200℃温控低摩阻压裂液体系研究及应用

针对中石化西北油田塔里木盆地新区顺托、顺南、顺北区块储层“三高一深”特点:埋藏深;储层温度高;井底延伸压力高于150 MPa,地面施工压力高达120 MPa,压裂改造难度大的难题,通过研制温控交联剂,优选聚合物稠化剂、助排剂、黏土稳定剂及破胶剂等添加剂,开发了一套耐温可达200℃的温控压裂液体系,并进行了体系性能评价。结果表明:该体系交联时间可控,并具有良好的抗剪切能力,200℃、连续剪切120 min后黏度保持在100 m Pa·s以上;剪切速率为12 000 s-1时,降阻率为53.51%;加入新型破胶剂2 h可实现破胶,破胶液黏度小于5 m Pa·s。此体系成功应用于西北油田分公司X井和顺北A井,压裂液排量在6.0 m3/min和7.5 m3/min时,降阻率高达62%和61.4%,降阻性能良好,在超深高温储层改造中具有显著的推广前景。     

超深井压裂液体系研究与应用

针对塔里木DH油田超深井、高温、低渗透储层和注水井特点,提出了对压裂液性能的要求,优选了与超深井压裂相适应的有机硼交联改性瓜尔胶压裂液体系的配方和添加剂。介绍了塔里木高温深井压裂液的应用情况,分析讨论了该压裂液控制延迟交联,降低摩阻,优化配方,改善流变性能,以及低伤害特性等。现场应用表明,有机硼交联改性瓜尔胶压裂液具有低摩阻、流变性能好、携砂能力强、破胶彻底、低伤害等特点,满足了井深5850m以上超深井压裂施工的要求。     

深层致密砂岩气藏中高温压裂液开发及应用

通过综合考虑深层致密砂岩气藏特征和压裂工艺的要求,优化形成2套耐高温、低伤害、低摩阻压裂液体系。(1)低伤害聚合物压裂液体系,基液配方为0.50%～0.55%稠化剂SSF-C+0.10%交联剂SSF-CB+1%KCl,170s~(-1)、140℃下剪切120min后表观黏度为50～65mPa.s;120℃下1h后的破胶液黏度2.67mPa·s;压裂液破胶液对储层岩心的伤害率为10.25%。(2)羧甲基羟丙基胍胶压裂液体系,基液配方为0.40%CMHPG(羧甲基羟丙基胍胶)+0.35%高温增效剂(硫代硫酸盐)+0.3%助排剂(氟碳表面活性剂)+0.02%消泡剂(有机硅)+0.1%杀菌剂(甲醛)+0.3%粘土稳定剂(低分子阳离子季铵盐)+pH调节剂(碳酸钠、氢氧化钠),经实验测定,压裂液基液黏度66mPa·s,pH值9.5～10.8,交联时间1～5min;压裂液在170s~(-1)、140℃下剪切120min后表观黏度大于100mPa·s;130℃下1h后的破胶液黏度3.55mPa·s;压裂液破胶液对储层岩心的伤害率为28.29%。现场应用表明:该压裂液体系对储层的适应性好,摩阻低,降阻率为65%～75%。     

低浓度羟丙基瓜尔胶压裂液体系的研究

为有效控制和降低压裂液对储层的伤害,进一步提高压裂液效果,降低压裂成本,开发了满足低渗透储层压裂需要的低质量分数、低残渣、低伤害的胍胶压裂液体系。该压裂液体系胍胶浓度为0.35%,交联剂用量为0.50%,破胶后残渣为144 mg/L,破胶剂用量为0.008%,破胶时间为3 h,与常规胍胶体系相比破胶残渣下降率为51.52%,起泡剂、黏土稳定剂、助排剂用量均为0.50%,温度稳定剂为0.10%。流变等研究分析结果表明该体系具有良好的抗温抗剪切能力,当温度达到140℃时黏度大于100 m Pa·s,在170 s~(-1)剪切90 min后黏度大于80 m Pa·s。通过对岩心伤害率与静态滤失进行研究发现伤害率下降均大于50%,静态滤失较小,有利于降低对储层的伤害。     

一种低浓度压裂液有机硼交联剂的合成与性能评价

针对目前国内压裂液稠化剂使用浓度较高的问题,以十水四硼酸钠为主原料,在NaOH的催化剂作用下,与乙二醇、三乙醇胺和多羟基醇进行络合反应,合成了适用于低浓度压裂液体系下的有机硼交联剂JS2-6,通过红外光谱对交联剂JS2-6以及HPG/JS2-6交联形成的冻胶分别进行了结构表征,研究了该交联剂与较低浓度的羟丙基胍胶所形成压裂液的延缓交联性能、耐温抗剪切性能、滤失性能、破乳性能和摩阻性能。通过实验得到的低浓度压裂液体系配方为:(0.3%～0.35%)HPG+0.2%杀菌剂FHS-18+0.2%助排剂F220+0.3%黏土稳定剂DS-208+0.1%交联促进剂+(0.02%～0.04%)p H调节剂,交联比为100∶(0.2～0.3),体系适用温度为60数150℃。通过调节体系的pH值,有效延长交联时间可达90 s。在温度140℃、剪切速率170 s~(-1)下剪切90 min,压裂液的黏度保持在150 m Pa·s左右,具有优异的耐温耐剪切性能。该体系在120℃时滤失系数最低为7.12×10~(-4)m/min~(1/2),滤失量28 mL,能有效减少地层伤害。在120℃破胶后的破胶液与煤油间的界面张力1 mN/m,破胶液黏度较低,对地层伤害率低,且具有低摩阻的特点,可达到易排液的使用要求。图9表3参17     

地层水压裂液体系研制

为了缓解川西气田地层水大量产出带来的环境保护压力和成本压力,对川西地区地层水的类型、成分以及矿化度深入分析的基础上,分别采用低矿化度地层水和高矿化度地层水配制成功了地层水瓜胶压裂液体系和地层水降阻水体系。地层水瓜胶压裂液体系在45℃下剪切90 min黏度可达100 m Pa·s以上,破胶液表面张力为27.66 m N/m,防膨率为87.5%,伤害率为26.5%;通过优选耐盐降阻剂,配制出一种地层水降阻水体系,其降阻率可达69%~71%。地层水瓜胶压裂液在SF38-2井和SF38-4井成功应用,增产效果明显;地层水降阻水体系在X502井非常规气藏体积压裂施工中得到成功应用。2套地层水压裂液体系性能均与清水压裂液性能相当,具有良好的推广应用前景。     

耐高温阴离子表面活性剂压裂液的性能评价及现场应用

针对国内清洁压裂液耐温性能普遍较差的问题,研发了可耐130℃高温的阴离子型表面活性剂压裂液体系。确定了该130℃高温压裂液体系的最终配方为4.0%D2F-AS11+0.6%KOH+3%KCl+0.2%EDTA。通过室内实验,研究了该压裂液体系的流变性、悬砂性、破胶返排性能、对基质的伤害性以及对裂缝内支撑剂导流能力的影响,实验结果表明,该体系耐温耐剪切性能良好,130℃、170 s-1剪切60 min,黏度一直保持在50 m Pa·s左右;破胶简单,可以用烃类和地层水来破胶,且破胶速度快,破胶后无残渣;对储层的基质渗透率伤害仅为9.8%,对裂缝内支撑剂的导流能力几乎没有伤害。现场试验表明,该阴离子表面活性剂压裂液体系施工摩阻低,携砂能力强,施工最高砂比达到42%,返排率达到82%以上,有利于对深井的加砂压裂改造。     

低浓度瓜胶压裂液体系评价及在大牛地气田的应用

水力压裂是大牛地气田低孔低渗储层开发的有效手段,压裂液是压裂工艺技术的重要组成部分,而目前0.45%HPG压裂液残渣含量较高(300~700 mg/L),对储层基质和人工裂缝伤害大。通过室内实验评价,优选有机硼交联剂HB-JLJ、高效助排剂HB-ZPJ以及生物酶破胶剂HB-PJJ,并结合常规黏土稳定剂、杀菌剂和起泡剂等添加剂,形成一套适合90℃储层温度条件的低浓度瓜胶压裂液体系。该压裂液体系具有良好的交联、携砂和流变性能,破胶液残渣含量为173~202 mg/L,表面张力为22.2~22.6 m N/m,较现用0.45%HPG压裂液对岩心伤害率降低19.96%。0.30%HPG压裂液体系在D井现场应用各项性能良好,增产效果显著。     

有机硼交联压裂液在高温深井中的应用

针对胜利油田大北52断块深井高温油藏特点和压裂工艺要求,分析了压裂液选择的依据,筛选出了适合该油藏特征的有机硼交联压裂液体系。重点讨论了压裂液流变试验条件的选择、降阻性能、携砂能力和保护储层技术。室内试验和现场应用表明,该有机硼压裂液具有延迟交联、摩阻低、良好的耐温耐剪切性能、携砂能力强、易破胶、储层伤害小等优点,满足了深井高温压裂工艺的需要。     

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。     

高温压裂液体系研发及在海上气田的应用

国内常规压裂液体系仅适用于150℃以下地层,而海上气田高温深井的地层温度高达160℃。文中通过室内实验优选了温度稳定剂、高温延迟交联剂和破胶剂的加量,研制出耐温160℃的高温压裂液体系,延迟交联时间可控制在2}5min,破胶时间少于3h。该体系在海上气田BY2井158℃储层压裂施工中得到成功应用,压后45h内压裂液返排率85.5%,日产气9.6x1 04 m3,达到了改造储层和增产的目的。该技术对海上高温储层压裂具有一定的指导意义     

超高温压裂液在国内压裂井的首次应用

针对如何有效动用胜利油田近年来发现的高温深层油气资源,对高温、深层储层加砂压裂改造中的技术瓶颈开展攻关,在国内首次研发了耐温200℃超高温瓜胶压裂液体系。该体系达到了在198℃、170s^-1连续剪切120min后粘度保持在60～90mPa·s、对清水介质的降阻率40％～60％、破胶液对支撑裂缝伤害率小于20％的性能指标,完全能满足深层、超高温储层压裂要求的携砂能力强、低摩阻、低伤害等性能要求。     

抗高温复合表面活性剂清洁压裂液体系研究与应用

针对清洁压裂液普遍存在抗温性能差的问题,文中通过合成抗温型阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂,并添加相关助剂,研制出了一种新型抗高温复合表面活性剂清洁压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价,结果表明,该清洁压裂液体系具有良好的耐高温抗剪切性能,在140℃,170 s-1条件下剪切90 min后,黏度仍可以保持在50 m Pa·s以上。该体系还具有良好的携砂能力和滤失性能。使用煤油和地层水破胶60 min后的体系黏度均小于5.0 m Pa·s,破胶液的界面张力达到0.554 m N/m,残渣质量浓度低于1 mg/L,说明体系破胶迅速彻底。另外,压裂液体系对储层岩心的伤害率低至10%左右。现场应用结果表明,使用抗高温复合表面活性剂清洁压裂液体系的A33-9井压裂后的日产油量是使用常规胍胶压裂液施工的A33-10井的3倍多,取得了明显的压裂增产效果。     

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。     

超高温改性瓜胶压裂液性能研究与应用

针对目前压裂井越往深井发展地层温度越高这一问题,研究开发了一种由耐高温改性瓜胶、有机硼锆交联剂和温度稳定剂等形成了超高温压裂液体系,即0.55％超高温改性瓜胶+1％温度稳定剂BA1-26+0.5％助排剂BA1-5+0.5％黏土稳定剂BA1-13+0.02％杀菌剂BA2-3+2％KCl+0.6％交联剂.用AFM、SEM观察了压裂液交联前后的微观结构,并考察了压裂液的相关性能.实验结果表明,超高温压裂液具有良好的抗剪切能力,180℃、170 1/s下剪切2 h后,黏度仍保持在150 mPa·s以上;通过调节pH可使超高温压裂液的成冻时间控制在3～15 min之间,有利于深井施工;交联前压裂液的线形结构有利于提高降阻性能,交联后压裂液的三雏结构有利于携砂.破胶液外观清澈透明、黏度较低(＜6 mPa·8)、表面张力低(为28.6 mN/m),残渣率为10.6％.现场实施进一步证明研制的超高温压裂液能满足180℃地层的压裂要求.图4表2参12     

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。     

高含硫气田废水回注黄龙3井数据传输方案

压裂液加重是解决高温深井酸化压裂施工压力高、压开难度大的重要手段之一,实验优化形成了能够满足不同加重要求的加重压裂液配方,并对其性能进行了系统的室内评价。结果表明,研制的加重压裂液溶胀性能良好,压裂液密度与盐含量呈线性关系,压裂液密度最高可达1.43g/cm3;随着盐含量增加,压裂液冻胶黏度将大幅下降,稳定性也随之降低,但通过增加交联剂用量可提高加重压裂液在高温下的稳定性;其延迟交联性能能够较好地降低施工管路摩阻,4.0m3/min排量下降阻率达39.9%;在高温(>90℃)环境下能实现快速破胶,破胶液表面张力低(28mN/m);支撑裂缝导流能力伤害率为7%～21%。结合现场一口井对加重压裂液密度优化思路进行了详细的阐述。     

粘弹性清洁压裂液在低渗砂岩储层的应用

胍胶、羟乙基聚合物等常规压裂液存在残渣二次污染缺陷,对低渗砂岩伤害尤甚。室内试验表明粘弹性清洁压裂液具有抗剪切性能好、携砂能力强、摩阻低、破胶彻底等特点,通过与胍胶压裂液对比试验分析,表明粘弹性清洁压裂液具有更好的流变性能和降滤失性能,并使渗透率恢复率提高了5倍。现场应用证实了VES-50粘弹性清洁压裂液对储层污染小,压裂效果优于常规聚合物压裂液,非常适用于低渗砂岩储层的压裂改造。     

温控交联酸体系研究及应用

针对常规酸液穿透距离有限,以及交联酸体系交联时间短、初始黏度高导致管柱摩阻高和地面施工压力高等问题,通过研制温控交联剂,优选耐酸稠化剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂、助排剂,开发了一套耐温可达150℃的温控交联酸体系,并进行了流变性能、缓速性能、滤失性能和破胶性能的分析评价。结果表明:该体系交联时间可控,并具有良好的抗剪切能力,150℃、170 s-1下剪切3 h后黏度保持在70 mPa·s以上;14 h后溶蚀率达68.5%;滤失系数Cw=7.68×10~(-4)m/min~(1/2);胶囊和氧化破胶剂配合使用可实现2 h破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s。此体系成功应用于塔河油田THX井6 704.00 m～7 077.00 m井段,同等排量下降阻效果明显优于滑溜水,完全能满足超深高温碳酸盐岩储层大规模酸压改造要求。     

压裂液延迟交联与快速破胶技术

针对压裂液伤害地层的问题，通过对压裂液延迟交联与快速破胶技术的研究试验，研制出了时间延迟交联剂和温度延迟交联剂．确定了压裂液在不同温度和不同时间内破胶时需要破胶剂的用量。结果表明．压裂液交联的最佳时间是压裂液刚进入地层的那一刻。为减少压裂液对地层的伤害，破胶剂加量应根据施工时问与裂缝中压裂液温度情况，使压裂液的破胶时间与施工时间相一致，既能保证压裂液的造缝与携砂能力，又能使压裂液在施工结束后快速破胶、水化返排。现场应用表明，压裂液具有摩阻低、抗剪切性能好、造缝与携砂能力强。对地层伤害小的优点．满足了现场施工的需要，提高了油井(特别是深井)压裂施工的成功率。在华北冀中对井深3400～3800m的油井压裂施工9口，平均砂比为29．3％，成功率为100％。