有机硼高温延迟交联剂的制备及其性能

合成了用于中高温油藏压裂作业的有机硼交联剂,并与羟丙基胍胶压裂液组成了有机硼交联冻胶体系。研究了合成条件对交联时间的影响,考察了有机硼交联冻胶体系的性能。实验结果表明,制备有机硼交联剂适宜的反应条件为:130℃、络合剂醇胺质量比4∶2。制备的有机硼交联剂冻胶体系适用于90~120℃的中高温地层压裂作业。破胶剂添加量为0.2%~0.3%(φ)可满足不同的施工工艺参数要求。有机硼交联冻胶体系可在110~120℃下保持表观黏度稳定大于100 mPa·s,并在作业后120~240 min实现破胶水化。     

延长油田压裂液用有机硼交联剂的研究木

以硼酸为原料,在NaOH催化作用下与乙二醇和三乙醇胺进行络合反应制备了压裂液用有机硼交联剂。研究了反应时间、反应温度、硼酸和乙二醇用量对有机硼交联剂延迟交联时间和所形成压裂液冻胶耐温性的影响,以及催化剂用量对交联剂稳定性的影响。确定了最佳反应条件:反应时间4 h,温度120℃,三乙醇胺53.4%,硼酸21.4%,乙二醇17.2%,NaOH加量1.7%。室内评价了压裂液的配伍性及其性能,结果表明:各助剂的配伍性良好,在70℃、75℃和170 s-1下剪切60 min的压裂液黏度分别为105、115 mPa.s,耐剪切性能良好。压裂液在120 min内可破胶,破胶150 min的黏度小于5 mPa.s,破胶后的残渣含量为5.18%;破胶液的表界面张力较低,分别为25.42 mN/m和1.16 mN/m。压裂液在70℃时的滤失系数为4.57×10-4m/min1/2,对储层的伤害较小,适用于低渗透油田。在延长油田7口井使用该压裂液,施工顺利,返排效果良好。图2表8参3     

不同化学剂对缔合结构压裂液破胶影响

为解决超分子缔合结构压裂液在特殊储层的破胶难题,实现该新型体系的大规模应用,通过比较90℃下不同添加剂对压裂液流变性能的影响,研究了有机溶剂、过氧化物、柴油、煤油、醇类以及复配添加剂对超分子缔合结构压裂液的破胶效果。结果表明,在90℃下,0.5%有机溶剂乙二醇单丁醚和三乙醇胺分别使压裂液黏度下降了80和77 mPa·s,并保持最低黏度为30 mPa·s;0.1%过硫酸钠120 min可使压裂液黏度降到4.312 mPa·s,破胶效果明显;加入0.6%柴油和煤油,破胶时间分别为50和40 min;多元脂肪醇与缔合高分子相互作用可以降低压裂液黏度, 1.0%正辛醇能使超分子缔合结构压裂液黏度下降到24 mPa·s;不同化学剂的复配可以缩短破胶时间,其中0.03% FeSO4、0.05% FeS分别与0.1%过硫酸铵复配可将破胶时间缩短60 min。通过以上方法可实现缔合结构压裂液在无原油存在的情况下破胶。      

不同化学剂对缔合结构压裂液破胶的影响

为解决超分子缔合结构压裂液在特殊储层的破胶难题,实现该新型体系的大规模应用,通过比较90℃下不同添加剂对压裂液流变性能的影响,研究了有机溶剂、过氧化物、柴油、煤油、醇类以及复配添加剂对超分子缔合结构压裂液的破胶效果。结果表明,在90℃下,0.5%有机溶剂乙二醇单丁醚和三乙醇胺分别使压裂液黏度下降了80和77 mPa·s,并保持最低黏度为30mPa·s;0.1%过硫酸钠120min可使压裂液黏度降到4.312 mPa·s,破胶效果明显;加入0.6%柴油和煤油,破胶时间分别为50和40 min;多元脂肪醇与缔合高分子相互作用可以降低压裂液黏度,1.0%正辛醇能使超分子缔合结构压裂液黏度下降到24 mPa·s;不同化学剂的复配可以缩短破胶时间,其中0.03%FeSO_4、0.05%FeS分别与0.1%过硫酸铵复配可将破胶时间缩短60min。通过以上方法可实现缔合结构压裂液在无原油存在的情况下破胶。     

低浓度羟丙基胍胶压裂液交联剂合成与性能评价

为进一步降低有机硼交联的羟丙基胍胶压裂液对地层和支撑裂缝导流能力的伤害,通过室内实验合成了一种新型树枝状有机硼交联剂。最佳合成条件为:硼酸15%,树枝状大分子G1 6%,配体用量25%,催化剂用量0.4%,反应温度100℃,反应时间4h。该树枝状状有机硼交联剂在0.2%~0.25%的羟丙基胍胶条件下,耐温温度为120~150℃,并且0.2%的羟丙基胍胶压裂液在80℃条件下,剪切120min黏度保持在100mPa·s以上,证明通过新方法合成的树枝状交联剂交联的超低浓度羟丙基胍胶具有良好的耐温耐剪切性能。     

抗温155℃的胍胶压裂液体系研制及性能评价

胍胶及其衍生物是水力压裂液最常用的稠化剂,成本较低且对地层伤害较小,耐温性能较差。文章对胍胶进行醚化改性,制备了一种耐温性能较好的羧甲基羟丙基胍胶CMHPG-3;利用硼酸和无机锆合成了一种新型耐高温有机硼锆交联剂;通过优选胍胶压裂液中添加剂的种类和用量,研制了一种耐高温胍胶压裂液体系,并利用高温高压流变仪对此压裂液体系的综合性能进行了评价。结果表明,该压裂液体系具有较好的延迟交联性能,在胍胶用量仅为0.4%的条件下,此胍胶压裂液的最高抗温155℃;在130℃、170 s^-1下持续剪切60 min的剩余黏度高于80 mPa·s;黏弹性能测试表明该压裂液体系具有较好的携砂性能;压裂液破胶时间短,可在90℃、2 h内完全破胶,得到的破胶液黏度低于4 mPa·s,且残渣含量较低,对储层伤害较小,储层的平均渗透率损害率仅为19.33%,现场应用施工顺利,取得了良好的压裂施工效果。     

化学破胶剂SD02用于压裂后地层处理

考察了低碳羧酸、过氧化氢、有机氢过氧化物、过酸盐及一种有机过氧化物与一种低碳羧酸的复配物(代号SD02)对4种压裂液冻胶(含0.5%聚合物的HPG/有机硼、香豆胶/有机硼、羟丙基田菁胶/有机硼及改性PAM/硫酸铝钾压裂液)的破胶性能。等体积压裂液与5%破胶剂溶液混合,分别在25℃和85℃反应0.5h后,混合液粘度比压裂液粘度分别降低78.9%～97.2%和69.6%～98.2%,其中SD02的降粘率最高,分别为94.8%～97.2%和96.5%～98.2%,对于HPG/有机硼压裂液分别为94.8%和96.5%。取以上4种压裂液及黄胞胶/有机硼压裂液制备残渣,将残渣分散于水中,与等量SD02溶液混合,在25℃反应0.5h,残渣溶解率在79.3%～91.4%,对于HPG/有机硼压裂液残渣,溶解率为91.4%。85℃下5%SD02溶液对石英砂及不同产地陶粒的4h溶蚀率≤0.3%。用5%SD02溶液作二次破胶剂,用于处理压裂后破胶效果不好的14口井,与3口未处理井相比,返排率由8.2%～11.4%上升到19.8%～33.1%,破胶液粘度由157～172mPa·s下降到1.5～5.1mPa·s,增产原油效果良好。表4。     

适用于低渗透储层的有机硼胍胶压裂液体系的制备 与性能评价*

常规胍胶压裂液胍胶加量大、破胶后残渣含量高,影响了低渗透储层的渗流能力。为改善这一问题,用硼酸、葡萄糖酸钠、三乙醇胺等制得有机硼交联剂JS-8,研究了JS-8、改性胍胶HPG-1和非离子型助排剂ZA-07组成的低浓度胍胶压裂液的各项性能。结果表明,该压裂液体系交联时间可调,抗温抗剪切性能较好,在80℃、170 s~(-1)下剪切持续90 min的黏度一直保持在218 mPa·s左右;破胶时间短,2 h内可完全破胶,破胶液黏度与残渣含量低、界面张力仅为1.07 mN/m,极大地降低了储层水锁伤害,压裂液对储层的平均渗透率伤害率仅为19.25%,可用于低渗透储层的压裂改造。图4表3参19     

有机钛交联剂的合成及其在魔芋胶压裂体系中的应用

采用钛酸丁酯为基本原料,甘油和三乙醇胺为配位体,合成了一种耐高温的有机钛交联剂,并通过测定魔芋胶压裂液的悬砂性能,确定了钛酸丁酯和甘油、三乙醇胺的加入量,通过流变仪测定了魔芋胶压裂液的耐温和耐剪切性能。结果表明,当钛酸丁酯的质量分数为38%,配位体m(甘油)∶m(三乙醇胺)=1∶1时,有机钛交联剂对压裂液的悬砂效果达到最佳。在剪切速率为170s-1的条件下,魔芋胶压裂液可以耐温至90℃,黏度维持在50mPa·s以上;在80℃、剪切速率170s-1、剪切时间30min的条件下,体系的黏度一直维持在50mPa·s以上,符合压裂施工现场对流变性能的要求。在90℃时,压裂液的沉砂速度达到0.16mm/s,符合压裂施工现场对悬砂性能的要求。     

高温低伤害的有机硼锆CZB-03交联羟丙基瓜尔胶压裂液研究

实验研究了有机硼锆交联剂CZB 0 3(有机锆交联剂OZ 1用一种复合吸附抑制剂处理后与等质量的有机硼交联剂OB 2 0 0的复配物 )与HPG的交联性能、冻胶耐温性和伤害性 ,实验体系为加有 0 .3%复合添加剂CA 0 3的0 .6 %HPG/CZB 0 3压裂液。该体系的最佳pH值为 9～ 11,适宜交联比为 10 0∶0 .3～ 0 .4 ,在温度≤ 4 0℃时延缓交联时间为 2～ 4min。该体系的耐温性高于 16 0℃ ,在 16 0℃、170s-1剪切 12 0min ,粘度保持 10 0mPa·s以上。该体系的滤失控制性能较好 ,加入 1%降滤失剂ZJ 1可使 16 0℃、3.5MPa滤失系数C3 (m/min0 .5)由 9.19× 10 -4降到6 .98× 10 -4。加入 0 .0 4 %专用破胶剂EB 0 3,在 16 0℃放置 2h后破胶液粘度为 5 .2mPa·s。CZB 0 3压裂液对支撑裂缝导流能力的伤害远小于OZ 1压裂液 ,略高于OB 2 0 0压裂液 ,在室温和 4 0～ 70MPa下 ,CZB 0 3,OZ 1,OB 2 0 0交联HPG压裂液的伤害率分别在 13.8%～ 16 .1% ,4 9.8%～ 5 1.2 % ,9.1%～ 11.7% ,平均值分别为 14 .7% ,5 0 .4 % ,10 .6 %。图 3表 3参 2。     

超高温有机硼交联剂的研究与应用

针对目前国内常规有机硼交联剂耐温性低的缺点,采用向有机硼交联剂中引入高价金属的方法,研制出耐温性能达到180℃的超高温有机硼交联剂DG-ZCY-15,通过考察高价金属加量及碱加量对压裂液耐温性能及交联时间的影响,得到了耐温性能达到180℃且具有良好的延迟交联性的压裂液配方:0.57%羟丙基瓜尔胶+0.45%DG-ZCY-15+0.3%DG-10温度稳定剂+0.3%碱+0.03%P-33型破胶剂+其它,综合评价了该压裂液体系的性能,并介绍了该压裂液体系在大港油田的应用情况。实验结果表明,180℃、170 s-1条件下剪切120 min后压裂液的黏度仍在50 mPa.s以上,能满足超高温、超深储层的加砂压裂施工要求。破胶液的黏度仅为1.45mPa.s,破胶液的表面张力仅27.8 mN/m,对3口井岩心的伤害率均在20%以下。该压裂液在大港油田进行了50余井次的现场试验,最高井温达189℃,施工成功率100%,均取得了良好的压裂效果。     

柳杨堡气田高温有机硼交联剂的优选与评价

柳杨堡气田地层温度高、气藏埋藏深,具有低孔特低渗微细孔喉特点,对于压裂液耐温耐剪切。为此,优选了一种高温有机硼交联剂。分析了基液pH值、交联温度、交联比对交联时间的影响,为该交联剂应用提供了数据支持。利用优选的高温有机硼交联剂配制成压裂液具有耐温耐剪切性好(130℃,170 s~(-1)剪切120 min后黏度仍可达到160 mPa·s)、延迟交联时间可调(交联时间150～180 s)、破胶彻底、残渣少、对储层伤害小的优点,可以满足深层高温储层压裂施工需要。该交联剂用于柳杨堡气田现场试验3井次11段,成功率100%,取得了良好的压裂效果。     

大排量连续混配压裂液在高温深井的应用

压裂液连续混配技术具有即配即注、零残留胶液、可根据现场情况随时调整液体配比机动灵活的特点,但目前现场应用井温较低（≤100℃）,排量较低（≤4m3／min）,为满足大排量、高温深井的需要,开展了大排量、高温深井连续混配压裂液技术的研究。室内优选了流动性好、水解速度快、耐高温的速溶胍胶SG-5作为连续混配压裂液用稠化剂,研制了复合增效剂,同时具有助排、破乳、杀菌作用,实现一剂多效,节约成本,简化配液施工工序,降低作业强度,形成了适合中原油田井况的中低温液体有机硼交联体系（≤130℃）和耐高温固体有机硼交联体系（130℃～160℃）,在剪切速率170s^-1连续剪切90min后粘度均保持在200mPa·s以上。大排量连续混配压裂液体系在中原油田应用9井次,施工成功率100％,最高温度达到163℃,最大排量4．8m3／min,为今后大排量、高温深井的连续混配压裂施工奠定了技术基础。     

川西高温压裂液室内研究

针对川西压裂液体系耐温性能差、日益不适应深层储层改造要求的难题,从压裂液耐温性能影响因素分析出发,合成了耐温高、交联时间可调的有机硼锆复合交联剂WD-51D,并通过引入温度稳定剂YA-10研制成耐温能力达140 ℃的高温压裂液体系。实验表明该压裂液体系耐温耐剪切能力强（140 ℃、170 s-1连续剪切120 min黏度保持在100 mPa?s以上）,降滤失性能好（滤失系数7.49×10-4 m/min0.5）,对地层伤害率低（27.99%）,满足川西深层储层改造的要求,并在大邑2井取得了成功应用。     

我国石油工业二氧化碳地质封存研究

石油工业二氧化碳地质封存,既能提高石油采收率又可实现二氧化碳永久封存.应用实证研究和对比分析的方法,研究我国与美国的油藏条件、技术水平等相关状况的差异,分析我国二氧化碳地质封存的潜力与现实障碍,发现我国需要通过国际合作开展温室气体地质封存.<京都议定书>规定的清洁发展机制提供了项目合作平台,温室气体封存项目合作,不仅能使我国实现经济开发和环境保护的双赢,还为发达国家提供"经核证的减排量",帮助其完成国际碳减排任务,项目合作前景广阔.但当前政治、成本、技术风险等因素制约着合作项目的广泛开展,由此,贯彻落实科学发展观,借鉴国外经验,进行自主技术创新,是我国现阶段实现二氧化碳地质封存的现实选择.     

多羟基醇压裂液有机硼交联剂的合成

提出了一种针对多羟基醇压裂液体系的有机硼交联剂.考察了有机硼交联剂的各成分和反应条件,确定了有机硼交联剂的最佳合成工艺.有机硼交联剂的最佳原料质量分数分别为:硼砂20.00%,水50.00%,NaOH 1.67%,丙三醇15.00%,多羟基化合物13.33%.反应温度80℃,反应时间4.0～5.0 h.作为该交联剂的多...     

鄂尔多斯盆地临兴神府区块致密砂岩气低温压裂液优化与应用

针对鄂尔多斯临兴神府区块低温储层开展压裂液优化研究,通过大量岩心实验和测井数据认识区块储层特性,开展破胶剂体系优化实验,利用低温催化剂实现低温下快速破胶,从而实现快速返排,减少压裂液与地层的接触时间。同时,利用30~80 ℃高活性生物酶破胶剂,高效降低破胶液残渣含量,实现残胶的彻底清理,从而保证裂缝的导流能力。各种破胶剂加量的设计考虑压裂液注入对地层温度的影响,进行阶梯化设计,实现较短时间破胶。针对储层物性特征对稠化剂、黏土稳定剂和助排剂等进行优化,得到一套经济有效的压裂液体系。该体系在本区块30多口生产井约100层应用,统计现场测试基液黏度为18~27 mPa · s,交联时间35~55 s。压裂施工结束关井1 h后,开井放喷,返排液黏度均低于5 mPa · s,已完全破胶。初期产量和累计产量均明显好于采用压裂液体系未经过针对性设计的单一氧化性破胶剂,且多口井实现高产,证明优化后的压裂液体系在该区块具有非常好的适用性。     

原油稠化压裂液室内筛选及现场应用

针对华北油田岩性致密、泥质含量高、水敏性强、渗透率低的砂岩储层采油速率低的难题 ,开展了对原油稠化压裂液的室内筛选和现场应用研究。室内筛选配方以自产原油为基液 ,添加胶凝剂和交联剂 (交联比为 0 .1) ,使基液稠化为冻胶 ;在冻胶体系中 ,加入耐温剂 ,增大其耐温能力 ;压裂施工时 ,再加入交联剂和破胶剂 ,提高原油稠化压裂液的耐剪切性能。经现场配液和对 4口压裂试验井的选井、施工和效果对比 ,证实原油稠化压裂工艺技术是改造低渗透、强水敏性砂岩油层的有效措施     

高温合成聚合物压裂液体系研究

根据高温低渗储层压裂改造对压裂液性能的要求,从聚合物分子结构分析入手,以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、2-丙烯酰胺基,2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,合成新型耐高温聚合物,并对其性能进行了评价。实验结果表明,剪切3 h后,压裂液黏度降低1.4 mPa.s,剪切稳定性良好,并且剪切恢复性较好。随着温度的增加,压裂液交联时间逐渐缩短。该压裂液耐温可达170℃。在60℃时,聚合物压裂液破胶困难,可以通过提高破胶剂加量以提高压裂液破胶效果。聚合物压裂液的残渣率为0.83%,对岩心的伤害率为16.7%,对支撑裂缝导流能力的伤害小于植物胶压裂液。适合高温低渗储层的压裂改造。     

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在川西致密碎屑岩气藏整体压裂开发中,有机硼交联压裂液体系获得了广泛应用,但原有的有机硼交联剂DY2-1性能不很稳定,易出现低温结晶或沉淀物,影响了压裂液交联效果。文章从有机硼交联剂改性的理论分析入手,详细分析了硼砂、硼酸的水解反应特性和络合性质,并以提高有机硼交联剂合成反应的彻底性和性能稳定性为目标,对合成工艺进行了优化改进,改变了传统的“在同一合成反应中不能既加酸又加碱作助剂”的思维定式,在合成的不同反应阶段分别加入酸、碱助剂,最后得到改进的有机硼交联剂DY2—1。改性后的DY2—1凝固点为-10 ℃,其低温稳定性得到显著改善。现场应用表明这种交联剂性能优良,值得进一步推广应用。