国外微泡沫钻井液技术新进展及探讨

综述了近10年国外微泡沫钻井液技术的研究及应用进展,总结了国外在微泡沫微观机理及其体系流变性能等方面取得的认识。针对目前的技术现状,提出了微泡沫尺寸与地层孔隙喉道半径匹配关系认识不清、微泡沫引起的堵塞、室内评价与现场应用效果差异较大等几方面的问题。在此基础上,分别从微泡沫体系在多孔介质中的渗流规律及影响因素、微泡沫钻井液用化学剂、微泡沫钻井液制备方法3个层面,探讨了该技术的研究方向。即要建立数学模型定量描述微泡沫尺寸与多孔介质中匹配关系,从而为微泡沫在不同储层中的应用提供理论参考;研究微泡沫产生的"贾敏效应"对储层流体渗流能力的影响,避免微泡沫钻井液施工后可能引起的产液量下降问题;建立实验室与现场制备条件的对应关系,统一关于微泡沫钻井液的制备规范或标准。     

国外微泡沫钻井液技术新进展及探讨

综述了近10年国外微泡沫钻井液技术的研究及应用进展,总结了国外在微泡沫微观机理及其体系流变性能等方面取得的认识。针对目前的技术现状,提出了微泡沫尺寸与地层孔隙喉道半径匹配关系认识不清、微泡沫引起的堵塞、室内评价与现场应用效果差异较大等几方面的问题。在此基础上,分别从微泡沫体系在多孔介质中的渗流规律及影响因素、微泡沫钻井液用化学剂、微泡沫钻井液制备方法3个层面,探讨了该技术的研究方向。即要建立数学模型定量描述微泡沫尺寸与多孔介质中匹配关系,从而为微泡沫在不同储层中的应用提供理论参考;研究微泡沫产生的"贾敏效应"对储层流体渗流能力的影响,避免微泡沫钻井液施工后可能引起的产液量下降问题;建立实验室与现场制备条件的对应关系,统一关于微泡沫钻井液的制备规范或标准。      

天然气泡沫体系流度控制能力影响因素

大量现场应用发现,泡沫驱作为一种有效提高采收率的方式,合适的注入参数可使其最大程度地发挥泡沫的流度控制能力。选取APG-10为起泡剂、DG为稳泡剂、天然气为气相制备天然气泡沫。对起泡剂质量浓度、稳泡剂质量浓度、天然气泡沫注入流速、天然气泡沫体积分数、含油饱和度5个因素,设计正交试验,确定最优天然气泡沫体系配方及最佳注入参数。分析不同因素对流度控制能力的影响;引入标准偏差描述驱替过程中阻力系数的波动幅度;探究最佳注入参数在不同渗透率地层中的适应性。在渗透率为100 mD的多孔介质中,最佳注入参数为6000 mg/L APG-10+400 mg/L DG;当天然气泡沫体积分数为70%,天然气泡沫注入流速为4 mL/min时,天然气泡沫的流度控制能力最强,阻力系数为57.04。在渗透率适应性研究中,多孔介质渗透率在3000 mD以内时,随着渗透率增加,天然气泡沫流度控制能力增强。     

长短碳链甜菜碱型起泡剂的协同增效作用研究

目的在高温高盐(90 ℃、25×10⁴ mg/L)条件下对短碳链甜菜碱LHSB和长碳链甜菜碱OHSB按不同比例复配得到的起泡剂进行优选并得到具有良好封堵性能的泡沫体系。 方法使用Waring搅拌法评价了不同起泡剂的泡沫性能,并利用流变仪对其协同增效作用进行探讨,通过岩心实验考查了不同泡沫体系在多孔介质中的封堵效果。 结果由0.2% (w)LHSB和0.2% (w) OHSB构建的复合起泡剂S11具有较好的泡沫性能,起泡体积为345 mL,消泡半衰期为132 min,较LHSB起泡剂提高了3倍;岩心实验显示,S11泡沫的阻力系数和残余阻力系数分别为91.6和14.9。 结论将OHSB作为稳泡剂加入LHSB中,可使复合起泡剂表现出黏弹性表面活性剂的特征,从而降低排液速度,提高液膜强度,在泡沫稳定性方面表现出协同作用。      

单分散聚合物微球的制备技术进展

单分散聚合物微球具有特殊的结构与优异的性能,在众多领域内得到广泛的应用,相关制备技术也因此实现飞速发展.从悬浮聚合、沉淀聚合、分散聚合、乳液聚合和种子溶胀聚合等方面阐述了单分散聚合物微球的制备技术及研究进展,分析了各类聚合方法的原理、优缺点及产物特点,并对单分散聚合物微球未来的研究方向进行了展望.     

分散聚合法制备聚丙烯酰胺水分散体

以丙烯酰胺为单体,采用分散聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)水分散体。以PAM的相对分子质量和水分散体稳定性为指标,考察了分散介质类型、分散剂种类、引发剂种类及用量、单体含量、聚合温度、聚合时间和搅拌转速等因素对聚合反应的影响。实验结果表明,分散介质类型和分散剂种类是影响PAM水分散体稳定性的主要因素,选择乙醇-水为分散介质、聚乙烯吡咯烷酮为分散剂。采用正交实验确定了最佳合成条件:乙醇-水为分散介质(乙醇的体积分数为70%)、丙烯酰胺的质量分数为30%、引发剂偶氮二异丁腈用量为单体质量的0.3%、分散剂聚乙烯吡咯烷酮用量为单体质量的6%、搅拌转速200r/min、聚合温度80℃、聚合时间8h。在此条件下,可制得相对分子质量较高且稳定性较好的PAM水分散体。     

XPM-09自生泡沫洗井液研究及应用

针对低压油气藏储层特征和常规泡沫液在工艺方面存在的问题,研究了XPM-09新型泡沫液的化学组成、使用性能以及制备工艺,并在现场进行了2井次的试验应用。新型泡沫液由XPM-09复合起泡剂、自生气体剂、催化剂以及其他添加剂组成,其通过反应物之间的复分解反应产生大量的气体,并在起泡剂的作用下形成稳定的泡沫液。由于气体来源于化学剂的分解反应和自生气体剂处于完全溶解状态,因此不需要气体制备或供给装置以及泡沫制备设备。试验证实,通过自生气体制成的泡沫液体系具有制备工艺简单和泡沫质量高,稳定性好,耐酸、碱、盐性能强,对地层伤害率低等特点。可在低压油气藏洗井工艺以及压裂、酸化前置液中应用。     

冻胶分散体三相泡沫配方研究与评价

模拟春光油田稀油小砂体油藏条件,优选耐盐性能好的起泡剂CH-015、稳定剂HJ-1及冻胶分散体构成三相泡沫,并进行了性能实验评价,实验结果表明:冻胶分散体三相泡沫起泡能力强,析液半衰期长,泡沫稳定性好,在多孔介质中阻力因子高于普通泡沫体系,对注水剖面改善能力性能好,注入三相泡沫后实验岩心的的采收率提高值达到24.2%,提高采收率效果明显。     

泡沫凝胶调驱技术在低渗透油田的适用性试验研究

在低渗透油田注水开发过程中,普遍出现注入水沿高渗透层或高渗条带突进的现象,严重影响了油田注水开发的采收率。由于低渗透储层对流动泡沫的剪切作用远大于高渗透储层,严重影响了泡沫在低渗透储层的稳定性,制约了泡沫调剖技术在低渗透储层的应用。为研究新一代堵水剂——泡沫凝胶在低渗透储层的适用性,开展了相关的室内试验。分析了泡沫凝胶在不同渗透率、不同含油饱和度下封堵性能的试验结果,得出结论:相对于普通泡沫,泡沫凝胶在多孔介质流动时可以承受更高的剪切力,具有更好的稳定性,可以作为调剖剂在低渗透油田进行深度调剖。     

耐温纳米稳泡剂制备及驱油性能评价

以Pickering乳液法，制备了一种具有Janus功能的纳米颗粒稳泡剂WP-21，采用激光粒度分析、FTIR、TG方法对所制备的纳米颗粒稳泡剂WP-21进行表征，从泡沫性能、流变性能方面对体系性能进行评价；利用双管并联驱油模型，验证体系的封堵性能，并对驱油机理进行分析。实验结果表明，在0.05～1.00 Hz频率范围内，黏性模量达到31 mN/m、弹性模量达到18 mN/m;125℃条件下，起泡体积达到276 mL，泡沫半衰期为124 min;95℃条件下，高渗岩心最终采收率达到60.30%，低渗岩心最终采收率为27.91%；耐温纳米泡沫体系依靠气泡叠加产生的贾敏效应在高渗层形成有效封堵，使得后续泡沫体系向低渗层流动，少量气泡在小孔隙处发生堆积，起到优异的调驱效果。     

聚氨酯软泡有机硅匀泡剂的研制

以烯丙基聚醚和含氢硅油为主要原料，经烯丙基聚醚封端、硅氢加成两步主要反应，制备了几种酯基封端的聚氨酯用软泡有机硅匀泡剂。考察了各反应因素对两步反应的影响，确定了最佳合成工艺；同时对制备的匀泡剂进行了发泡实验及性能评价，结果表明，3种复合产品匀泡性能接近进口产品L580。     

氮气泡沫驱油用起泡剂的筛选与评价

针对靖安油田地层条件,对起泡剂的起泡能力和稳定性等进行分析。筛选出界面张力达到10^-1mN／m的低界面张力泡沫体系。性能评价表明,该体系具有较好的起泡性、稳泡性和较强的耐温抗盐性。运用单管驱油实验对泡沫体系阻力因子进行了评价．确定最佳气液比为2：1：双管驱油实验表明,泡沫可以实现对高低渗填砂管的均匀分流．水驱后再注入此泡沫体系．综合采收率可以提高10．94％。     

高温蒸汽氮气泡沫复合驱实验研究（） 摘要: 关键词: 中图分类号:TE357

为了研究不同因素对泡沫封堵特性和高温蒸汽氮气驱提高采收率效果的影响,开展了发泡剂浓度、温度、气液比、渗透率和含油饱和度对3种发泡剂生成泡沫封堵能力影响规律、发泡剂浓度和蒸汽氮气混注比对蒸汽泡沫复合体系封堵特性影响以及不同发泡剂单管和双管驱油实验。研究结果表明,泡沫阻力因子随发泡剂浓度、气液比、渗透率增加而增大,后期增加速度较缓,最佳质量分数和气液比为0.5%和1∶1;阻力因子随含油饱和度增加而减小,含油饱和度大于0.2时,泡沫基本失去封堵能力;1#、2#发泡剂生成泡沫的阻力因子随温度增加而降低,3#随温度增加而升高;蒸汽氮气泡沫混注时,最佳质量分数和蒸汽氮气混注比为0.6%和3∶2;注2#和3#发泡剂的蒸汽氮气泡沫复合驱提高采收率20.82%和17.05%;2#发泡剂提高波及系数和洗油效率为13%和24.6%,3#发泡剂提高波及系数和洗油效率为9.05%和21.9%,2#发泡剂性能优于3#发泡剂。     

响应面法优化纳米材料稳定的泡沫钻井液

为提高泡沫钻井液的稳定性,向体系中引入纳米材料,并研究了纳米材料润湿性对于泡沫质量的影响。根据Box-Behnken Design设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,优化了起泡剂BS-12、亲水性纳米SiO2和增黏剂XC的加量,探究了它们之间交互作用对于泡沫综合指数的影响,并以此为基础研制了泡沫钻井液体系。结果表明,纳米材料润湿性会显著影响不同类型起泡剂的泡沫质量,疏水性纳米材料能够提高阴离子起泡剂SDS的泡沫稳定性,但对两性离子起泡剂BS-12的泡沫起泡量和半衰期呈现负相关关系,亲水性纳米材料才能提高两性离子起泡剂BS-12的泡沫稳定性;通过响应曲面优化设计得到的最优浓度配比为：0.6% BS-12+4%纳米SiO2+0.3% XC。响应曲面分析表明,对于泡沫综合指数的显著性影响程度,纳米材料浓度 > 起泡剂浓度 > XC浓度;纳米稳定的泡沫钻井液体系性能评价表明,该体系表观黏度为42mPa·s,密度为0.81 g/cm3,半衰期达60 h,能长时间保持性能稳定,抑制性强,线性膨胀率较清水下降65%,储层保护效果好,煤岩岩心气测渗透率恢复率在90%以上,携岩效果好,岩屑和煤屑的沉降速度较清水降低92%以上,能够满足现场煤层气钻井的需要。     

用泡沫扫描分析仪考察泡沫剂的性能

采用泡沫扫描分析仪评价了4种泡沫剂的起泡能力和泡沫稳定性,并以优选出的泡沫剂为例,考察了温度、凝析油、金属离子的价态和地层水对泡沫剂起泡能力和泡沫稳定性的影响,同时利用泡沫扫描分析仪携带的软件对实验数据进行分析对比。分析结果表明,温度升高,泡沫稳定性变差;高价态的金属离子对泡沫剂的起泡能力和泡沫稳定件影响较大;油田的不同区块适用的泡沫剂不同,适用于某一区块的泡沫剂不一定适用于其他区块。用泡沫扫描分析仪评价泡沫剂性能的方法具有测试原理简单易懂、耗时短、相关参数对比清晰明了的优点,是一种研究泡沫剂性质及影响因素的新方法,具有推广价值。     

强化泡沫体系气液界面流变性对驱油效果的影响

以α烯烃磺酸钠和商品稳泡剂作为发泡表面活性剂,添加不同类型聚合物,通过气泡悬滴驰豫震荡法,测定不同强化泡沫体系的气液界面扩张流变参数,并测定其半衰期,得出不同扩张流变性能对泡沫稳定性和驱油效果的影响。实验表明,聚合物溶液浓度增加时,界面黏弹模量也增加,大幅增加气液界面黏性模量能够达到稳泡效果,驱油效果得到大幅改善。生物聚合物有很高的界面黏弹模量,界面黏性模量是影响泡沫半衰期的主要因素,增加气液界面黏性模量是提高泡沫半衰期的有效方法。界面弹性模量对泡沫驱油效果和注入能力影响很大,过高的弹性模量会导致泡沫变形阻力增大,造成地层堵塞注入困难,选择适当气液界面黏弹模量的泡沫体系,能达到较好的泡沫驱油效果。     

高温高盐底水油藏强化泡沫体系试验研究

我国底水油藏储量丰富,底水油藏的开发面临底水脊进的问题.泡沫具有视黏度高和选择性封堵能力,能够在底水油藏开发过程中起到压脊作用.为了得到压脊效果较好的强化泡沫,首先通过室内试验评价泡沫综合指数,筛选出了较好的起泡剂SA、DR和AM;然后进行了起泡剂的复配试验,筛选出4种泡沫综合指数较高的普通泡沫体系;为增强普通泡沫体系在高温高盐条件下的稳定性,加入聚合物稳泡剂,得到了强化泡沫体系.在模拟实际油藏条件下,对强化泡沫体系进行了7,14,21和28 d的老化试验,筛选出热盐稳定性较好、可用于现场的0.15%AM+0.05%DR+0.20%WP4强化泡沫体系.平板试验结果表明,强化泡沫体系的压脊效果比普通泡沫体系好,采收率提高明显.      

高温高盐油藏空气驱起泡剂研制及性能评价

为筛选适合高温高盐油藏的起泡剂,对烷基二苯醚二磺酸盐(2A1)、α-烯烃磺酸盐(AOS)、羧甲基聚氧乙烯烷基醇醚(AEC10)以及6种甜菜碱表面活性剂进行起泡性能研究。结果表明:2A1、AOS和AEC10的发泡率低、泡沫稳定性差;甜菜碱表面活性剂中含酰胺基的羟磺基甜菜碱的发泡率高,不含酰胺基的羟磺基甜菜碱的泡沫稳定性好;同类甜菜碱表面活性剂中碳链长的稳泡性能好,碳链短的发泡率高;复配碳链长度不同的羟磺基甜菜碱得到泡沫性能良好的复合起泡剂S11和S12,并对其进行热稳定性评价,发现分子中含酰胺基的S11在110 ℃下具有较好的热稳定性,而分子中不含酰胺基的S12在130 ℃下热稳定性较好。研究结果对高温高盐油藏起泡剂的选择具有理论指导意义。     

响应面法优化纳米材料稳定的泡沫钻井液

为提高泡沫钻井液的稳定性,向体系中引入纳米材料,并研究了纳米材料润湿性对于泡沫质量的影响。根据Box-Behnken Design设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,优化了起泡剂BS-12、亲水性纳米SiO₂和增黏剂XC的加量,探究了它们之间交互作用对于泡沫综合指数的影响,并以此为基础研制了泡沫钻井液体系。结果表明,纳米材料润湿性会显著影响不同类型起泡剂的泡沫质量,疏水性纳米材料能够提高阴离子起泡剂SDS的泡沫稳定性,但对两性离子起泡剂BS-12的泡沫起泡量和半衰期呈现负相关关系,亲水性纳米材料才能提高两性离子起泡剂BS-12的泡沫稳定性;通过响应曲面优化设计得到的最优浓度配比为:0.6% BS-12+4%纳米SiO₂+0.3% XC。响应曲面分析表明,对于泡沫综合指数的显著性影响程度,纳米材料浓度 > 起泡剂浓度 > XC浓度;纳米稳定的泡沫钻井液体系性能评价表明,该体系表观黏度为42mPa·s,密度为0.81 g/cm3,半衰期达60 h,能长时间保持性能稳定,抑制性强,线性膨胀率较清水下降65%,储层保护效果好,煤岩岩心气测渗透率恢复率在90%以上,携岩效果好,岩屑和煤屑的沉降速度较清水降低92%以上,能够满足现场煤层气钻井的需要。      

抗油起泡剂的筛选与性能评价

从烷基醇酰胺类表面活性剂、磺基甜菜碱类表面活性剂、EO磺酸盐类表面活性剂、氟碳类表面活性剂和十二烷基硫酸纳（SDS）起泡剂中优选出泡膜数小于1的氟碳类表面活性剂和起泡性能优异的SDS复配体系。用Waring Blender法评价起泡剂的泡沫性能。结果表明,JSC-6氟碳表面活性剂的耐油性较好,在含油10%时的泡沫体积为320 mL、析液半衰期2.5 h、综合指数2285.7。SDS与助剂ZC-1复配后,在含油10%时的泡沫体积为330 mL、析液半衰期15 min、综合指数235.7,具有一定的耐油起泡性,但稳定时间短。稳定剂部分水解聚丙烯酰胺使JSC-6体系和SDS体系的稳定性提高,半衰期由36和10 min分别增至126和68 min。在含油饱和度较低时（低于25%）,SDS体系起泡能力优异,综合指数高,具有一定优势;而当含油饱和度高于25%时,氟碳表面活性剂则表现出更好的起泡能力和更长的稳定时间。