非交联酸化自转向剂ADDA的合成及转向性能评价

为了改善和提高酸液在非均质储层中的酸化效果，合成了一种酸化自转向剂。利用AM，DMAPMA，DMAAC-18和ACMO四种单体，通过自由基水溶液聚合得到了一种初始粘度低，并随着酸岩反应自动增稠的酸化自转向剂ADDA。通过单因素法得到ADDA的最佳合成条件为：单体配比AM:DMAPMA:DMAAC-18:ACMO=90:10:1.8:10，引发剂加量0.5%，单体浓度为30%，反应温度55℃，反应时间6h，pH=7。利用傅里叶红外光谱仪和核磁共振波谱仪对产物进行表征，结果表明，ADDA的分子结构与设计的一致。在90℃下，1.3%ADDA酸液粘度能从6 mPa?s增加到126mPa?s，具有较好的转向性能。1.3%ADDA残酸在90℃，170s-1下剪切1h后，其表观粘度为70mPa?s，表明ADDA残酸具有较好的抗温性能。配伍性结果表明，在90℃下，加入酸化外加剂的1.3%ADDA自转向酸与不加酸化外加剂的1.3%ADDA自转向酸相比，其残酸表观粘度提高了54mPa?s，表明配伍性良好。     

变黏分流酸流变性影响因素的研究

利用室内合成的甜菜碱型两性表面活性剂(VES-TCJ)制备变黏分流酸。首先测定酸液中VES-TCJ浓度对鲜酸表观黏度的影响。然后模拟酸-岩反应,考察pH、VES-TCJ浓度、剪切速率、温度等因素对变黏分流酸体系变黏特性的影响。实验结果表明,当剪切速率为170 s-1,25℃下鲜酸的表观黏度小于25 mPa.s,具有良好的泵入能力。酸液表观黏度在酸-岩反应过程中不断增大,pH值为3左右时,乏酸的表观黏度最大。表面活性剂是酸液变黏的关键,VES-TCJ浓度大于4%后,变黏分流酸具有较高的表观黏度。变黏分流酸表观黏度随剪切速率的增大和温度的升高而明显减小。     

本溪组致密砂岩储层冻胶酸体系的优选

针对鄂尔多斯盆地东缘本溪组致密砂岩储层酸压改造的酸液体系酸岩反应速率快、酸液穿透距离短、压裂效果不理想等问题开发了冻胶酸酸压工艺,利用冻胶酸体系黏度高、滤失低、缓速缓蚀、破胶彻底等优点,实现酸液体系深穿透,提高酸蚀裂缝导流能力。通过流变、水浴破胶、表/界面张力、酸岩反应速率等测试手段评价冻胶酸体系的常规性能、高温流变性能、破胶性能、缓速性能以及残酸对地层的伤害能力,根据结果优选出重科冻胶酸+15%HCl的酸液体系。结果表明,该体系常规性能良好;在70℃、170 s~(-1)的剪切速率下经过80 min耐温剪切后黏度保持在300 m Pa·s;破胶4 h后黏度低至2 m Pa·s,且破胶液表/界面张力低;酸岩反应速率低,缓速性能良好;残酸中残渣质量分数低,表现出低伤害、返排效果好等优点。     

悬浮酸稠化剂的研究及性能评价

将速溶稠化剂加入到油相中,用油相悬浮分散稠化剂,形成悬浮酸稠化剂,遇水后利用油相在水相中自然展开,把稠化剂均匀分散在水中。用有机膨润土和乙醇增加油相粘度,硅藻土、粉煤灰与聚丙酰胺改性物颗粒极配,乳化剂提高浆体稳定性,解决了悬浮酸稠化剂溶解慢、易结团、需提前配制的问题。优选的悬浮酸稠化剂基本配方:70 g 26号白油+3 g有机膨润土+0.2 g乙醇+50 g稠化剂2号样+4 g硅藻土+4 g粉煤灰+1.4%OP-10。配制的悬浮酸稠化剂酸化体系能明显降低与岩石反应速率,与常规酸化体系相比,50,70,90℃的动态反应速率降低13倍以上,90℃下腐蚀速率降低50%以上,提高储层岩心渗透率5倍。酸化体系抗温抗剪切效果良好,在90℃下170 s^(-1)剪切2 h后,粘度仍保持在310 mPa·s。0.03%破胶剂加量下,酸液2 h后粘度降至5 mPa·s。特别适合储层进行酸化改造。     

一种新型耐温酸化转向剂KHD501B的开发及性能评价

开发了一种新型粘弹性表面活性剂KHD501B,与国内常规粘弹性自转向酸体系相比,使用该表面活性剂配制自转向酸体系具有良好的抗温、抗剪切性能,并考察了酸化缓蚀剂KHD529与自转向酸体系的配伍性及自转向酸体系的缓速性,室内评价试验结果表明,随KHD501B浓度不断增加,酸液体系黏度不断升高,KHD501B浓度为5%时,20%盐酸中黏度仅为10m Pa·s左右,自转向酸随酸岩反应的进行黏度不断增加并实现自转向,转向黏度可达到300m Pa·s以上,之后酸岩继续反应直至自动破胶;酸化缓蚀剂KHD529加量为1%时,与酸液体系配伍性较好,且20%盐酸酸液体系中N80钢片腐蚀速率低于5g/(m2·h)。     

延迟交联冻胶酸液体系的室内试验研究

针对塔河油田外围奥陶系碳酸盐岩油藏储层发育程度变差,常规酸液体系滤失量大、酸岩反应速度快,酸蚀裂缝长度较短,酸压有效作用距离难以进一步提高的难题,开展了延迟交联冻胶酸体系配方、综合性能,以及现场酸压施工工艺研究。优选出的冻胶酸体系室温放置7天无分层、沉淀,基液粘度51mPa·s,延迟交联时间3-4min可调,在150℃、170s-1下剪切1h后黏度仍大于50mPa·s,破胶液粘度6mPa·s,酸岩反应速度较常规胶凝酸体系低一个数量级,具备一定的携砂能力。在碳酸盐岩油藏酸压改造中具有良好的推广应用前景。     

耐高温有机锆交联酸体系性能研究

鉴于目前交联酸体系不能满足高温储层酸化压裂需要,以自制有机锆交联剂JLJ-11及稠化剂FS3802为原料,通过加量优选,制备了一种新型耐高温有机锆交联酸体系,并对其耐温耐剪切、滤失、缓蚀、携砂以及破胶等性能进行了评价。结果表明,所制备交联酸体系耐温耐剪切性能显著,在恒温150℃和剪切速率170 s-1条件下,持续剪切1 h,表观粘度仍保持在50 mPa·s以上;体系破胶彻底,加入0.2%的过硫酸铵,95℃静置2 h后,粘度降至2.15 mPa·s;同时所制备交联酸体系滤失系数较低、缓蚀作用明显、携砂性能良好,适用于高温储层的酸压施工。     

低渗储层胍胶压裂液交联性能的影响因素及机理探讨

针对非常规储层压裂过程因胍胶压裂液由于耐温性和抗剪切性能差而流变性不易控制问题,依胍胶压裂液特性制备了一类高效纳米ZrO_2交联剂PDH,并配制成PDH-丙烯酰胺接枝胍胶压裂液。以组装的毛细管黏度测量装置探索和分析了纳米PDH交联剂加入量、体系温度、压力及剪切速率对胍胶压裂液黏度和流变指数的影响,并以分子模拟揭示其增稠交联机理。结果表明,30 MPa、175℃和200 s^(-1)剪切50 min可使含0.3%的纳米ZrO_2交联剂的0.35%胍胶压裂液黏度达97 mPa·s,明显优于普通有机锆DDT交联压裂液的74 mPa·s。纳米锆量与体系压力升高使压裂液黏度增加和流变指数降低。4因素中温度和剪切速率对压裂液黏度影响较小,分别降低了39 mPa·s和24 mPa·s,远小于温度和剪切速率对DDT-胍胶压裂液降低的54 mPa·s和37 mPa·s, PDH展现出优异耐温性和增稠性。     

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。     

碳酸盐岩储层酸基压裂液体系性能研究

伊拉克米桑油田主力产层均为碳酸盐岩储层,具有岩性复杂、埋藏较深、地层温度较高以及非均质性强等特征,需要通过酸压技术开发储层。针对储层温度90℃酸压开采,通过实验室研究,优选出了适用于90～100℃碳酸盐岩储层酸基压裂液体系,盐酸浓度为20%,岩心溶蚀率为83.6%。在20%盐酸中,加入质量分数为1.0%稠化剂,耐温耐剪切评价后黏度保持61mPa·s;加入质量分数为1.0%酸化缓蚀剂,缓蚀率为2.61g/(m²·h);加入质量分数为1.4%助排剂,表面张力为30.4mN/m,界面张力为1.8mN/m;加入质量分数为1.5%黏土稳定剂,防膨率为92.6%,各项指标均满足行业标准要求。