氢键抑制方法减少瓜尔胶压裂液对砂岩储层的吸附伤害

为了减轻瓜尔胶压裂液在砂岩多孔介质中产生的吸附伤害、降低其对致密砂岩储层渗透率的伤害,以四川盆地中侏罗统沙溪庙组砂岩为研究对象,根据热重实验确定瓜尔胶在砂岩表面的吸附量,并利用X射线电子能谱测试结合岩心流动实验,分析瓜尔胶压裂液在砂岩多孔介质中的吸附作用机理,再通过核磁共振和CT成像,研究压裂液吸附对砂岩孔喉结构变化和氢键抑制剂对压裂液综合性能的影响。研究结果表明:(1)压裂液会吸附在岩石多孔介质内部,导致岩石孔径变小、储层渗透性变差,吸附量约为3.9 mg/g;(2)砂岩表面的含氧基团与瓜尔胶分子形成的多重氢键作用是砂岩多孔介质与压裂液之间发生吸附的主要作用力,氢键抑制剂可以降低瓜尔胶在砂岩中的吸附量和对储层渗透率的伤害程度;(3)氢键抑制剂的加入对压裂液流变性影响不大,但却可以有效地降低破胶液的表面张力和残渣含量。结论认为,氢键抑制剂可以解除瓜尔胶与砂岩的吸附作用,有效地降低瓜尔胶压裂液对储层的伤害,并且不会影响压裂液的综合性能;该研究成果对于认识氢键抑制剂的性能、改进瓜尔胶压裂液体系、提高致密砂岩储层的增产改造效果等都具有重要的意义。     

超级瓜尔胶理化特征及压裂液配方评价

针对大庆油田特低渗透储层压裂增产改造的需要,开发了一种新型超级瓜尔胶压裂液.利用核磁共振和黏度实验技术表征了超级瓜尔胶的化学结构和相对分子质量,利用流变仪测定了超级瓜尔胶压裂液的流变性质.结果表明:超级瓜尔胶与瓜尔胶原粉的化学结构基本相同,但是相对分子质量却比瓜尔胶原粉高1.4倍左右;在相同温度和相同剪切速率条件下,配...     

羧甲基羟丙基瓜尔胶压裂液的高温性能评价

评价了羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHPG）压裂液在90～180℃的流变性与伤害特征。该稠化剂水不溶物含量低于1.1%,用于180℃储层的加量为0.60%,基液黏度88.6 mPa.s,交联液在170 1/s剪切100 min后的黏度大于50 mPa.s。0.25%交联液100℃时的储能模量为2.451 Pa,大于0.50%羟丙基瓜尔胶（HPG）交联液的0.7265Pa。CMHPG交联液在低破胶剂浓度下即可快速破胶水化,残渣含量为194～225 mg/L,不到HPG的1/2。CMHPG和HPG交联液对储层岩心的伤害率分别为39.8%、52.3%。CMHPG交联液悬砂性能良好。在排量2～6 m3/min时,0.45%CMHPG压裂液基液（用于150℃高温深井）的摩阻系数与0.30%HPG基液（用于70℃地层）相当。与HPG压裂液相比,CMHPG压裂液具有高弹性、高悬砂性及低稠化剂使用浓度、低基液黏度、低伤害、低摩阻的＂二高四低＂性能。图5表8参4     

可逆化学平衡对瓜尔胶压裂液性能影响的研究

硼系交联剂在水中的水解平衡受温度和pH值的影响,温度升高,水解平衡向逆反应方向移动;pH值升高,水解平衡向生成硼酸根离子的正反应方向移动。硼系交联的交联时产物与硼酸根离子浓度的过量与否有关。在硼酸根离子的分布分数低于0.2时,冻胶转化为原液,属于非降解性破胶。当硼酸根离子过量时,生成单二醇络合物;当与糖等量时,生成双二醇络合物。由于硼酸根离子的浓度受温度和pH值影响而变化,因此当这两个因素发生变化时,产物就发生了变化,冻胶的携砂性能也会随之发生变化。     

两性疏水改性瓜尔胶的实验研究

在溶解性良好的阴离子瓜尔胶(MAG)基础上引入自制的水溶性阳离子疏水长链单体,赋予其动态物理交联及静电桥作用,形成一种两性疏水瓜尔胶(MAG-N22).室内实验表明,MAG-N22有更高的黏度,0.6％达到114 mPa·s,明显高于瓜尔胶原粉(GG)与MAG.MAG-N22微观网络结构测试显示0.4％,0.5％ 水溶...     

羧甲基瓜尔胶压裂液的研究与应用

针对低渗透储层压裂增产改造的需要,开发应用了一种新型羧甲基瓜尔胶压裂液.利用红外光谱、滴定和黏度等实验法表征了羧甲基瓜尔胶的结构、羧甲基的取代度和相对分子质量,研究了羧甲基瓜尔胶的水溶性以及羧甲基瓜尔胶压裂液的件能,并和羟丙基瓜尔胶压裂液进行了对比分析.实验结果表明:羧甲基基团的引入导致瓜尔胶高分子链构象更加伸展,因此...     

羟丙基瓜尔胶的合成与表征

以异丙醇为分散剂,在氢氧化钠为催化剂的作用下,瓜尔胶改性合成了羟丙基瓜尔胶。优化后的最佳条件为:瓜尔胶50 m1,异丙醇200 mL、水38～50 mL、氢氧化钠3 g、反应温度60℃、反应时间4 h、环氧丙烷10 mL;产物的表观黏度可达114 mPa·s,水不溶物质量分数7.69%,与硼砂的交联性好。产物经FT-IR、XRD、DSC和SEM进行了确证,其相变温度和晶粒度有所改变。     

磺酸甜菜碱两性离子瓜尔胶的合成研究

设计了以环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠、二甲胺和瓜尔胶为原料合成磺酸甜菜碱两性离子瓜尔胶的路线;并用红外对磺酸甜菜碱两性离子中间体和磺酸甜菜碱两性离子瓜尔胶进行了表征。考察了氢氧化钠和醚化剂用量、反应温度以及反应时间对取代度的影响,得到的最优条件是反应温度70℃、时间5h、氢氧化钠/瓜尔胶质量比为0.09和醚化剂/瓜尔胶质量比为0.5。     

含瓜尔胶的反相乳液稳定性的研究

以液体石蜡为油相,质量分数为2.5%的瓜尔胶水溶液为水相,Span80/OP-10为复配乳化剂,十六醇为助稳定剂,制备了稳定的反相乳液。考察了Span80/OP-10复配乳化剂的亲水-亲油平衡(HLB)值及其含量、反相乳液中水相含量、十六醇含量及搅拌转速对乳液类型及其稳定性的影响;并使用显微镜及粒度分析仪对乳液的结构进行了表征。实验结果表明,反相乳液的最佳制备条件为:Span80/OP-10复配乳化剂的HLB值和质量分数分别为7.36和10%(基于油相的总质量),十六醇质量分数3.75%(基于油相的总质量),水相的体积分数33%,搅拌转速为2 100 r/min。反相乳液中的胶束为球形且呈分散状,平均粒径小于10μm且分布较窄。     

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。     

羟丙基瓜尔胶压裂液的研究及应用

羟丙基瓜尔胶压裂液是一种新型的低伤害压裂液,它适合于地层温度为30~150℃的油层进行压裂改造。该压裂液应用于低温地层(25~50℃)时,是采用氧化剂和激活剂共同作用,达到使压裂液破胶化水的目的。应用于高温地层(120~150℃)时,是采用有机硼作为交联剂,使压裂液在高温深井地层中具有较高的粘度、较好的携砂性,与有机钛交联剂相比,对地层伤害减小。该压裂液已在现场应用237井次,取得了较好的经济效益和社会效益。     

十二叔胺改性瓜尔胶交联过程的流变性质

为提高瓜尔胶交联凝胶的强度和流变性能,用十二叔胺和环氧氯丙烷对羟丙基瓜尔胶进行疏水改性,制得羟丙基瓜尔胶衍生物(DA-HPG)。用有机锆交联剂与改性前后的瓜尔胶交联,研究了基液质量分数、p H值、温度、剪切速率对交联过程的影响。结果表明,在实验范围内,剪切交联过程的稳态黏度随基液质量分数增大、温度升高、pH值增大、剪切速率减小而增大;0.3%DA-HPG适宜的交联条件为基液pH=10.8数11.0、温度30℃、0.2%交联剂加量。流变动力学模型可较好地描述交联过程。对改性前后的0.3%的瓜尔胶溶液及交联凝胶进行流变学测试,改性后体系的黏弹性、黏温性均有大幅提升,分子分解温度提高,结构更加稳定。图11表5参19     

影响瓜尔胶增黏性能的因素研究

研究了影响瓜尔胶增黏性能的几个因素,认为瓜尔胶分子分支程度越高,水溶速度就会加快,黏度就会提高;碱性条件下,瓜尔胶的水合速度增大,瓜尔胶液黏度也随之增加;压裂液助剂对瓜尔胶增黏性能有略微的影响,增黏速度与助剂的酸碱性有关;搅拌时间越长,瓜尔胶的交联性能越好,较好的HPG在搅拌3min后交联挑挂性能非常好,其中瓜尔胶平均分子量对增黏性能的贡献最大。对不同厂家样品的增粘性能分析结果由好到次排序。     

影响羟丙基瓜尔胶HPG性能的因素

在瓜尔产改性，即制备羟基丙基尔胶的过程中，降低水不溶剂合量与保持粘度之间存在着矛盾，因此必须对反应物的加量和反应条件进行优化试验，研究影响羟丙基瓜尔胶产品性能的因素，考察了改变碱的加量，水的加量，反应温度，反应时间及环氧乙烷的加量对改性瓜尔胶水不溶物含量的影响。试验结果表明，影响瓜尔胶改性产品性质的因素很多，其中的关键因素是碱的加量，碱的加量越大，水不溶物含量越高，但相应地改性瓜尔胶粘度受到的影响也越大，因此了得到较低的水不溶物含量和较高的粘度，碱的加量应控制在10％以内，反应物中必须加入一些水，以保证瓜尔胶稍微膨胀，但是过多的水会使瓜尔胶增粘，导致改性瓜尔胶粘度下降，合适的醇水比例为3：1＝4：1左右，环氧乙烷的加量越大，水不溶物含量越低，但增加到一定量时对水不溶物含量降低不明显，却会降低产品的粘度，所以较适宜的环氧乙烷加量为10mL，反应温度和反应时间也是控制产品质量的重要，合适的反应时间为4h，合适的反应温度为60℃，在这样的条件下有使瓜尔胶改性产品的水溶物含量从25％降到8％以下。     

疏水缔合改性羟丙基瓜尔胶的合成工艺

实验以羟丙基瓜尔胶(HPG)分子链上的活泼羟基与1-溴代十二烷的大分子反应,将长链疏水单体引入羟丙基瓜尔胶的亲水分子链上,制备疏水缔合改性羟丙基瓜尔胶(BD-HAHPG).讨论了工艺条件对增黏性能的影响,实验结果表明,其最佳合成工艺条件为:反应温度80℃,w(氢氧化钠)=2.0%,w(HPG)=9.0%,w(1-溴代十...     

硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液的综合性能

评价了有机硼交联的羟丙基瓜尔胶压裂液体系的延迟交联特性、耐温性、耐剪切性、流变性、粘弹性、破胶特性、滤失性能、残渣含量及对地层的伤害。该压裂液体系具有可控制的延迟交联作用、良好的耐高温和剪切恢复特性、快速破胶、助排能力和携砂能力强、储层伤害小等特点,可满足低、中、高温油气藏压裂的需要,能取得良好的施工和增产效果。     

阴离子瓜尔胶溶液及其弱酸性冻胶的流变性研究

合成了水溶性好、水不溶物含量低(≤1.6%)、阴离子度为3.0%～3.5%的羧甲基羟丙基瓜尔胶.该阴离子瓜尔胶的0.1%～1.0%水溶液均显示假塑性,随溶液浓度增大,K值增大而n值减小.0.5%水溶液的表观黏流活化能为12.58 kJ/mol,较一般的瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶小.水溶液在酸性条件可与有机锆交联剂WZG形成压裂液冻胶,聚交比10∶1(WZG含Zr4+10%)、pH=4时形成的弱酸性冻胶表观黏度最高.研究了弱酸性冻胶的动态力学性能G′、G″和tgδ,结果表明:在25℃下经过150 min后该弱酸性冻胶的性能才达到稳定;在25℃下形成的0.7%和0.5%阴离子瓜尔胶冻胶的性能,好于1.0%和0.35%阴离子瓜尔胶冻胶;0.7%阴离子瓜尔胶冻胶在25～60℃温度范围均可形成,最佳温度为55℃,高于或低于55℃形成的冻胶形能变差,表明冻胶三维网络结构完善程度变差.G′、G″和tgδ曲线在较高频率区复杂化,即G′降低,G″和tgδ出峰,这与网络结构缺陷有关,如一端自由的网链.     

烯基琥珀酸酐改性瓜尔胶的合成及其凝胶破胶性能研究

以碳酸氢钠为催化剂,采用干法制备烯基琥珀酸酐(ASA)改性瓜尔胶。瓜尔胶与ASA反应的最佳条件为:瓜尔胶原粉、ASA质量比7:1,反应温度60℃,反应时间10 h,碳酸氢钠质量分数0.4%。0.4%的ASA改性瓜尔胶水溶液的表面张力为35.29 mN/m。用过硫酸铵破胶后破胶液的表面张力为29.65 mN/m,煤油/冻胶破胶液的界面张力为2.27 mN/m,残渣含量为300 mg/L。与瓜尔胶原粉相比,改性瓜尔胶制备冻胶的耐温性、耐剪切性提高。在低剪切速率或温度较低时,改性瓜尔胶黏度降低,有利于减少流体在管道中流动的摩阻;而在高剪切速率或温度较高时,改性瓜尔胶黏度增加,有利于后期的携沙造缝。     

磺酸基羟丙基瓜尔胶的制备和性能

以3-氯-2-羟基丙磺酸钠,瓜尔胶原粉为原料,在碱性催化剂作用下采用湿法合成了磺酸基羟丙基瓜尔胶.讨论了外加盐、酸度、取代度和不同浓度的瓜尔胶水溶液对磺酸基羟丙基瓜尔胶流变曲线的影响,并通过红外光谱,扫描电镜,核磁图谱,XRD等进行了分析.结果发现,随着外加盐浓度的增大,表观黏度逐渐减小,表现出明显的聚电解质的通性,A...     

高温高压下离子液体对原油中沥青质沉淀的抑制效果评价

离子液体在油藏开发中防止沥青质沉淀的潜力较大,但高温高压条件下离子液体的抑制效果尚不明确。在对2种离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Cl)和溴化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Br)以及2种商业抑制剂对原油中沥青质沉淀抑制效果评价的基础上,采用其中的最佳抑制剂及浓度开展了高温高压沥青质沉淀测定实验,研究了离子液体对地层原油及CO₂ 注入后地层原油中沥青质沉淀起始压力(AOP)及沥青质聚集体尺寸的影响。结果表明,[bmim]Br对沥青质沉淀的抑制效果远高于[bmim]Cl和另外2种商业抑制剂,最佳加量为600mg/L。纯地层原油的AOP为28.7 MPa;当加入[bmim]Br后,AOP降幅为21.6%;当在离子液体中添加异丙醇后,AOP降幅达到29.6%。饱和30%CO₂ 地层原油的AOP为31.6 MPa;当加入异丙醇与[bmim]Br的混合溶剂时,AOP降幅达44.3%。异丙醇能与[bmim]Br及CO₂ 产生三元相互作用,提高[bmim]Br的活性,大幅降低饱和CO₂ 原油的...