无残渣压裂液的研制与应用

聚合物压裂液残留物对压裂裂缝支撑带和地层渗透率造成难以恢复的伤害,严重影响了压裂改造效果。研制开发出了无残渣压裂液,该体系无聚合物,是一种粘弹性表面活性剂压裂液,由羧酸衍生物(NRF01a)组成。在盐水中,表面活性剂形成可变形的棒状或球状胶束,使溶液具有粘弹性,该液体遇水或碳氢化合物自动破胶,无残留物。通过评价该压裂液的流变性、破胶性能、伤害率和防膨性能得知,无残渣压裂液对裂缝支撑带的伤害率为6.9%,对储层基质的伤害率平均为19.4%;适用于110℃以下油气藏的压裂改造。现场试验表明,无残渣压裂液压裂后8d开始返排,返排率高达94.1%,返排液粘度为1.5mPa·s,表面张力为26.5mN/m,说明采用无残渣压裂液压裂,能更有效地启动油藏,并取得显著的增产效果。无残渣压裂液不污染环境,现场配制工艺简便。     

低浓度聚合物压裂液体系研究与应用效果评价

聚合物压裂液冻胶体系在压裂施工过程中会在裂缝中和裂缝壁留下残渣造成储层伤害,降低聚合物浓度可以减轻这种伤害,但又会遇到冻胶体系黏弹性降低支撑剂沉降的问题,因此,研究优选满足携砂要求的低浓度聚合物压裂液体系具有实际意义.用实验方法研究了低浓度聚合物压裂液的增稠剂、交联剂及破胶剂.并评价了压裂液体系的抗温抗剪切性能、流变性能、携砂性能、破胶性能、低伤害性能、防膨性能和滤失性能.实验结果表明,低浓度聚合物压裂液的浓度为常规聚合物压裂液浓度一半时即可满足压裂时的携砂要求,抗温抗剪切性能优于清洁压裂液和常规聚合物压裂液,并且破胶后的残渣量明显减少,降低了对储层的伤害程度,是一种较为环保的低伤害压裂液.     

清洁压裂液室内研究

低压、低渗透油层使用聚合物压裂液不仅会在压开裂缝的表面形成滤饼,还会产生部分残渣留在地层和支撑裂缝中,造成二次污染,影响压裂效果.研制出了增稠剂VES-Ⅰ和VES-Ⅱ,并优选出了适用于20～120 ℃的清洁压裂液配方,即:将水、增稠剂VES-Ⅰ和VES-Ⅱ、胶束促进剂SYN、KCl等按一定比例混合,搅拌形成粘弹性胶体.该压裂液破胶后无残渣,其独特配方消除了阳离子表面活性剂的润湿反转作用对地层可能造成的伤害,所以,不会降低地层的渗透率及支撑裂缝的导流能力.该压裂液配制简单,不需要杀菌剂和破胶剂,具有流变性能好、造缝与携砂能力强、对地层伤害小、使用方便等优点.     

无残渣压裂液研制与应用

聚合物压裂液残留物对压裂裂缝支撑带和地层渗透率造成难以恢复的伤害,影响压裂改造效果.为此,研发了一种新型黏弹性表面活性剂--无聚合物压裂液.该压裂液由羧酸衍生物(NRF-01a)组成,在盐水中,它能形成抗变形的棒状或球状胶束,使溶液具有黏弹性.该液体遇水或碳氢化合物自动破胶,无残留物,能满足油层压裂改造的需要.简述了这种无残渣压裂液的形成机理,测试了压裂液的性能.室内试验结果表明,该压裂液黏度随温度上升而上升,在60℃左右上升到最大值,且经过高剪切破坏后,黏度能迅速恢复,有良好的剪切恢复性,以水稀释和与烃接触破胶后,破胶液黏度接近清水黏度,不需要另加破胶剂.破胶液残渣测定结果显示,残渣含量基本为0;对基质和裂缝支撑带的伤害率均低于常规压裂液;防膨性能和对稠油降黏作用均很显著.该压裂液现场应用取得显著效果.     

粘滞指进对裂缝导流能力的影响

理解裂缝导流能力损害的原因极其重要，它有利于优化压裂设计，获得最大的经济效益，准确分析油气井生产动态。一般地，压裂液对裂缝导流能力的损害包括压裂液残渣、裂缝中残留压裂液的影响、压裂液敏感性损害等。本文将讨论裂缝中粘滞指进的影响，介绍裂缝中瓜胶压裂液破胶后。残留压裂液对保留渗透率的影响，建立支撑裂缝保留渗透率的预测方法。     

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。     

煤层气井用非离子聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液优选

活性水、瓜胶压裂液是国内煤层气井压裂最常用的压裂液,但活性水压裂液流变性能差,瓜胶压裂液破胶残渣含量高对煤层的伤害大,限制了这两类压裂液在煤层压裂中的应用。为此,针对煤层温度和渗透率低的特点,在分析影响锆冻胶压裂液性能因素的基础上,优选出了适用于煤层气井压裂的非离子型聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液配方(0.400%PAM+0.035%ZrOCl2)。通过室内试验对优选出的非离子型聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液的性能进行了评价,结果表明,该压裂液具有耐剪切、滤失量低、易破胶、携砂性能好、无残渣、对煤层伤害低、易返排的特点,适用于低温煤层压裂。      

低伤害压裂液在塔里木油田的应用与研究

水力压裂是低渗透油气藏开发增产的关键技术,但由于滤液的浸入、压裂液破胶不彻底、压裂液不溶物的滞留等因素,降低了压裂增产效果。低伤害BCG压裂液体系,通过疏水缔合效应作用,在溶液中形成一种超分 子聚集体的结构流体,在不交联的条件下,达到压裂施工的携砂要求;并能够降低常规压裂液的不利因素,同时对储层伤害较低。室内性能评价表明,在温度为160°C时,BCG压裂液具有良好的抗温抗剪切性能,能够满足深井压裂需要。压裂液防膨性能较好,防膨率可达93.6%,与低渗透储层之间的配伍性好;BCG压裂液破胶彻底、无残渣,避免了残渣对地层的损害,降低了其对岩心基质渗透率和支撑裂缝导流能力的伤害,减少堵塞油层的几率。可见,具有水缔合作用的压裂液不仅满足了现场施工对压裂液的要求,同时降低了对储层的伤害,为塔里木油田高效开 发提供了新的途径。     

莫里青高凝油储层的压裂增产技术

莫里青断陷属强水敏的高凝油汪藏，原油凝固点大于45℃，含蜡量大于40％，粘土矿物复杂，水敏性较强；渗透率和孔隙度较低，采用常规压裂设计思路和常规压裂液体系，难以聚得好的压裂效果。在系统分析储层特性，以往压裂实践的基础上，提出了一套强水敏高凝油油藏的压裂优化技术及适合储层的压裂液体系，该技术使用保护储层加热的预前置液，防止压裂液降温引起原油结蜡伤害储层；使用水力裂缝优化技术，优化裂缝支撑半缝长；使用多级渐进式加砂程序和较高的砂液比提高裂缝的导流能力，使用复合的粘土膨胀，选用快速破胶，彻底反排的优质压力以减少压裂液储层的伤害，该技术在莫里青断陷实验3井次，取得了明显的增产效果。     

深层低渗透储层压裂裂缝处理技术

针对水力压裂时造成储层伤害、支撑裂缝导流能力低、人工裂缝壁面渗透率低等问题,考虑了黏性流体、压裂液残渣及滤饼的影响,对支撑裂缝的伤害进行了定量试验评价,研制出一种压后裂缝处理剂.室内实验表明,该裂缝处理剂能有效提高支撑裂缝的导流能力.在中原油田23口井的现场试验,说明裂缝处理技术能明显提高返排率,提高低渗透储层的压裂效果.     

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。     

低伤害LMWF压裂液

介绍了一种低伤害LMWF压裂液，它用改性的低分子量瓜尔胶配成基液．经硼交联得到LMWF压裂液。该体系不用破胶剂。靠pH值变化自动破胶，因而减少了不溶性残渣。避免了对储层的伤害，提高了地层渗透率。对该体系的流变性、破胶性和再循环使用性的评价表明。该体系具有良好的携砂性能、长时间的流变稳定性；由于不合破胶剂，LMWF压裂液稳定，能长时间泵送；当压裂作业完成后，pH值降低，当pH值低于8时低分子量聚合物凝胶的交联性能随即丧失．压裂液恢复到起始的低粘度。使LMWF压裂液能迅速彻底地从裂缝中返排。应用表明，LMWF压裂液对地层伤害小，携砂性能好。提高了产油量。该体系可循环使用。节约了成本，保护了环境。     

粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用

常规水基压裂液破胶后具有较高的残渣量,对支撑裂缝伤害较大,在一定程度上影响了油气田的产量.研究开发出了新型的VES清洁压裂液体系,它是由VES粘弹性表面活性剂和水或盐水组成.该压裂液集粘弹性、抗剪切性、自动破胶性于一体.通过分析VES清洁压裂液的粘弹性形成机理、抗剪切机理、携砂机理、破胶机理、滤失机理、伤害机理,表明粘弹性清洁压裂液具有独特的分子结构和独特的流变性能,它具有配制简便,使用添加剂种类少,不存在残渣,对储层伤害小等特点.现场实验表明,清洁压裂液具有破胶性能,施工摩阻低,携砂能力强,可有效地控制缝高.与使用水基压裂液的邻井相比,粘弹性清洁压裂液压裂施工后增产效果明显.     

前置酸改善水力压裂效果机理分析

常规加砂压裂过程中往往会给储层和支撑裂缝带来损害,导致压裂效果有限甚至压裂无效。为了改善压裂增产效果,提出和发展了前置酸液加砂压裂工艺技术,压裂效果显著改善。系统分析了压裂过程中的压裂液残渣损害、压裂液滤失损害和机械杂质引起的损害。还分析了前置酸改善水力压裂效果的机理,即溶解敏感性粘土矿物,减少粘土膨胀和微粒运移、加速压裂液破胶、溶解压裂液滤饼、清洗支撑裂缝杂质损害和促进破乳等。现场应用表明采用该技术可降低压裂过程中的损害,从而提高压裂成功率和有效率,大大改善压裂效果。     

合成聚合物压裂液最新研究及应用进展

合成聚合物压裂液具有耐温、耐盐、耐剪切性能好,破胶后几乎无残渣,对储层及支撑裂缝伤害小等优点。该领域的研究已经成为目前压裂液研究的热点。重点介绍了化学交联聚合物压裂液和可逆物理交联聚合物压裂液最新研究及应用进展;从绿色环保智能聚合物压裂液研制、聚合物压裂液实现在线连续混配、聚合物压裂液交联、防膨、助排一体化技术3个方面对未来聚合物压裂液发展方向提出了新见解。     

低伤害合成聚合物压裂液体系研究与应用

本文研发了一种新型低伤害合成聚合物压裂液体系,该体系主要由人工合成聚合物与金属交联剂交联组成。室内评价了该压裂液体系各项性能,结果表明:该压裂液体系聚合物使用浓度低、耐温耐剪切性能好、破胶彻底、耐矿化度性能好(高达20 000 mg/L)、残渣含量小(10.83 mg/L)、对岩心渗透率损害小(平均渗透率损害率为9.98%),相同条件下瓜胶压裂液残渣含量约为300 mg/L,岩心损害率为30%左右。该体系满足100℃以内储层压裂改造需求,尤其适用于淡水稀缺、配液水矿化度高的地区压裂改造。     

榆树林油田增效压裂技术研究

针对榆树林油田的特点，分析以往压裂效果差的原因，并对常规压裂技术采取了改进措施。该技术使用水力裂缝优化技术，优化裂缝支撑半缝长；使用多级渐进式加砂程序和较高的砂液比提高裂缝的导流能力；使用复合的粘土稳定剂防止粘土膨胀；选用快速破胶，彻底返排的优质压裂液减少压裂液夺储层的伤害。现场施工9口井，取得了比较好的压裂效果，提高了压裂工艺的整体水平。     

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。     

大规模体积压裂过程中压裂液性能表征方法研究

针对SY/T 5107-2016《水基压裂液性能评价方法》压裂液性能评价标准未能模拟大规模体积压裂过程中压裂液剪切历史,尤其缺少过炮眼高速剪切对压裂液性能影响的重要环节,项目开展模拟体积压裂施工全过程压裂液体系性能测试方法探索性研究。参照现场实际施工排量,模拟压裂液流经管柱、炮眼和裂缝不同阶段的剪切历史,同时,以压裂液破胶低伤害为前提进行破胶剂量优化,在此基础上进行压裂液流变性能测试,保证压裂液满足施工过程具备携砂性能和施工结束后一段时间内完全破胶的双重要求;采用透明平行板模型,考察使用条件下压裂液动态携砂性能,测试结果为大规模体积压裂“全裂缝支撑”提供设计依据。新方法测试结果表明,复合交联瓜胶压裂液体系和交联聚合物压裂液体系通过高速炮眼后黏度损失较大;乳液缔合型压裂液体系对破胶剂敏感,在满足破胶低伤害的前提下,动态携砂性能难以满足裂缝远端支撑剂铺置要求;低浓度瓜胶压裂液体系添加优化用量破胶剂,体系在施工排量下动态携砂性能良好,满足裂缝远端支撑剂铺置的技术目标。      

气藏压裂提高裂缝有效导流能力的技术分析

提高压裂裂缝有效导流能力是改善气藏压裂效果的重要方面.本文从提高裂缝初始导流能力、降低导流能力的伤害、保持裂缝长期导流能力等方面系统分析了近年来实现高导流能力的一些典型压裂工艺技术措施,包括:二次加砂压裂、端部脱砂压裂、提高支撑缝宽的超常规压裂、高砂比大粒径压裂、低伤害压裂液压裂、防支撑剂回流压裂等工艺.通过其施工工艺和技术特点的分析,为气藏压裂工艺技术措施选择提供依据.