自破胶中低温清洁压裂液制备及性能评价

为获得可用于中低温储层的阳离子清洁压裂液,以二元阳离子黏弹性表面活性剂VES-LT为主剂、水杨酸钠为胶束促进剂、氯化钾为黏土稳定剂,制备了VES-LT清洁压裂液。对该清洁压裂液的黏温特性、悬砂性能、破胶性能以及对支撑剂填层渗透率的影响进行了评价。结果表明,增加VES-LT的加量可以提高压裂液的黏度;VES-LT清洁压裂液体系抗温可达110℃,温度对压裂液黏度的影响小于交联胍胶压裂液。砂比为20%时,VES-LT清洁压裂液的静态悬砂能力好于黏度相近的常规胍胶压裂液。该清洁压裂液体系无需加入破胶剂,遇油或水自动破胶,破胶液黏度为2.4 mPa·s。VES-LT清洁压裂液对支撑剂填层渗透率的损害小于常规胍胶压裂液体系,可用于中低温低渗透非常规油气储层改造。     

新型阴/非离子复合表面活性剂清洁压裂液体系

针对阳离子型表面活性剂压裂液在地层中容易吸附和沉淀,从而造成地层二次伤害的问题,室内通过合成新型阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂,研制出了一种新型阴/非离子复合表面活性剂清洁压裂液体系。综合评价结果表明:该清洁压裂液体系的耐温抗剪切能力较好,在130℃,170 s~(-1)条件下剪切100 min后,黏度仍可以保持在50 m Pa·s以上;体系悬砂能力强,在90℃时单颗陶粒的沉降速度仅为0.28 mm/s,小于常规胍胶压裂液中的0.93 mm/s;压裂液遇到煤油或地层水时会自动破胶,破胶液具有黏度低、界面张力小以及残渣体积分数少的特点。破胶液对储层天然岩心的伤害率小于10%,具有低伤害特性,能够达到良好的储层保护效果。现场压裂施工过程顺利,BM-312井压后产油量远大于使用常规胍胶压裂液的邻井BM-313井,压裂增产效果良好。     

新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系

为构建新型低伤害复合清洁压裂液体系,在合成阳离子双子表面活性剂的基础上,通过复配非离子表面活性剂以及有机盐助剂,研制出一种新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价,结果表明120 ℃、170 s-1条件下剪切90 min后体系黏度仍可维持在90 mPa·s左右,具有良好的耐温抗剪切性能;体系在较低的黏度下仍具有较高的弹性,可以满足携砂要求;体系在室温下放置90 d后黏度几乎没有变化,具有良好的稳定性;使用煤油和地层水破胶20 min后的体系黏度均小于5.0 mPa·s,说明体系破胶迅速彻底;破胶液的界面张力分别为0.416 mN/m和0.605 mN/m,有利于压裂破胶液的返排;使用煤油和地层水破胶后的破胶液对天然岩心的伤害率分别为8.71%和12.02%,具有低伤害的特点。现场应用结果分析表明,使用新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系的CZ-22井压裂后的日产油量为未压裂邻井CZ-21井的4倍多,压裂增产效果显著。     

耐高温清洁压裂液体系HT-160的研制及性能评价

针对目前聚合物压裂液破胶后残渣含量大且已有清洁压裂液耐温性差、稠化剂用量大、成本高等不足,通过分子结构设计、室内合成、性能评价及控制条件优化,制备了一种性能优越的Gemini型阳离子黏弹性表面活性剂,并将其作为稠化剂,然后通过配方优化,配制了由5.0%的稠化剂和少量无机盐（氯化钾和溴化钾）组成的清洁压裂液HT-160。室内试验显示,该压裂液体系表现出明显的弹性特征,具有很好的支撑剂悬浮性能,在160℃、170 s-1测试条件下剪切2 h后,黏度仍然保持在40 mPa·s左右,而且与煤油接触后能够彻底破胶、无残渣。研究结果表明,该压裂液体系能够满足深部储层压裂作业的要求,耐温可达160℃。      

VES-80清洁压裂液实验研究

清洁压裂液在交联、破胶机理上完全不同于常规压裂液,清洁压裂液采用特殊的低分子量表面活性剂为稠化剂,基本无水不溶物,对储层伤害很小.VES-80清洁压裂液是一种无聚合物的粘弹性液体,靠一种特殊合成的低分子量表面活性剂,在一定浓度的盐溶液介质条件下,形成蠕虫状胶束并缠结成网状结构而将水增稠,达到交联目的;当遇到有机物或其它亲油性物质时,蠕虫状胶束被分解成小球状胶束,网状结构也被破坏,溶液粘度降低,达到压裂液破胶目的.试验结果表明,VES-80清洁压裂液抗剪切、携砂、破胶性能良好,几乎无水不溶物,对储层无二次伤害;该压裂液组成简单,配制方便,现场施工便利,可满足现场施工要求.     

VES-100高温清洁压裂液的性能评价

研究了不同浓度的WT-100表面活性剂作为增稠剂的清洁压裂液的流变性能,以及在不同类型的盐溶液中的粘度变化。用流变仪测定了60℃时3%NH4CL体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在较好的粘弹性。4%WT-100+3%NH4CL体系在100℃,170 s-1条件下表观粘度达到36 mPa.s,该体系具有较好的悬砂性能,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排,而且还具有一定的耐酸性,可以配制成酸性压裂液。     

清洁压裂液在七里村采油厂的应用

根据国内外关于压裂液和表面活性剂的研究成果,运用表面化学、流变学和说理压裂工程等多学科知识和方法来解决清洁压裂液的理论与实践问题。研究了较完整的清洁压裂液体系及其应用技术:清洁压裂液的组成和配方,清洁压裂液的性能,清洁压裂液的成胶机理等。最终开发出能适用于油矿实际的清洁压裂液体系及应用技术,解决胍尔胶压裂液对地层伤害较大的缺点,使油矿低渗透油藏的压裂增产效果获得提高。将清洁压裂液应用到延长油矿七里村采油厂的16口井中,成功率达100%。     

超低浓度胍胶压裂液体系在大牛地致密气田的现场试验

大牛地气田具有低压致密、储层物性差、易水锁伤害及敏感性等特征,不经过储层改造措施无法获得高产能。在常规0.45%(w)胍胶压裂液体系的基础上,通过对交联剂、助排剂和破胶剂进行优化调整,研发出一种超低浓度胍胶压裂液体系。结果表明,使用强交联剂SITAR-11,可将羟丙基胍胶的质量分数由常规的0.45%降低至0.30%,交联后的冻胶在90℃、170s~(-1)下剪切120min后,黏度大于140mPa·s,在38%的高砂比时,仍具有优良的携砂能力。使用生化复配型高效助排剂ZITHE-34,破胶液表面张力降至22.4mN/m,界面张力降至0.9mN/m。使用压裂破胶酶FANFA-06和APS耦合式破胶技术,残渣量由常规体系破胶后的300mg/L降至180mg/L,降低了对地层的伤害。在大牛地气田山1和盒1储层进行了2口水平井的压裂施工,压裂过程中加砂比和施工压力均满足设计要求,压后返排率为28.2%和30.1%,无阻流量为7.7×10~4 m~3/d和10.8×10~4 m~3/d,增产效果显著。     

高温清洁压裂液在塔河油田的应用

塔河油田碎屑岩储层埋藏深、温度高、物性差,常规胍胶压裂液残渣含量较高,对储层伤害较大,难以满足油田需要。优选阴离子表面活性剂及其他添加剂,研制了新的高温清洁压裂液配方。新高温清洁压裂液耐温130℃,具有抗剪切能力强、悬砂性能好、破胶彻底和对地层伤害率低等特点,能够满足塔河油田碎屑岩储层改造的需求。在塔河油田应用效果明显,动态缝长125.2 m,人工裂缝导流能力0.10μm~2·cm,达到了增加近井地带导流能力的目的,应用前景广阔。     

高温高盐油藏中季铵盐双子表面活性剂的性能评价

考察了季铵盐双子表面活性剂在高温高盐油藏中各影响因素对油水界面张力的影响,并对其临界胶束浓度、静态吸附性能、热稳定性能进行了评价。结果表明,季铵盐双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度;在高温高盐油藏条件下具有很好的油藏适用性;在油藏温度50～80℃时,矿化度7 000～22 000 mg/L时,具有较好的界面活性,其抗二价离子、抗静态吸附、热稳定性能均达到油藏应用的要求     

清洁压裂液室内研究

低压、低渗透油层使用聚合物压裂液不仅会在压开裂缝的表面形成滤饼,还会产生部分残渣留在地层和支撑裂缝中,造成二次污染,影响压裂效果.研制出了增稠剂VES-Ⅰ和VES-Ⅱ,并优选出了适用于20～120 ℃的清洁压裂液配方,即:将水、增稠剂VES-Ⅰ和VES-Ⅱ、胶束促进剂SYN、KCl等按一定比例混合,搅拌形成粘弹性胶体.该压裂液破胶后无残渣,其独特配方消除了阳离子表面活性剂的润湿反转作用对地层可能造成的伤害,所以,不会降低地层的渗透率及支撑裂缝的导流能力.该压裂液配制简单,不需要杀菌剂和破胶剂,具有流变性能好、造缝与携砂能力强、对地层伤害小、使用方便等优点.     

一种新型清洁压裂液体系的研究及应用

利用分子间的静电作用以及疏水基团的缔合作用,研制出一种新型清洁压裂液,从耐高温性、抗剪切性、黏弹性、流变参数、滤失性、破胶性、抗盐性以及对地层伤害性等方面对该压裂液体系进行评价,发现该新型压裂液分别在130℃和160℃、170s-1下剪切1h后,黏度仍保持在40mPa·s以上,残渣量为0,岩心伤害率为21.72%,沉砂速率为1.96×10-4 m/min,滤失系数C3=7.622×10-4 m/min~(1/2),且压裂液性质不受水中盐浓度的影响。此外,与传统胍胶压裂液进行对比发现,该新型压裂液在抗高温性与抗剪切性方面与胍胶压裂液相差甚微,而在伤害性、破胶性等方面则远远优于胍胶压裂液。该压裂液在高速剪切下黏度下降,剪切速率降低时,黏度随之恢复,这一特点可大大降低施工摩阻。该新型压裂液具有的上述特点,使之可望取代胍胶压裂液,成为可满足油田压裂施工的压裂液体系。在G34-0X井盒8段的压裂施工中应用效果显著,可满足现场施工需求。     

浅层致密气压裂用低温压裂液优选及现场应用

针对埋藏浅的低温致密气藏,优选了适用于该气藏的低温压裂液体系。通过对改性胍胶、多效添加剂、交联剂的优选,确立了低温压裂液配方:0.3%GW-3+0.5%DT+0.5%KCl+0.3%JL,并对体系的综合性能进行评价。结果表明:该低温压裂液属于假塑性流体、具有较好的耐剪切性能,在60℃、170 s^-1条件下剪切120 min后,黏度保持在145.6 mPa·s以上。通过破胶剂加量优化可以实现在低温下控制破胶时间和破胶效果,达到快速破胶目的,破胶液具有返排率高、储层伤害小的特点。现场应用效果较好。     

阴阳离子双子表面活性剂在清洁压裂液中的应用

采用阳离子双子表面活性剂GC-18与阴离子双子表面活性剂GA-12复配,并引入有机阴离子,得到新型清洁压裂液VES-GCA.通过测定不同质量浓度的GA-12与有机阴离子添加剂X对压裂液体系黏度的影响,得到压裂液最优配方为0.10 g/L GC-18+ 0.10 g/L GA-12+ 0.03 g/L X.研究表明,该压裂液体系在70℃,170 s-1条件下,表观黏度在30 mPa·s以上,能够满足清洁压裂液的携砂要求;抗剪切能力良好,破胶能力强,破胶后无残渣,对地层伤害小,且具有添加量低的优点,在中低温、低渗储层的压裂改造中具有良好的应用前景.     

抗高温高密度低伤害压裂液体系

深井高温高压地层进行压裂作业时对压裂液提出了更高的要求,为此,通过抗高温稠化剂、抗高温剪切交联剂的合成以及其他主要处理剂的优选,研制出了一种新型抗高温高密度低伤害压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价。结果表明:该压裂液体系具有良好的耐高温剪切性能,在180℃,170 s~(-1)条件下剪切140 min后黏度仍可维持在140m Pa·s左右;该体系在加入0.02%破胶剂后,黏度降低至1.3 m Pa·s,说明破胶彻底,有利于压裂后的返排;压裂液体系对储层岩心的伤害率低,具有低伤害特性。现场应用结果显示,压裂后油井产量提高明显,进一步证明了该压裂液体系能够满足深井地层压裂的要求。     

低渗透高温气藏清洁压裂液研究与应用——以吐哈盆地K22气井为例

吐哈盆地K22气井储层埋藏深度3 720 m,地层温度110 ℃,压力系数1.01,具有低孔隙度、低渗透率特性。邻井岩心流动实验为强水敏、强-极强水锁;所在区域平均应力梯度为0.025 7 MPa/m。因此,基于新型表面活性剂研究了一种新型清洁压裂液,并做了有关的测试分析。RS600流变仪评价测试结果表明,该压裂液黏温性能稳定、黏度可达60 mPa·s;采用控制应力流变仪测试的该压裂液弹性模量远大于黏性模量,因而具有优良的黏弹性、流变性和携砂性能;Fann35黏度计测试结果表明,在辅剂作用下易于破胶,对储层伤害小;环路实验装置测试结果表明,该压裂液流动摩阻低。现场应用表明：摩阻仅为清水摩阻的1/3,成功加砂44.1 m³,平均砂比20.6%;施工过程液体性能稳定,压后破胶彻底、返排率达到79.26%;能够满足中等加砂规模的要求。该清洁压裂液成本相对较低且配制简单,有效地解决了在高温气井难以破胶的问题,对低渗透高温气藏压裂改造提供了技术支持。     

CO2泡沫压裂液性能评价

CO2泡沫压裂液是压裂液体系的一个重要组成部分,在低压、水敏地层的压裂改造中,CO2泡沫压裂液比其它压裂液体系优异.经优选,确定CO2泡沫压裂液实验基础配方为:(0.65%～0.70%)GRJ改性瓜胶 1.0%FL-36起泡剂 0.1%杀菌剂 0.3%DL-10助排剂 1.0%KCl粘土稳定剂 (0.003%～0.06%)过硫酸铵 1.5?-8酸性交联剂.并对泡沫质量为50%～70%压裂液体系的剪切性能、耐温性能、流变参数、粘温性能、破胶与残渣、破胶液的表观性能和岩心伤害进行了评价.结果表明,CO2泡沫压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能和流变性能,携砂能力强,对储层岩心伤害小,可以满足大多数泡沫压裂施工的需要.     

高温低伤害压裂液性能优化应用

中原油田应用的压裂液存在着残渣含量高、表面活性差、地层损害程度严重等问题.针对深井高温地层压裂改造的要求,采取了降低成胶剂残渣含量、提高液体表面活性、稳定地层粘土矿物、改善交联体系以及实行分段破胶等技术措施,使压裂液具有良好的高温稳定性与地层保护能力.新的压裂液体系主要由低残渣羟丙基胍胶、HY-605和HF-605高活性复合表面活性剂体系、新型油溶性树脂、复合型粘土稳定剂和高温延迟交联剂OB-99组成.高温低伤害压裂液体系在现场3井次应用表明,该压裂液保证了高砂比、大排量和复杂工艺条件下的压裂施工顺利进行,取得了显著的增产效果,压后初期日增油量为51.3 t,累计增油量为4900t;日增天然气量为8300m3,累计增气量为124.5×104m3.