P(VAc-AM)核壳微球型压裂液破胶剂延迟破胶效果评价

在压裂施工中,破胶时间的控制对压裂增产效果有巨大影响。利用反相乳液聚合制备了包覆过硫酸铵（（NH₄）₂S₂O₈）的聚（乙酸乙烯酯-丙烯酰胺）的核壳型微球,对比了该微球和直接加入过硫酸铵作为破胶剂时聚丙烯酰胺溶液的黏度和pH值变化。结果表明,该微球使溶液黏度半衰期由直接加入（NH₄）₂S₂O₈时的几分钟延长至1 h;同时,pH值下降速度减缓和下降幅度变小,说明微球的包覆抑制了溶液中聚丙烯酰胺氧化降解产生氢离子的速率。由此可知,该微球能通过延迟溶胀作用缓释过硫酸铵,降低聚丙烯酰胺在水溶液中的自由基氧化降解速率。      

阴离子聚丙烯酰胺微球降解规律

为揭示阴离子聚丙烯酰胺微球的降解规律,以2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酰胺(AM)为单体,采用乳液聚合法制备了阴离子聚丙烯酰胺P(AM-AMPS)微球。通过透射电镜、红外光谱仪、热重分析仪分析了所制备微球的结构与热稳定性,并测量了在水中溶胀后的微球在80℃下降解不同时间的黏度、pH值和粒径。结果表明,合成的P(AM-AMPS)微球分布均匀,粒径约为70 nm,其与线性聚丙烯酰胺在无水条件下的热稳定性相近。与线性聚丙烯酰胺水解后呈碱性且pH值缓慢上升不同,微球在溶液中降解的0～4 h内,自由基氧化降解使微球溶液黏度急剧下降,而水解反应相对缓慢,p H值维持在2.75左右;4 h后,自由基氧化降解速率减小,水解反应促使溶液pH值迅速上升。在降解反应的0～4 h内,微球外层的阴离子聚合物链段首先降解,而后微球内核部分破碎,微球粒径迅速降低。图7参20     

铁离子对深部调剖技术的影响及其控制方法

探讨了二价和三价铁离子对聚丙烯酰胺降解的影响,微量的亚铁离子导致聚丙烯酰胺溶液的黏度与水接近;分析了铁离子存在下聚丙烯酰胺降解机理,对配制调剖剂用污水的分析结果表明,水中的铁离子是影响调剖剂成胶效果的关键因素;通过改进配制调剖剂溶液的水处理工艺,可以实现对聚丙烯酰胺溶液降解的控制。     

四元聚合物溶液及其压裂液流变性能

为丰富凝胶压裂液体系,以新型四元聚合物[甲基丙烯酸(MAA)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)/对苯乙烯磺酸钠(SSS)]为稠化剂,与有机锆交联剂交联,研究了不同浓度四元聚合物溶液和交联过程中的流变性,考察了剪切速率和温度对交联过程中黏度-时间关系的影响;并研究了交联凝胶破胶过程中的流变性,考察了破胶剂加量和温度对破胶过程中复模量-时间关系的影响。结果表明,170 s-1下,聚合物溶液黏度随聚合物质量分数的增加而增大,0.6%聚合物溶液的稳态黏度为107.7 mPa·s,流动曲线符合Cross本构方程。交联体系黏度随剪切速率增加和温度升高而降低,黏度随时间变化的曲线可用4-参数交联过程流变动力学模型描述。在实验范围内,破胶剂用量越多、温度越高,凝胶破胶效果越好。4-参数破胶过程流变动力学模型可用于描述破胶过程中复模量随时间的变化曲线。图9表4参24     

硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液回收再用可行性研究

探讨了羟丙基瓜尔胶/硼冻胶压裂液回收再用的可行性。分析了该压裂液冻胶在无通用破胶剂情况下的非降解性破胶机理,控制因素为pH值和温度,破胶液黏度最低可达基液水平。基于一种有机硼交联HPG冻胶压裂液的实验数据及文献资料,讨论了升温,使用缓释酸及稀释3种非降解性破胶方法。①根据压裂过程中裂缝附近温度场分布设计压裂液,携砂液耐温性只需达到裂缝内的较低温度,地层温度恢复后其黏度将大幅降低;使用产气生热剂可提高裂缝温度。②加入设定量未指明组成的缓释酸使实验压裂液120℃黏度降至<40 mPa.s,补加NaOH后黏度维持>200 mPa.s近3小时。③压裂液与地层水等量混合后破胶,黏度~20 mPa.s,复合清水压裂工艺即基于此原理。不同泵注阶段示踪剂产出曲线表明,影响压裂液返排的因素不只是黏度,某些未破胶压裂液的返排率反而很高;如使用方法适当,缓释酸破胶的返排率可以达到通用氧化型破胶剂破胶的相同水平。国外实践表明,重复使用低分子量瓜尔胶压裂液可提高压裂效果。图7参9。     

聚丙烯酰胺冻胶压裂液低温高效破胶剂

合成聚合物(如聚丙烯酰胺及其衍生物)在温度低于50℃,渗透率小于1md油层条件下作压裂液时,使用常规破胶剂(无机氧化剂)往往破胶效果不好。长庆油田研制成功的新型高效CB破胶剂,在25℃以上即能将各类水溶性聚合物溶液(天然的或改性的植物胶,纤维素,合成聚合物)的冻胶彻底降解,对油层伤害可降至最低。室内试验及现场实践应用均获得较好的结果。     

溶胶-凝胶法制备核壳结构的延迟破胶剂

目前在实施冻胶阀欠平衡完井时,破胶方式主要为钻头机械破胶或钻杆注入破胶剂破胶,缺少能随胶液同时注入井筒的一种延迟破胶剂。在施工完成后,自动进行破胶作业,可节约现有破胶方式下的起下钻作业时间。以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备以二氧化硅为外壳、过硫酸铵为芯材的具有核壳结构的延迟破胶剂。研究TEOS、水和丙酮的用量、反应温度、pH值对包覆效果的影响,结果表明,当TEOS、水、丙酮和过硫酸铵的物质的量的比为3：30：10：1、温度为40℃、pH值为6、反应时间为12 h时,所得的延迟破胶剂能满足120℃下,延迟破胶5 d的欠平衡完井作业要求。采用扫描电镜对延迟破胶剂进行表征,证实二氧化硅包覆层的存在。     

溶胶-凝胶法制备核壳结构的延迟破胶剂

目前在实施冻胶阀欠平衡完井时,破胶方式主要为钻头机械破胶或钻杆注入破胶剂破胶,缺少能随胶液同时注入井筒的一种延迟破胶剂。在施工完成后,自动进行破胶作业,可节约现有破胶方式下的起下钻作业时间。以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备以二氧化硅为外壳、过硫酸铵为芯材的具有核壳结构的延迟破胶剂。研究TEOS、水和丙酮的用量、反应温度、pH值对包覆效果的影响,结果表明,当TEOS、水、丙酮和过硫酸铵的物质的量的比为3:30:10:1、温度为40℃、pH值为6、反应时间为12 h时,所得的延迟破胶剂能满足120℃下,延迟破胶5 d的欠平衡完井作业要求。采用扫描电镜对延迟破胶剂进行表征,证实二氧化硅包覆层的存在。      

煤层气井用锆冻胶压裂液低温破胶体系

用于煤层压裂的锆冻胶压裂液是由无机锆(ZrOCl2)将聚丙烯酰胺(PAM)交联而成的,其优点是在低温下交联成冻。常规使用不同浓度的氧化体系(如过硫酸铵)破胶速度太慢,难以使压裂液在指定的时间内破胶水化,不利于压裂后返排,易对煤层造成伤害。为此,采用氧化还原体系在低温下破胶,研究了温度、聚合物浓度、交联剂浓度、氧化剂浓度、低温活化剂浓度、pH值、矿化度等因素对氧化还原体系低温破胶的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,聚合物、交联剂浓度越高,加入盐的浓度越大,则越难破胶;氧化剂、低温活化剂浓度越高,pH值越高(2～5),越容易破胶。     

破除聚合物凝胶的试验研究

在考察单一氧化剂H2O2、K2S2O8和氧化剂BH、CH对聚合物凝胶破解的基础上,采用了复配氧化剂,利用正交试验法探讨破胶剂的优化组成。评价试验结果表明,60℃环境温度下优选的破胶剂组成为:0.35%H2O2、0.4%K2S2O8、0.5%BN、0.6%CN,对粘度为2.3×105mPa·s的六次甲基四胺交联的聚丙烯酰胺凝胶的破胶效果理想,在pH=2时,可使凝胶聚合物的破解效率达99%以上,破胶后残液粘度低。岩心模拟试验结果表明,使用该破胶剂破胶前,堵水率98%以上,破胶后渗透率恢复值可达98%以上。能够有效解除聚丙烯酰胺凝胶的堵塞。     

三层球体式胶囊破胶剂及其制备方法的研究

三层球体式胶囊是用物理方法将囊核、囊幔、囊壳(包衣)三层结构粘结包裹在一起制成的。囊核和囊幔的主要成分为过硫酸铵主体,囊壳采用隔水、耐温、缓慢油溶性较好的聚合物材料。该破胶剂能有效地将冻胶压裂液与过硫酸铵破胶剂隔离,并能在不造成压裂液性能(如流变性、滤失性、携砂性等)过早丧失的前提下大剂量、高浓度使用。与现有技术相比,不仅提高了加入浓度,而且在一定温度、压力下具有延缓释放、触发整体释放和破胶更彻底等特点。     

三层球体式胶囊破胶剂及其制备方法的研究

三层球体式胶囊是用物理方法将囊核、囊幔、囊壳（包衣）三层结构粘结包裹在一起制成的。囊核和囊幔的主要成分为过硫酸铵主体，囊壳采用隔水、耐温、缓慢油溶性较好的聚合物材料。该破胶剂能有效地将冻胶压裂液与过硫酸铵破胶剂隔离，并能在不造成压裂液性能（如流变性、滤失性、携砂性等）过早丧失的前提下大剂量、高浓度使用。与现有技术相比，不仅提高了加入浓度，而且在一定温度、压力下具有延缓释放、触发整体释放和破胶更彻底等特点。     

可回收再利用的低分子胍胶压裂液技术研究

为解决压裂作业水资源缺乏和返排液难处理的问题,利用pH值控制硼酸盐离解平衡移动原理来改变胍胶压裂液的交联状态,使其在酸性条件下非降解性破胶,胍胶分子结构不被破坏,可实现重复交联。采用生物降解技术,对胍胶进行降解,通过控制降解条件来控制胍胶的降解程度,从而控制胍胶的相对分子质量,制备出了相对分子质量为30×104~50×104、在硼酸盐条件下可交联的低分子胍胶,其水溶液黏度较低,水不溶物质量分数≤4%。并以某固体酸为囊芯、在水中可逐渐溶解的某高聚物为囊衣,采用空气悬浮成膜法制备出了一种胶囊破胶剂,在地面条件下显中性,保证胍胶压裂液顺利交联,而在地层温度和压力条件下逐渐释放出固体酸物质对压裂液非降解性破胶。以低分子胍胶为稠化剂,包裹固体酸的胶囊为破胶剂,开发出了可回收再利用的低分子胍胶压裂液,在四川须家河组储层改造中得到了广泛应用,对返排出的压裂液进行了回收再利用,节能减排效果显著。     

一种新型微胶囊破胶剂的室内研究

本文介绍了一种用单体聚合包裹制成的微胶囊破胶剂,该破胶剂是利用包裹的水溶胀高分子膜的缓慢水化而释放出过硫酸铵,其缓速释放性能好、释放率高;在水基压裂液冻胶中加入该破胶剂,冻胶的抗剪切性能好,在50min的恒温、恒速剪切下,冻胶的粘度仍大于60mPa·S,8h后的破胶液粘度小于2mPa·S。     

纳米级过硫酸铵微胶囊的制备及性能

通过原位聚合法成功制备了以过硫酸铵为芯材、聚吡咯为壳材的微胶囊,并通过扫描电镜、激光粒度仪、红外光谱和拉曼光谱分析微胶囊的形貌和结构。结果表明：微胶囊的粒径分布集中在100~300 nm,且聚吡咯成功包覆过硫酸铵。微胶囊在水中分散时的电导率的变化过程说明微胶囊的释放过程为渗透释放;且随着甘油量的增加,微胶囊吸水速率加快,内部固体过硫酸铵溶解速率提高,对应过硫酸铵的释放速率提高。将过硫酸铵与等质量的微胶囊分别加入聚合物压裂液中,通过高温降黏实验,发现该微胶囊能延迟破胶7 h以上。     

过硫酸铵与生物酶压裂破胶技术对比研究

压裂是低渗或特低渗油气井增产、注水井增注的一项重要举措,压裂液破胶不及时、不彻底乃至在裂缝中形成滤饼,降低了油层裂缝的导流能力,因此压裂液的破胶效果直接影响压裂液的返排和增产,本文主要结合延长油田子长采油厂低渗或特低渗油层的情况,针对生物酶与过硫酸铵破胶各自机理,半乳甘露聚糖生物酶与压裂液添加剂的配伍性,两者与油层水质配伍性及胍胶残留物对地层的伤害情况和现场实际应用后的效果进行综合对比,寻求最佳的破胶剂为油田压裂破胶剂找到合理的解决方案。     

羟丙基胍尔胶压裂液优化设计在沙南油田的研究与应用

针对沙南油田油藏,结合压裂工艺对压裂液的特殊要求,对羟丙基胍尔胶（Hr,g）压裂液进行优化设计,通过室内研究,优选出适合沙南油田60-70℃中温地层条件的新型HPG压裂液配方,前置液：0．42％HPG＋0．08％纯碱＋0．20％有机硼交联剂＋0．02％过硫酸铵破胶剂;携砂液：0．36％HPG＋0．08％纯碱＋0．14％有机硼交联剂＋0．014％过硫酸铵破胶剂。在沙南油田现场实施3口井,均取得成功,并获得良好的增产效果。