一种低密度压裂液支撑剂的研究

本文选用20～40目的坚果壳颗粒,以85%的酚醛树脂乙醇溶液为浸渍液,采用真空浸渍法得到一次包覆支撑剂样品1#,采用涂覆浸渍法得到二次、三次包覆支撑剂样品2#和3#。并对所得支撑剂样品的密度、吸水率、压缩形变率、圆度和球度及导流能力等性能进行了测试。实验结果表明：所得支撑剂的堆密度为0.85 g/cm3,真密度为1.2...     

南海低渗透储层支撑剂导流能力试验研究

针对南海低渗透储层油气采出程度低、压裂难以形成高导流能力人工裂缝的问题,通过室内试验分析了储层黏土矿物含量、不同粒径支撑剂组合方式和破胶液黏度对人工裂缝导流能力的影响。在试验条件下,储层黏土矿物含量从15%增至50%,20/40目支撑剂导流能力的降低率从13.84%增至31.34%;20/40目、30/50目和40/70目陶粒以3∶1∶1的比例铺置时最优,该组合最终导流能力为116.7 D·cm;破胶液黏度为1 mPa·s时,支撑剂导流能力最高。试验结果表明:随着黏土矿物含量增大,支撑剂导流能力逐渐降低;支撑剂的破碎主要由于支撑剂颗粒相互挤压而非与储层的相互作用;不同粒径支撑剂组合铺置时,大粒径支撑剂占比越大,导流能力越高;随着闭合压力升高,小粒径支撑剂破碎所造成的渗透率下降是造成导流能力降低的主要原因;破胶液黏度越低,支撑剂导流能力越高。研究结果可为南海低渗透油气藏压裂选层和优化压裂方案提供依据。      

高强度低密度树脂覆膜陶粒研究

本文报道了一种低密度高强度树脂覆膜陶粒支撑剂的制备方法,讨论了酚醛树脂含量和偶联剂含量等及对覆膜低密度陶粒圆球度、密度、酸溶解度、破碎率及导流能力的影响,并采用覆膜低密度陶粒进行了现场试验。结果表明:树脂覆膜低密度陶粒比覆膜石英砂的视密度和体积密度分别降低8.1%和11.2%,69 MPa下二者的破碎率分别为1.7%和8.1%,树脂覆膜低密度陶粒的圆球度更好,短期导流能力能提高一倍以上。依据实验结果提出了树脂覆膜支撑剂对油导流能力高于对水导流能力的机理。采用树脂覆膜低密度陶粒在温米油田进行现场试验5井次,平均单井增油13.5们,含水下降7.9%。     

预固化树脂覆膜砂的研究

开发了一种制备预固化树脂覆膜石英砂支撑剂的方法。石英砂加热至110～350℃，置于混砂机内搅拌。依次往石英砂中加入偶联剂、树脂和增韧剂。搅拌10～20s后，加入固化剂使其表面覆膜树脂开始固化。搅拌60～120S后，加入硬脂酸钙。继续搅拌60～180s后，覆膜石英砂颗粒流动自如。冷却、过筛即可得到树脂覆膜石英砂。讨论了树脂的种类和含量、偶联剂和增韧剂对石英砂表面光滑度、圆度、球度、密度、酸溶解度、破碎率及导流能力的影响。石英砂被覆膜树脂后同中密度的陶粒支撑剂（52MPa）相比，具有密度小、酸溶解度低、抗破碎能力强和短期导流能力好等特性。预固化树脂砂的价格和施工成本都比陶粒低，现场施工已证明。使用预固化树脂砂不仅提高了原油产率，而且延长了压裂后的时效性，是一种具有发展前景的压裂支撑剂。     

不同闭合压力下包衣支撑剂导流能力变化特征的试验研究

为了评价包衣石英砂和包衣陶粒用作压裂支撑剂的性能,对包衣支撑剂在不同闭合压力下的导流能力变化特征进行了试验研究,并通过电镜对试验后支撑剂的破碎情况进行了观察。结果表明,包衣支撑剂的导流能力随闭合压力的增加而降低,包衣支撑剂只有当闭合压力大于一定值时,其导流能力才高于原支撑剂,石英砂和高强度陶粒包衣效果最好;试验后电镜照片也反映了不同包衣支撑剂的破碎情况。研究结果对包衣支撑剂的现场用具有指导意义。     

致密碳酸盐岩储层水力加砂支撑裂缝导流能力实验研究

水力加砂压裂效果在一定程度上取决于裂缝的导流能力,对于致密碳酸盐岩储层,受地层岩性、支撑剂类型及闭合压力的影响,裂缝导流能力下降较快,影响采出程度,如何在高闭合压力下合理地选择压裂所用支撑剂,对致密碳酸盐岩储层水力加砂压裂设计非常重要。运用多功能裂缝导流能力测试分析系统,选用不同类型的支撑剂,进行致密碳酸盐岩水力加砂支撑裂缝导流能力评价实验。结果表明,对于中强、高强陶粒支撑剂,随着闭合压力的增大,大粒径(16/30目)中强陶粒支撑剂导流能力下降速度明显高于中等粒径(20/40目)中强陶粒支撑剂导流能力;当闭合压力超过69 MPa时,两者相差不大;而这2种粒径的高强陶粒支撑剂的导流能力则相差较大。组合粒径高强陶粒支撑剂的导流能力与16/30目单一粒径高强陶粒支撑剂的导流能力接近,但是单一粒径高强陶粒支撑剂的破碎率大,对地层的伤害也大;在高闭合压力下,对不同组合粒径高强陶粒支撑剂的导流能力进行了实验测定,优选出最佳的组合粒径高强陶粒支撑剂,其组成为16/30目(60%)+20/40目(20%)+30/50目(20%)。     

新型低密度高强度水力压裂支撑剂的研制

在油气田水力压裂中使用性能优异的低密度陶粒支撑剂,不仅可以解决支撑剂在裂缝内输送过程中的沉降问题,提高有效支撑裂缝的长度和导流能力,而且能够降低对压裂流体性能的要求,减小施工泵送功率,降低施工风险。以低品位铝矾土（A1₂O₃含量低于70%）和工业废弃物粉煤灰为主要原料,配以特殊辅料,按照一定比例混合粉磨、经制粒成球及高温煅烧等特殊工艺处理,研制出低密度高强度陶粒支撑剂,制备的粒径为0.45~0.9 mm样品体积密度为1.40~1.55 g/cm3,视密度为2.75 g/cm3左右,在52 MPa闭合压力下破碎率低于5.0%,性能优异,在低渗致密油气田和页岩气增产开发中具有广阔的应用前景。      

油基岩屑残渣自悬浮支撑剂的制备及性能评价

目的为了安全有效地处置和利用页岩气开采过程中产生的油基岩屑残渣,采用其烧结陶粒支撑剂,同时,为提高支撑剂在清水中的悬浮性能、改善支撑剂在裂缝中的分布、简化压裂施工工艺、提高压裂增产效果,进行了自悬浮支撑剂的制备与研究。 方法通过聚合反应将聚丙烯胺树脂包覆在支撑剂表面,制得膨胀型自悬浮支撑剂,研究了交联剂用量、单体量、合成温度对自悬浮支撑剂膨胀性能的影响。 结果覆膜材料配比(质量比)为:m(陶粒)∶m(丙烯酰胺)∶m(N,N′-亚甲基双丙烯酰胺)∶m(过硫酸铵)∶m(N,N,N′,N′-四甲基乙二胺)=10.000∶2.000∶0.002∶0.020∶0.031时,自悬浮支撑剂性能最佳,其膨胀倍数为4.3,沉降速度为45 mm/s。 结论覆膜支撑剂自悬浮功能的实现主要与聚丙烯酰胺树脂的溶胀有关,树脂的体积膨胀和聚丙烯酰胺分子链向外延伸引起溶液黏度的增加,提升了支撑剂在溶液中的沉降阻力。该研究对拓宽油基岩屑烧结支撑剂的应用范围、提高油基岩屑残渣资源化利用产品附加值有十分重要的意义。      

页岩气藏压裂支撑裂缝的有效性评价

为了了解、掌握页岩气藏清水压裂缝网能够提供的导流能力大小及裂缝的有效性,利用四川盆地某构造的页岩进行了室内裂缝导流能力测试。实验结果表明：支撑剂浓度不足单层的情况时,闭合压力低于30 MPa,导流能力可与一定量的高浓度（多层）情况相当,但支撑剂嵌入和破碎显著增加,其导流能力不稳定,随时间增加可持续降低,闭合压力40 MPa时,20/40目陶粒嵌入程度可达71.8%,闭合压力进一步增大,裂缝将闭合失效;较低硬度的页岩支撑剂嵌入严重,导致低支撑剂浓度裂缝残余支撑缝宽不足,仅增加支撑剂粒径不足以克服嵌入影响,裂缝内需要有足够的支撑剂浓度,形成的缝网不能过于复杂;页岩黏土含量高,支撑剂充填层泥化严重,对支撑裂缝有效性的伤害不容忽视,可变形的树脂覆膜砂在一定程度上解决了支撑剂嵌入和充填层泥化问题。     

烧结温度对掺加二次铝灰及钻井岩屑制备陶粒支撑剂性能的影响北大核心CSCD

目的钻井岩屑作为油气开发过程中所产生的固体废物,产生量巨大且资源化利用途径单一。使用钻井岩屑及二次铝灰协同制备水力压裂用陶粒支撑剂,不仅可有效拓宽钻井岩屑资源化利用途径,而且还可降低油气开发生产成本。方法采用二级铝矾土为主要原料,添加质量分数分别为20%的钻井岩屑和10%的二次铝灰,甲基纤维素作为黏结剂,于不同烧结温度下制备了低密度高强度压裂用陶粒支撑剂,研究烧结温度对支撑剂结构、晶相组成及其产品性能的影响。结果钻井岩屑须经预处理,以降低岩屑中有机物对后续生胚烧结的影响。当烧结温度为1300℃时,其主晶相为刚玉,次晶相为钡长石,支撑剂的体积密度为1.45 g/cm^(3),52 MPa闭合压力下破碎率为5.26%,满足SY/T 5108-2014《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》对0.38 mm/0.25 mm支撑剂的质量要求。结论烧结温度是制备陶粒支撑剂的关键控制参数。随着烧结温度的增加,支撑剂内部产生的液相将逐渐增多,有利于加快扩散和增大传质速率,促进支撑剂的致密化,但过多的液相则会导致支撑剂膨胀变形,对抗破碎能力产生不利影响。以钻井岩屑、铝灰、铝矾土为原料,适宜的烧结温度建议为1260~1300℃。     

基于核函数的非线性校正算法在原油快评中的应用

为了快速准确地测量原油的密度、酸值和硫质量分数等重要性质,采用红外光谱技术结合非线性化学计量学定量校正算法建立校正模型。结果表明,分别使用最小二乘支持向量机算法(LSSVM)和核偏最小二乘(KPLS)两种基于核函数的非线性校正算法建模预测原油密度、酸值和硫质量分数的预测标准偏差分别为00065 g/cm3、019 mgKOH/g和038%以及00089 g/cm3、023 mgKOH/g和040%,预测结果的重复性与再现性等同或优于标准方法。与经典偏最小二乘(PLS)方法相比,KPLS算法准确性更高,而LSSVM具有更快的训练速率、更小的测量偏差等优点。     

三元复合驱耐碱低温自固化树脂砂的研究与应用

对酚醛树脂砂在三元复合驱应用的不适应性进行了室内实验及机理分析,并在此基础上开展了耐碱树脂砂的研究及性能评价。结果表明,该耐碱低温自固化树脂砂以环氧树脂包覆,具有化学性能稳定,耐酸、耐碱性好,能够低温固化,导流能力高,在压裂防砂方面具有广阔应用前景。现已现场试验3口井,压后未出现支撑剂返排现象,先期试验的2口井压裂有效期已达13个月。现场试验证明该树脂砂能够有效防止支撑剂运移,延长压裂有效期,为三元复合驱压裂增产增注提供了一项有效措施。     

原油快速评价技术的应用研究

为了快速准确测量原油的密度、酸值、硫含量等重要性质,采用红外光谱技术结合化学计量学定量校正算法建立校正模型。结果表明,采用偏最小二乘算法(PLS)建模预测原油密度、酸值和硫含量的标准偏差分别为00085 g/cm3、031 mgKOH/g和035%,预测的重复性与再现性等同或优于标准方法,具有测量快速、操作简单、无需预处理、重复性好等优点。     

薄膜级铬系高密度聚乙烯树脂的工业开发

结合市场需求和生产装置的特点,确定出了薄膜级铬系高密度聚乙烯树脂的开发技术指标,通过生产工艺和基础牌号树脂的选择、活化温度及残铬质量分数的控制等,在工业装置上成功开发生产出HD 5301-4 FB.测定结果表明,薄膜级铬系高密度聚乙烯树脂HD 5301-4 FB的关键指标熔体流动速率为0.006 3 g/min,密度为0.951 4 g/cm3,拉伸屈服强度为27.1 MPa,拉伸强度为34.7 MPa,断裂伸长率为881%,弯曲弹性模量为918 MPa,其综合性能达到了预定的目标,用其生产出的塑料薄膜制品性能达到了GB 12025-1989标准要求,经测试拉伸强度为32 MPa,断裂伸长率为780%,膜表面和折痕处的落镖冲击强度分别为65,56 g,宽、厚度及其偏差满足要求,外观合格.     

酚醛树脂二聚体的分离制备、结构解析及含量测定

采用凝胶渗透色谱法从酚醛树脂交联剂中分离制备出酚醛树脂二聚体化合物,对该化合物进行了高效液相色谱分析,纯度达到95%以上;通过质谱、核磁共振氢谱和碳谱分析,确定了其结构。以该二聚体化合物为标样,在C18色谱柱、甲醇/水梯度洗脱、紫外检测波长270nm分析条件下,对胜利油田用酚醛树脂交联剂样品中二聚体进行了测定,其含量为117.4g/L。利用该法可以准确、可靠地对样品中酚醛树脂二聚体含量进行分析测试。     

高性能淤浆法聚乙烯催化剂的研究

对一种新型高活性BCE-Ⅰ催化剂进行聚合评价,对BCE-Ⅰ催化剂及其制备的聚合物进行表征。与参考催化剂进行对比,考察了催化剂的粒径分布、催化活性、氢调敏感性和丁烯共聚等对聚合物的密度和堆密度等方面的影响。实验结果表明,在乙烯淤浆聚合工艺条件下(氢气分压0.28MPa、乙烯分压0.45MPa、温度80℃、时间2h),BCE-Ⅰ催化剂的活性较高(为50.9kg/g),BCE-Ⅰ催化剂制备的聚合物具有很大的堆密度(达到0.36g/cm3),明显高于参考催化剂制备的聚合物的堆密度(0.31g/cm3);BCE-Ⅰ催化剂制备的聚合物的粒径分布窄,细粉含量少,在高氢分压条件下(氢气分压0.68MPa、乙烯分压0.05MPa),140目以下细粉的质量分数约为12%,远低于参考催化剂制备的聚合物中140目以下细粉的含量(质量分数约为36%);同时BCE-Ⅰ催化剂的氢调敏感性和丁烯共聚性能均优于参考催化剂。     

一种超低密度支撑剂的可用性评价

常规支撑剂的密度一般比较大,严重影响着有效水力裂缝的形成,并难以应用于长缝压裂,超低密度支撑剂的使用能够增加裂缝有效长度,提高压裂井的增产效益。采用室内实验与软件模拟相结合的评价手段,对一种新型空心覆膜陶粒支撑剂（ST-I）进行酸溶解度、抗破碎率等基本性能评价,分析了其导流能力在不同闭合压力、铺砂浓度下的变化规律。同时将这种超低密度支撑剂与普通陶粒支撑剂进行性能比较,测试了其在不同压裂液黏度下的沉降特性。结果表明,该支撑剂具有较好的物理、导流性能,在压裂液中的沉降速度较普通陶粒支撑剂明显较慢,完全满足长缝压裂的基本要求。通过后期合理的压裂施工设计,能够形成有效支撑半缝长达到180 m 左右的裂缝。     

纤维支撑剂团静态沉降速度计算方法

水力压裂过程中,脉冲注入含纤维的支撑剂团可以有效保持其在裂缝输送沉降过程中的完整性,从而形成柱状支撑裂缝.通过实验再现了纤维支撑剂团静态沉降过程中的完整性,将压裂液-纤维-支撑剂三相混合物处理为单相流体,通过修正液相的流变性获得混合物的物性,考虑纤维支撑剂团在静态沉降过程中所受的重力、浮力、壁面摩擦力和绕流阻力,建立其...     

压裂支撑剂在迂曲微裂缝中输送与分布规律

支撑剂在水力裂缝中的分布是影响压裂井产能的重要因素。通过对任意长度、孔隙度、迂曲度和方位角微裂缝的二维重构，利用COMSOL Multiphysics中的自由与多孔介质流动耦合模型，对压裂液在微裂缝中流动及向基质中滤失的情况进行模拟，在考虑支撑剂与压裂液相互作用的基础上，分析了支撑剂颗粒在输送过程中的受力情况，研究了不同砂比和支撑剂密度的情况下，支撑剂在迂曲微裂缝中的分布。研究结果表明，与规则裂缝相比，由于迂曲微裂缝壁面不规则，支撑剂不会均匀推进；在高砂比情况下，支撑剂大部分堆积在迂曲裂缝端部，无法有效支撑深部裂缝；降低砂比可以有效改善单条裂缝的支撑剂分布；不同砂比和支撑剂密度的组合可以改善相交裂缝的支撑剂分布，但是对于单条裂缝的作用不明显。