0.009mm/s;体系易破胶,破胶液黏度低于5 m Pa·s,对储层伤害小。     

耐高温交联酸压裂液的研制及其性能评价

针对黏弹性表面活性剂(VES)转向酸使用成本高，耐温性差以及现有胶凝酸破胶不完全的问题，本研究首先通过水溶液聚合法合成稠化剂和有机锆交联剂，然后在质量分数为20%的盐酸水溶液(下同)中将稠化剂通过有机锆交联剂进行交联，得到耐高温交联酸基液，再根据压裂液性能要求添加高温缓蚀剂、助排剂、铁离子稳定剂和黏土稳定剂，研发了一种耐180 ℃高温的交联酸压裂液。采用高温高压流变仪、压裂液摩阻测试仪和表界面张力测定仪等对交联酸压裂液进行性能评价。结果表明，所制备的交联酸压裂液在180 ℃、170 s^-1条件下剪切120 min后，黏度仍可维持为73 mPa·s，加入0.15%过硫酸铵破胶后，黏度降为3.2 mPa·s，高温流变性和破胶性能良好。     

新型交联压裂液及工艺

本文综述了国外文献报道的适用于高温油气层压裂的两种高温交联压裂液和一种压裂施工工艺:易破胶的延迟有机复合硼交联压裂液体系;硼锆螯合交联剂交联压裂液体系以及多级分段压裂工艺,这对国内压裂液的研究有一定的借鉴作用。     

新型交联压裂液及工艺

本文综述了国外文献报道的适用于高温油气层压裂的两种高温交联压裂液和一种压裂施工工艺:易破胶的延迟有机复合硼交联压裂液体系;硼锆螯合交联剂交联压裂液体系以及多级分段压裂工艺,这对国内压裂液的研究有一定的借鉴作用。