耐高温阳离子聚合物压裂液的制备与性能研究

为获得具有良好耐温抗剪切性能的聚合物压裂液,设计并合成了含阳离子基团的丙烯酰胺共聚物PAAD及配套有机钛交联剂TC,以PAAD为稠化剂、TC为交联剂、多羟基化合物MH为交联促进剂,制备了阳离子聚合物压裂液。研究了PAAD、TC、MH、pH值对压裂液性能的影响。结果表明,PAAD具有较强的增黏能力,可作为压裂液稠化剂使用;TC可在酸性条件下与聚合物PAAD交联形成聚合物冻胶;MH在高温条件下能与PAAD稠化剂反应,促进聚合物交联网络的形成,提高压裂液黏度及耐温性能。该压裂液的性能与体系组成有关,随聚合物PAAD浓度的增加,压裂液冻胶黏度增大,但PAAD加量超过0.6%后冻胶黏度增幅减小。在PAAD浓度一定的条件下,TC和MH均存在对应冻胶高黏度的最佳浓度值。体系pH值对压裂液的性能影响较大,pH=3数4时压裂液成胶性能较好。组成为0.6%PAAD+1.0%TC+0.2%MH(pH=3数4)的压裂液经150℃、170 s~(-1)连续剪切90min后的黏度仍保持在90 m Pa·s左右,满足150℃高温油气井压裂施工需要。     

一种聚合物压裂液稠化剂的性能研究及应用

以分子间的静电作用为理论基础,研制出一种适用于中高温地层的阳离子型中高分子量的压裂液用聚合物稠化剂,通过红外光谱谱图以及核磁共振谱图分析聚合物结构,利用扫描电镜观察加入电吸引诱导剂后聚合物溶液空间结构的变化,并对该聚合物压裂液稠化剂进行性能测试,发现该压裂液聚合物稠化剂在加入电吸引诱导剂后可形成较强的空间网状结构,增黏效果很好,并且在110℃、130℃、170 s-1下剪切1 h后黏度保持在40~55 m Pa s,在90℃条件下破胶时间为71.5 min,破胶后无残渣,岩心伤害率低,为12.07%。该压裂液表现出较强的黏弹性,携砂性能好,沉砂速率为1.96×10-4 m/min,且在砂比为60%时,常温下1 h后悬砂状态良好。该聚合物压裂液稠化剂满足现场压裂施工的要求,加之合成原料易得、价格较低,其现场应用前景广泛,通过在苏里格气田苏20-23-X井盒8下段的现场压裂施工测试中可以看出,其施工效果显著。     

新型合成聚合物超高温压裂液体系

松辽盆地深层火山岩储层埋深大于5000 m,储层温度高达180 ℃,需要开发一种能应用于超高温(180℃以上)储层的新型低伤害压裂液.在室内合成交联剂AC-12的基础上,通过优化压裂液添加剂的用量,研发了新型的合成聚合物压裂液配方.室内实验表明,合成聚合物压裂液在180℃下具有很好的耐温耐剪切性能,在180 ℃、170 s-1剪切120 min后,压裂液黏度在100 mPa·s以上.通过将剪切速率由170 s-1增加到1000 s-1、2000 s-1,再降到170 s-1,模拟压裂液在泵入过程中管路高剪切和裂缝低剪切的黏度变化情况,得到该配方高剪切下的黏度恢复能力强,进入裂缝后有足够的黏度使支撑剂全悬浮,该压裂液具有高剪切下的黏度恢复性能.同时,合成聚合物压裂液容易破胶,破胶液黏度低,残渣含量少,可以在高温深井使用.     

低分子聚乙烯醇压裂液的制备和性能评价

以低分子聚乙烯醇为主剂，硼砂为交联剂，制备了低分子聚乙烯醇压裂液。确定了低分子聚乙烯醇压裂液的最佳配方：低分子聚乙烯醇含量为2％、硼砂加量为3％，体系pH值为9。并对其性能进行了评价。实验结果表明，该压裂液体系具有优异的耐剪切性、剪切恢复性及良好的破胶性能，并且配制简单，便于施工。因此，该压裂液体系具有很好的应用前景。     

复配交联剂对阳离子聚合物压裂液性能的影响

为进一步提高阳离子聚合物压裂液的耐温抗剪切性能,以阳离子聚合物PAAD为稠化剂,采用间苯二酚(FA)、乌洛托品(FB)与有机钛(TCMH)复配物为交联剂配制压裂液,研究了复配交联剂在改善聚合物压裂液耐温抗剪切性能方面的作用效果。结果表明,FA和FB的混合物在高温条件下能与PAAD稠化剂发生交联反应,提高交联体系的稳定性;PADD压裂液的性能与FA、FB的配比和加量有关,FA与FB的质量比为1∶2、加量为0.15%~0.3%的压裂液具有较好的耐温抗剪切性能;与单独使用TCMH有机钛交联剂的PAAD压裂液相比,采用TCMH-FA-FB复配交联剂配制的PADD压裂液具有更好的耐温抗剪切性能;组成为0.6%PAAD+1.0%TCMH+0.3%FA-FB(FA∶FB=1∶2)、p H=3~4的压裂液经160℃、170 s-1连续剪切90 min后的黏度仍保持在60 m Pa·s左右,满足160℃高温油气井压裂施工需要。     

压裂液添加剂对压裂液性能及效果的影响分析（I）——稠化剂和交联剂 …

压裂液稠化剂、交联剂、破胶剂、防乳化剂和降滤失剂等添加剂的性质决定了压裂液的性能,对压裂处理的效果影响较大。本文分析讨论了压裂液稠化剂和交联剂对压裂液性能及压裂效果的影响。     

四元共聚物压裂液稠化剂的制备与性能评价

为获得耐温性能优良的压裂液,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为骨架单体,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和β-环糊精(β-CD)为功能单体制得四元共聚物压裂液稠化剂(MASD),通过红外光谱仪和核磁共振波谱仪表征了MASD的结构,评价了MASD的性能,研究了MASD和有机锆交联剂组成的压裂液的耐温抗剪切性和对岩心的伤害性。结果表明,在单体总加量23%、AM∶AA∶AMPS∶β-CD质量比7∶1∶1∶1、引发剂加量0.3%(以单体质量计)、溶液p H值为7、引发温度在40℃的条件下反应0.5 h后再在60℃下反应8 h制得的MASD在250℃下的化学结构稳定,具有良好的流变性和增黏能力,0.6%的MASD溶液室温下的黏度为72 m Pa·s,携砂性能较好,陶粒的沉降速率为1.78×10~(-4)m/min。0.6%MASD与0.5%有机锆交联剂组成的压裂液具有良好的耐温抗剪切能力,在120℃和140℃、170 s~(-1)下剪切90 min后的黏度约为170 m Pa·s;对岩心的伤害率低(14.27%),可用于中高温压裂施工。     

海水基胍胶压裂液优选及现场应用

针对高矿化度的海水配制压裂液,优选了一套耐温90℃的海水基胍胶压裂液体系.通过对体系的性能评价,得到了配方:0.45％稠化剂SG-1+0.6％多效添加剂DT-1+0.4％助排剂YL-1+0.6％交联剂SJL.结果表明,该体系具有较好的耐温耐剪切性能,在90℃、170 s-1条件下剪切120 min,最终黏度为70.5 ...     

水中常见离子对水基压裂液性能影响的研究

描述了几种水中常见离子(包括:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42-)对压裂液的黏度和抗温抗剪切性能的影响。其中K+、Na+、Cl-、Mg2+和SO42-对压裂液的性能影响较小。而Ca2+由于与交联剂硼砂反应生产沉淀,减弱了压裂液的抗温抗剪切性能。同样,在pH=7.0时,Al3+也减弱了压裂液的相关性能。     

一种用于水基压裂液稠化剂的制备及性能评价

自制了一种用于水基压裂液,可耐150℃高温的稠化剂。考察了其理化指标和冻胶性能,研究了冻胶的剪切稳定性、耐温性、滤失性、破胶性等系列性能。发现其在170s^-1剪切条件下,冻胶粘度稳定;耐温达150℃;滤失速度为1．08×0^-4m／min,初滤失量为0．017m3／㎡;破胶性、配伍性良好,针对高温油藏具有极好的应用前景。     

硼钛复合交联剂的制备及其在聚乙烯醇压裂液中的应用

以四硼酸钠和钛酸丁酯等为原料合成了硼钛复合交联剂,并以聚乙烯醇（PVA）为稠化剂制备了聚乙烯醇压裂液。考察了交联剂的硼钛质量比、PVA与交联剂质量比（聚交比）以及PVA含量对冻胶的交联延迟时间、耐温性及耐剪切性能的影响。结果表明,交联剂的硼钛质量比为1：3、聚交比为100：0．9—100：1．0、PVA质量分数为1．5％-1．6％时,制备的复合交联剂以及压裂液的性能达到最佳。     

改性生物胶压裂液的制备与应用

针对生物胶存在用量高、耐温能力差等问题,通过醚化反应改性得到一种具有分子缔合能力的生物胶FAD-120,形成适合70~130℃致密储层的压裂液体系。研究表明:体系具有速溶、适应高矿化度水、低摩阻、携砂性能强、残渣低、伤害小、安全环保等特点,与瓜胶压裂液相比,具有配方简单、配制方便、水质适应性强、成本低等特点。该体系在长庆油田池228区块现场试验,使用矿化度为3 334 mg/L浅层地下水配液,实现最高砂比为25%,同区块单井加砂量与瓜胶压裂液加砂量相近。生物胶FAD-120压裂液现场应用的成功,对扩大压裂液配液水源、降低压裂液成本以及保障大规模体积改造的顺利实施有重要意义。      

清洁压裂液的制备和性能评价

采用单因素实验法优选出清洁压裂液的配方为:4%十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)+2%水杨酸钠+4%KCl。对制得的清洁压裂液的抗剪切、抗温和携砂性能进行了评价,结果表明,该清洁压裂液在90℃时的表观黏度为110 mPa·s,且在60 min连续剪切下,清洁压裂液的表观黏度几乎没有变化;静态悬砂砂比最高可达15%;破胶后黏度几乎与水相同,且没有水不溶物存在。这表明优选配方清洁压裂液具有较好的抗剪切、抗温和携砂性能,完全符合压裂施工要求。     

复合型CMV清洁压裂液的研制与性能评价

为了得到成本低廉、性能优异的清洁压裂液,将季铵盐阳离子表面活性剂CTAB与磺酸盐阴离子表面活性剂MES进行复配,以KCl为黏土稳定剂,配制了一种复合型CMV清洁压裂液,确定了最佳配方并评价了该压裂液耐温抗剪切性、携砂性及破胶性。研究结果表明:优化配方2.5%~3.5%CTAB+2.0%MES+1.0%黏土稳定剂KCl的复合型CMV清洁压裂液对酸度不敏感,应用范围很广。在低温剪切下,体系表现出剪切增稠现象;分别在90℃、120℃下,持续剪切(剪切速率170 s~(-1))1 h后,CMV清洁压裂液的表观黏度分别为85和40 mPa·s,适合中温储层。CMV清洁压裂液的携砂能力优于0.3%羟丙基胍胶压裂液的,在温度90℃、砂比为10%时,陶粒(20~40目)在前者中的沉降速率(0.634 mm/s)明显低于在后者中的(0.9258 mm/s);在30℃下,不同体积比(1∶10~1∶5)的CMV清洁压裂液与柴油混合体系均可在3 h内自动破胶,破胶液的表面张力均小于28.0 mN/m,返排能力提高,对地层的伤害性少且原料成本远低于很多现用的清洁压裂液。     

压裂液杀菌剂GCY-6的研制及性能评价

WDS-2型杀菌剂是目前在中石化西南油气分公司广泛应用的压裂液杀菌剂,其效果良好,但在同一个区块长期使用同一类型的杀菌剂,微生物会产生抗药性。为此,研制出新型复合杀菌剂GCY-6,并对二者进行了详细的性能对比评价实验。200余个不同温度、不同浓度下基液粘度保留率数据表明,GCY-6性能略优于WDS-2;腐生菌的杀菌率评价实验结果表明,GCY-6的杀菌率在相同浓度下,明显优于WDS-2。且GCY-6合成的方法可靠、操作方便,具有工业化应用的价值。     

醇基压裂液配方体系优化与性能评价

针对低孔、低渗、含水饱和度高等难动用储层特征造成压裂液在储层中易形成水化膨胀和运移,导致储层水锁、水敏、压裂液返排差等难题,探索和研究适用于致密碎屑岩储层的醇基压裂液体系配方,确定了甲醇加量为15%的最佳醇基压裂液体系。性能评价结果表明,该醇基压裂液表面张力为24.32 m N/m,伤害率为18.21%,远低于常规压裂液,可有效降低压裂液对储层的水锁伤害。     

化学交联聚乙烯醇降失水剂的性能评价

以聚乙烯醇(PVA)为原料、乙二醛和戊二醛为交联剂合成了混合交联PVA油井水泥降失水剂。室内实验评价了添加混合交联PVA的水泥浆的综合性能。结果表明,加有混合交联PVA的水泥浆的API滤失量可以控制在50 mL以下,抗温可达125℃。混合交联PVA使水泥浆的稠化时间稍有延长,抗压强度不降低,抗析水能力增强;当混合交联PVA与分散剂DZS和缓凝剂DZH复合使用时,水泥浆的流变性能良好。图1表4参6     

清洁压裂液室内评价

以自制季铵盐表面活性剂与水杨酸钠水溶液按一定比例混合,制备了清洁压裂液。对该压裂液的热稳定性、滤失性、破胶性和对地层伤害性进行了室内评价。结果表明,该清洁压裂液粘弹性好,能自动破胶无需使用破胶剂,对地层伤害小,配制简单,易于现场应用。