一种缓交联耐高温加重压裂液的研究与应用

近年来由于完井装备和地面设备的限制,各类高压、超深或致密油气藏的压裂措施受到挑战。常规压裂液的密度较低,施工时井口压力较高,无法保证施工安全和措施效果,甚至利用目前的技术与装备根本无法进行施工作业。为了解决以上难题,研究了一种耐温达150℃,密度达1.365g/cm3的缓交联耐高温加重压裂液,该压裂液在150℃、170s-1的条件下剪切90min黏度仍然保持在120mPa·s以上,突破了常规KCl或NaCl加重压裂液最高只能加重到1.18g/cm3的技术瓶颈,且成本低廉,对环境无污染。该缓交联耐高温加重压裂液自开发出来已在新疆油田现场应用8井次,无一口井出现砂堵,施工成功率100%。     

抗高温加重压裂液的研究与应用

在塔河油田压裂施工服务中,所遇到的储层埋藏深、压力高、温度高,假如用常规压裂液体系会导致地面施工压力接近或超过压裂机组及地面高压管汇、井口等的额定工作压力。为此研究开发了加重压裂液体系,通过增加井筒液柱压力的方法来降低压裂过程中的地面施工压力。研究发现,加重剂加入使交联时间延长,降低了体系n值同时增大了K值,而且使压裂液破胶困难。加重压裂液在现场应用16井次,最大井深6 830 m,最高井温168.3℃,实践证明该压裂液具有耐高温耐剪切、低摩阻的特点。     

国外高密度压裂液技术新进展

随着世界石油工业形势日趋严峻,各类高压、超深或致密的油气藏亟待改造。由于施工时井口压力较高,这些储层的压裂措施受到挑战。常规压裂液的密度较低,不能满足施工的需要,通过加重压裂液的方式降低井口施工压力,成功地解决了难题。使用溴化钠作加重剂的高密度压裂液适于149℃以下储层,羧甲基一羟丙基瓜尔胶体系可应用于149℃以上储层,根据不同储层特征适当调整压裂液性能,就能满足高压、深井致密油藏的压裂工艺要求。     

江苏油田加重压裂液室内研究

通过配伍性选盐及流变性测试,开发了一种耐温达150℃、密度达1.312 2 g/cm3的羧甲基羟丙基胍胶加重压裂液,可满足5 500~6 000 m深井施工需求,与其他体系相比可降低施工压力18 MPa,为深井压裂提供了一条有效途径。     

甲酸盐加重瓜胶压裂液体系

为解决深层破裂压力高、常规压裂液难以压开的难题,开展了加重压裂液体系研究。由于压裂液需要进入到储层深部,因此要求加重剂具有良好的水溶性,而瓜胶压裂液需要在弱碱性环境中交联,因此强酸弱碱盐类加重剂,如氯化钙、氯化锌等不适用,溴酸盐（溴化钾、溴化钙等）虽可用但成本较高,难以应用,因此选择甲酸盐,该加重压裂液密度在1.0~1.5g/cm3范围内可调。受电性、分子量和分散性的影响,助排剂和黏土稳定剂可能与甲酸盐发生化学反应或物理作用,出现絮凝、析出或沉淀现象,通过实验优选出ME-1微乳助排剂和FP-2黏土稳定剂,结合流变性、滤失和破胶等实验,优选了与其配伍的有机硼交联剂等相关助剂,形成综合性能良好的加重压裂液体系。董8井压裂层段5 353.70~5 364.45 m,地层温度为120℃,优化加重压裂液（密度为1.2 g/cm3）现场配制工艺,成功地进行了现场应用;压后破胶液黏度小于5 mPa·s,返排率达100%。该加重压裂液技术为下一步的高闭合应力油藏的压裂改造提供了经验。      

复合无机盐加重压裂液研究

筛选了两种无机盐复配作为压裂液加重剂,研究了复配比例对性能的影响,确定最佳复配比。优选适用于加重压裂液的添加剂,并对所形成的压裂液体系性能进行研究。该压裂液密度可达1.349g/cm3,耐温135℃以上,具有很好的携砂性和稳定性,高温下顺利破胶,可应用于深井压裂中。     

LHW-1压裂用加重剂性能评价

国内外大量的运用了加重压裂液技术,它主要是针对高压井、异常高压井、异常地应力井而言的。针对此类井提出了一种新型的加重剂LHW-1,它价格便宜,溶解性好,加重效果比KCl和NaCl范围更宽,调节范围可以达到1．1-1．35g／cm^3,加重效果更好。如果需要更高密度,LHW-1与NaBr复配可以调节至更高的密度,最高可以达到1．70g／cm^3。通过LHW-1进行实验评价了压裂液各种性能,如交联时问、耐温性能、流变性能、基质渗透率伤害率、破胶性能和残渣含量的影响。     

高温深井非交联无残渣加重压裂液性能研究

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一,但普通胍胶加重压裂液存在残渣含量高、管路摩阻大、不抗剪切等缺点,而一般VES类压裂液使用温度受限。针对以上问题,本文研究了密度达到1.3g/cm~3,耐温达到140℃的新型加重压裂液体系,压裂液配方为:0.6%GRF-1H+0.3%稠化辅剂GRF-2+37.05%加重剂JZ12,并评价了该体系的动态携砂性能、耐温耐剪切性、滤失性及对裂缝导流能力的伤害。实验表明:新型加重压裂液黏度达到22mPa·s以上时就具有良好的携砂性能,该体系具有良好的抗温、抗剪切性能,而且随着密度的上升,体系具有显著的盐增稠效应。使用真实岩心评价了该体系的静态滤失性能,该体系没有滤饼但却具有良好的控制滤失能力。该体系对裂缝导流能力的伤害率仅为8.94%,远小于硼交联HPG压裂液。图4表4参6     

压裂液技术及其高压流变性研究进展

压裂液在水力压裂工作中起着至关重要作用,其性能将直接影响压裂施工成败和增产效果。本文分析比较了不同压裂液体系的优缺点及应用现状,重点阐述了水基压裂液的高压流变特征,指出了纳米材料改善水基压裂液流变性质及其非氧化破胶方法,为提高水基压裂液工作效率及回收再利用提供新思路。     

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。     

加重压裂液的研究与应用

以加拿大西部氢气有限公司(Western Hydro-gen Ltd)为主开发了一种称为熔融盐催化气化(MSG)的制氢技术。MSG可将天然气转化成氢气,与甲烷蒸汽重整相比,可减少23%的温室气体排放,并比典型的氢生产需要更少的设备部件。根据操作条件,MSG能够从任何含碳物质和水在高压下制成氢气、合成天然气或合成气。其过程     

DG2井压裂液加重技术

DG2井压裂层段6 433.50~6 441.00 m,地层温度174.5 ℃,采用常规密度压裂液预计地面施工压力将达140 MPa以上,超过目前压裂设备、高压管汇和压裂井口最高140 MPa的额定工作压力极限。为了完成该井的压裂施工任务,从施工设备、高压管汇和井口均按140 MPa的承压能力进行配套,并通过室内试验优化,研究出了密度大于1.40 g/cm3的加重压裂液配方及现场配制工艺,使得该井压裂改造得以顺利实施,获得了超高地面施工压力压裂施工的宝贵经验。     

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。     

深井安全钻井液密度窗口影响因素

考虑钻井液渗滤造成井壁岩石孔隙压力变化和钻井液与地层岩石温差产生的附加应力和应变,推导了孔隙度与孔隙压力和温差的理论关系,建立了考虑孔隙压力、温差及孔隙度变化的深井安全钻井液密度窗口计算模型。应用模型计算结果表明:①深井钻井井壁岩石与钻井液温差一定时,随着钻井液渗滤作用的增强,井壁岩石孔隙压力增加,导致坍塌压力增大,破裂压力减小,安全钻井液密度窗口变小,不利于安全钻井。②当井壁岩石孔隙压力一定时,若钻井液使井壁岩石降温,则随着温差的增加,坍塌压力减小,破裂压力增加,安全钻井液密度窗口范围变大,有利于安全钻井;若钻井液使井壁岩石升温,则随着温差的增大,坍塌压力增大,破裂压力减小,安全钻井液密度窗口变小,不利于安全钻井。     

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。     

低成本加重瓜胶压裂液的性能与应用

为了降低高密度加重压裂液成本,室内试验筛选了一种无机盐加重剂,使得压裂液的密度达到1.32 g/cm3,比氯化钾加重压裂液最大加重密度（1.15 g/cm3）大幅提高,与溴化钠加重压裂液相比,相同密度压裂液可节约加重剂成本3000元/m3左右。介绍了无机盐加重瓜胶压裂液的性能,现场实施5井8层,施工成功率100%,有效率100%,压裂试油产量均增加2倍以上,其中2口井天然气产量突破百万方,改造效果显著,可满足塔里木油田库车前陆冲断储层压裂地质特征和压裂工艺的要求,为该区块通过压裂改造大幅提高单井产能实现效益开发提供了有力的技术支撑。     

深水高温钻井液体系研究

深水高温高压井作业面临气体水合物、高温、井漏等诸多问题,严重影响深水油气资源开发作业安全。为此室内构建和评价了一套深水高温高压钻井液体系,通过引入抗高温抗盐聚合物改善保障高温性能,通过引入纳微米封堵材料提高井壁封堵稳定性,通过使用水合物抑制剂来预防水合物的生成。该体系经评价抗高温达200℃、封堵承压性能好、模拟地层条件下无水合物生成,为海上深水高温高压井作业提供了钻井液技术支持。     

水平井压裂选井选层技术探讨

压裂水平井的开发效果和经济效益均优于压裂垂直井,横向裂缝水平井的生产效果好于纵向裂缝水平井,而水平井压裂选井选层是决定压裂效果的关键环节,成功的选井选层可提高压裂成功率和有效率,产生更高的经济效益。不同类型储层的压裂选井选层影响因素也不同,砂泥岩地层压裂的主要影响因素是储层物性、电性、含油气性和岩性,而碳酸盐岩地层压裂的主要影响因素是缝洞储集体的发育情况。探井和开发生产井的选井选层影响因素也不同,探井主要考虑地质静态参数．而开发生产井则侧重于生产动态数据。压裂选井选层人工智能系统能够根据目标区块已有的压裂数据,建立压裂效果的各类预测模型,运用这些模型实现对目标区块目的井（层）的压裂效果预测,从而达到智能化选井选层的目的。文中通过对地层不整合油藏、屋脊断块油藏、厚层底水块状油藏、缝洞型碳酸盐岩油藏及低渗透油气藏等不同类型油气藏水平井压裂选井选层影响因素的分析,提出各自的选井原则和思路,为不同类型油气藏水平井压裂选井选层提供了依据。     

高压注水井不卸压洗井技术的应用

针对文留油田地层高压、低渗的特性导致洗井前的长时间关井、放溢流卸压严重影响注水时率等问题,提出了高压注水井不卸压洗井技术。其工作原理是在高压水井关井不卸压、不放溢流保持井筒高压状态的前提下,将水放入洗井罐中,用增压装置达到目的高压后进入井筒油套环形空间进行洗井。该技术避免了注水井反复关停井,减少了井筒吐砂事故,降低了分注卡漏失效率。文留油田的4口注水井应用表明,洗井后平均注水压力下降了1.95MPa,日注水量上升了24.75m3,工艺成功率100%。