压裂液防膨剂的研制与应用

为了解决现有压裂液防膨剂用量大、配伍性差、不便于现场配液等问题，室内实验研究合成了防膨率高、配伍性好的有机阳离子型液体防膨剂，同时确定了中间产物的最优反应物配比、反应温度和反应时间，以及终产物的最优配方。经评价，防膨剂质量分数为0.3%时，减阻水压裂液的防膨率为70.5%，且不影响压裂液减阻率。中试生产的防膨剂产品与现场市售同类商品相比，防膨率提高17%~33%，在新疆、重庆等现场进行了多井段的压裂施工，表现出优良的配伍性和防膨性，能满足压裂液防膨和连续混配要求。     

RP120可回收压裂液体系研究与现场试验

针对油田作业现场压裂返排液处理难题,室内开发了一种可由破胶液重复配制压裂液的稠化剂PM,并形成RP120可回收压裂液体系。该稠化剂在水中溶解迅速,可以实现连续混配施工,利用该稠化剂与清水及该破胶液配制的压裂液在105℃、170 s~(-1)下剪切60 min后的黏度均高于80 mPa·s,破胶剂用量为0.003%~0.005%,残渣含量12.5 mg/L,黏土防膨率72.5%,破胶液表面张力22.3 mN/m。现场收集使用的返排液占施工总液量的15.4%,达到了RP120可回收压裂液返排液重复利用的预期试验效果,减轻了返排液处理的环保压力,为"清洁化生产"提供了技术支持。     

耐高温黏土防膨剂制备与基本性能

黏土防膨剂是压裂液体系中不可缺少的核心添加剂,其作用是能够有效抑制黏土膨胀、增加地层渗透率、提高原油采出率、防止黏土微粒运移,因此具有广阔的应用前景。研究以浓盐酸、三甲胺为主原料,合成了有机铵盐正离子,并加入长链脂肪酸酯,在一定温度下复合无机盐氯化钾,制备出黏土防膨材料。通过红外光谱、热重/差热分析、X射线衍射等对其结构进行表征,并对黏土防膨材料的基本性能进行了研究。结果表明,当浓盐酸与三甲胺的质量比较大时,产品防膨效果较好,且具有很好的耐高温性。将防膨材料以25%的质量分数配制成防膨剂,当防膨剂质量分数为2%时,防膨率达94.6%,该产品具有良好的防膨效果。     

CO_2泡沫压裂液体系优选实验研究

CO_2泡沫压裂液是一种新型压裂液体系,其滤失量低、返排能力强、与地层流体配伍性良好,能有效地降低压裂液对储层的伤害。通过对起泡剂、稳泡剂、助排剂、交联剂及黏土稳定剂等添加剂的筛选,研制了一种CO_2泡沫压裂液体系,配方为:0.5%QPJ-1起泡剂+0.5%羟丙基瓜尔胶+1.0%黏土稳定剂KCl+1.5%助排剂ZPJ-1+1.5%酸性交联剂JLJ+0.05%破胶剂PJJ-1。该压裂液泡沫质量高,破胶彻底,残渣较低,防膨效果显著,对储层伤害小,对现场应用具有一定的指导意义。     

高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究

基于某油田配液污水,开展了高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究,用于解决黏土含量高、强水敏、弱胶结、易松散储层与压裂液体系接触后水化膨胀甚至岩石骨架垮塌堵塞压裂裂缝及基质孔隙、喉道等问题。实验结果表明,以KY-2为抗盐减阻剂、FP-3为有机胺复合防膨剂、ZP-2为助排剂,采用矿化度为15 548.96 mg/L的配液污水配制0.05%KY-2+0.4%FP-3+0.1%ZP-2高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系,其防膨率(96.2%)可与4%KCl相当,防膨效果好;清水冲洗10次后,防膨率仍有89.87%,长效防膨效果好;同时,在该配液污水条件下,减阻率达78.45%,降阻效果好。通过现场试验效果验证,该体系改善了强水敏储层KCl用量大,成本高,无法使用免混配工艺以及由于高矿化度导致减阻率下降的问题。     

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。     

减阻水压裂液用黏土稳定剂的合成与应用

针对现有减阻水压裂液用黏土稳定剂配伍性差、用量大、防膨率低、固体形态不便于现场配液等问题，研制了一种阳离子型液体黏土稳定剂SRCS-1。SRCS-1的分子链上分布阳离子基团，又含有小分子阳离子化合物，2者协同作用达到稳定黏土的效果。其分子量较低，既能保证所含的阳离子基团能够提供较高的防膨率，又能避免过长的分子链和过多的阳离子与阴离子聚合物减阻剂发生相互作用而产生沉淀或絮凝，与减阻水中阴离子聚合物减阻剂配伍性良好，加量0.3%条件下防膨率达到68.2%，优于收集到的现场应用过的同类产品。通过表面张力、ζ电位、粒度测试分析了该黏土稳定剂的防膨机理。SRCS-1在新疆孔探1井进行减阻水压裂液进行了现场应用，配液方便、快捷，表现出优良的配伍性和防膨性，减阻水性能稳定，施工顺利。      

一种新型酸性交联CO_2泡沫压裂液研制及应用

针对延长气田低渗透储层,通过制备交联剂、起泡剂、助排剂,筛选黏土稳定剂等酸性压裂液添加剂,研制出了一种以CMHPG作为稠化剂的酸性交联CO2泡沫压裂液,并对压裂液的相关性能进行了评价。实验结果表明,压裂液的泡沫质量为79.59%,半衰期为110 min;压裂液破胶液的黏度为1.19 mPa·s,残渣含量为273 mg/L,防膨率为90.61%,表面张力为24.51 mN/m,在80℃下滤失速率为9.8×10-4 m/min1/2,对储层的伤害率小于19.79%。该压裂液泡沫质量高,破胶彻底,残渣较低,防膨效果显著,对储层伤害小,现场应用携砂性能好,增产效果明显。     

防膨剂BHFP-02性能评价及现场应用

油田大规模注水导致注水井黏土膨胀,无法满足油藏开发过程中的配注量,直接影响到油井的产量。加入防膨性能优异的防膨剂可防止黏土水化膨胀,还可恢复长期注水造成的水化膨胀伤害。试验优选了防膨剂及其用量,考察了防膨剂的防膨性能。结果表明,阳离子季铵盐聚合物BHFP-02防膨效果优异,抗冲刷能力强,BHFP-02防膨剂质量分数3%为最佳用量。分析了防膨剂的防膨机理。通过对防膨剂防膨段塞浓度设计,并在渤海S油田现场施工中采用了三段塞浓度梯度降低处理方式,作业后对注水井黏土起长期保护作用,有效抑制黏土矿物水化膨胀,达到注水井防膨作业的目的。     

复合型防膨剂与压裂液配伍性研究

防膨剂作为压裂液必要添加剂用于防止黏土水化膨胀和分散运移对储集层造成伤害。但是如果防膨剂与压裂液不配伍,会导致压裂液性能改变,不能满足作业要求。因此,采用双子季铵盐与SY-1、SY-2复配防膨剂测定其性能,并研究复合型防膨剂与压裂液配伍性。结果显示:XYNW-1复合型防膨剂在常温、90℃及140℃的条件下防膨率都高于80%;加量0.5%时该防膨剂与油气井压裂液的其他添加剂配伍性良好;加0.5%防膨剂的压裂液防膨率高于80%,并且能够保持良好的耐温性能、高温抗剪切性能和破胶性能。     

一种两性离子聚合物“油包水”乳液滑溜水减阻剂的研制与现场应用

滑溜水压裂液是页岩气体积压裂技术的重要载体和实现手段,通常使用阴离子聚丙烯酰胺"油包水"乳液作为减阻剂,但存在抗盐性及与黏土稳定剂配伍性差的问题。为解决上述问题,室内合成了系列两性离子聚合物"油包水"乳液减阻剂SCJZ,在考察其溶解分散性和减阻性及其与小阳离子黏土稳定剂配伍性的基础上,构建了以减阻剂为主剂的滑溜水体系,评价了该滑溜水体系的性能,并进行了现场应用。结果表明,单体AM、AA、AMPS、DMDAAC质量比为70∶20∶5∶5下所合成的两性离子聚丙烯酰胺"油包水"乳液减阻剂SCJZ-2,其相对分子质量可达到1200万以上,完全溶解时间小于3 min,30 s即可溶解分散发挥减阻作用,有利于实现滑溜水压裂液的在线连续混配。该减阻剂与3种常用的小阳离子黏土稳定剂具有良好的配伍性。该减阻剂在清水及模拟地层水中均具有良好的减阻性能,10 m/s线速度下的减阻率可达到75%左右。使用清水及模拟地层水配制的滑溜水体系(0.1%减阻剂SCJZ-2+0.1%氯化胆碱+0.2%烷基葡萄糖苷)均可满足表面张力低于28 mN/m、防膨体积低于3 mL、减阻率大于70%的标准要求,在现场应用效果良好。...     

可回收聚合物压裂液体系及其性能研究

为建立压裂返排液的重复利用技术,以聚合物(部分水解聚丙烯酰胺)、助排剂(氟碳表面活性剂)、黏土稳定剂(小分子阳离子聚合物)和有机金属交联剂为原料制得一种可由压裂液返排液配制的可回收压裂液体系,比较了用清水和破胶液(模拟现场返排液)配制的压裂液的各项性能。结果表明,部分水解聚丙烯酰胺在水中溶解迅速,可以满足现场连续混配施工;用清水配制的压裂液耐温(105℃)耐剪切性和剪切恢复性较好,常温下的黏度损失率为57%;压裂液弹性良好;同条件下与清水相比压裂液摩阻降低率大于40%;压裂液在95℃下可彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,残渣含量为11.7 mg/L,对岩心基质渗透率的损害率为10.94%。在破胶液中添加0.12%稳定剂即可作为配液水重复利用,破胶液配制压裂液的各项性能与清水配制压裂液的相当,可以满足现场压裂施工的需求。     

低表面张力滑溜水在低压致密气藏中的应用

低压致密气藏储层渗透率低、孔隙度小、压力系数低,普遍存在因压裂液入侵造成的水敏伤害问题。为了降低压裂液对低压致密气藏储层伤害,提高压裂液返排率,筛选一种配方为0.15%减阻剂XY-205+0.1%助排剂XY-120+0.2%防膨剂XY-63的具有低表面张力的滑溜水体系,并考察了该滑溜水的减阻率、防膨率以及对岩心伤害性能,并进行了现场应用。该滑溜水体系的表面张力为20.12 mN/m、与煤油间的界面张力为1.52 mN/m,最大减阻率达到70.58%,对王府区块HG-01井岩心的防膨率达到90%,滑溜水对岩心伤害可降至14.46%。滑溜水在低压致密气藏现场应用3口井,压裂施工顺利,压后见气速度快,排液4 h见气,返排率61%,取得较好的改造效果。     

低伤害低腐蚀的无固相修井液体系研制与性能评价

在南海西部油田修井作业过程中,修井液滤失进入地层造成储层伤害。为解决现场修井液对管材腐蚀严重、易引发黏土水化膨胀、降低储层渗透率等问题,研制了一种低伤害低腐蚀的新型无固相修井液,对黏土防膨剂、助排剂和弱酸MHA进行了筛选,确定了修井液体系的最佳配方,研究了修井液的缓蚀性和对岩心渗透率的影响。结果表明,修井液体系组成为过滤海水、5%有机盐黏土防膨剂TFB-2、0.5%黏土防膨剂HAS、1%MHA、0.5%助排剂FC310时可有效抑制黏土水化膨胀,其黏土防膨率(约90%)大于现场修井液(70%);对管材的腐蚀速率低,70℃下对钢片的腐蚀速率为1.2361 g/(m~2·h),仅为现场修井液的43.8%;新型修井液可提高岩心渗透率,处理岩心后的岩心渗透率恢复率约为110%,大于现场修井液的70%。新型修井液油水界面张力低、易于返排,可有效提高近井地带的储层渗透率,性能优于现场修井液。     

压裂液用黏土防膨剂的合成与防膨效果

黏土防膨剂是压裂液体系中不可缺少的核心添加剂,能有效抑制黏土膨胀、防止微粒运移、增加地层渗透率。以浓盐酸、三甲胺为主原料,合成三甲胺盐酸盐,并在弱碱性条件下滴加环氧氯丙烷生成有机阳离子聚合物,最后在60℃下与无机盐氯化铵反应,得到淡黄色的黏土防膨剂。通过红外光谱、热重/差热分析、X射线衍射分析对其结构进行表征,考察了反应原料、防膨剂加量对防膨效果的影响。结果表明,随有机阳离子聚合物加量增大,防膨率提高,有机阳离子聚合物加量以0.9%为宜。有机阳离子聚合物加量相同时,随环氧氯丙烷与三甲胺盐酸盐质量比的增大,防膨率增加;当二者的质量比为2:1时,加量为0.35%、0.6%、0.9%聚合物的防膨率分别为85.87%、87.07%、89.58%,防膨效果较好。当黏土防膨剂加量为0.4%时,防膨率达90%以上;加量增至0.8%时,防膨率达94.1%,防膨效果良好。     

低伤害高效减阻水压裂液的研究与应用

为解决目前减阻水压裂液对地层伤害大、抗盐性能差等问题,合成了一种水包水型减阻剂FR-4,并以FR-4为主剂配制了组成为0.1% 减阻剂FR-4+0.11%复合增效剂ZX-1+0.50%黏土稳定剂NW-2 的减阻水压裂液,考察了该压裂液的减阻性能、抗盐性能及其对支撑剂充填层导流能力及岩心的伤害等性能。研究结果表明,在剪切 速率10000 s^-1、1/8″管径的条件下,该减阻水压裂液在室温、70℃时的减阻率分别为72.1%、71.4%,具有优良的减阻性能和耐温性;分别用盐水、返排水和模拟海水配制的减阻水压裂液的减阻率均在70%以上,具有良好的抗盐性能;在铺砂（50/70 目陶粒）浓度10 kg/m²、压力10～70 MPa的情况下,该减阻水压裂液对支撑剂充填层导流能力伤害率均小于10%,属低伤害减阻水压裂液;用该减阻水压裂液驱替低渗岩心（渗透率1.92×10^-3～3.52×10^-3μm²）24 h 后,对岩心伤害较小,伤害率仅为5.62%。该减阻水压裂液的表观黏度1.203 mPa·s（温度30℃、转速100 r/min）,表面张力为24.96 mN/m（温度25℃）,膨胀体积为2.88 mL,具有良好的表面活性和防膨性能,有利于保护储层和压后液体返排;该减阻剂分散时间小于5 s,而且无毒环保,可满足现场即配即注工艺要求。图3表6参7     

页岩气井水力压裂用黏土稳定剂LM-1的研制及评价

页岩气井水力压裂过程中容易发生黏土水化膨胀和运移,造成储层损害,影响压裂施工的效果。因此,室内合成了一种适合页岩气井水力压裂的季铵盐阳离子黏土稳定剂LM-1,并参照相关标准,对其综合性能进行了评价。实验结果表明,黏土稳定剂LM-1与常规的胍胶压裂液和滑溜水压裂液体系的配伍性较好,不会影响压裂液体系的整体性能;具有良好的耐水洗能力和防膨能力,当LM-1的质量分数为2.0%时,水洗前后钠膨润土的膨胀体积不再变化,其防膨率能够达到90%以上;黏土稳定剂LM-1的泥岩损失率仅为8.6%,远远优于其他常用的黏土稳定剂;另外,经过黏土稳定剂LM-1处理后,页岩储层天然岩心的渗透率变化率较小,起到了良好的黏土稳定作用,能够有效防止压裂过程中黏土遇水膨胀造成的储层损害。     

强水敏低渗油藏酸化防膨研究及现场应用

针对石西油田低渗油藏强水敏性伤害储层,油井转注水初期,普遍存在注入压力高、注不进的实际问题,基于黏土矿物的防膨原理和现场防膨经验,为了提高XH-F3防膨剂的防膨效果,采用乙醇与注入水混配,其防膨率得到显著提高,满足了油田指标要求。静态实验结果表明,采用该防膨技术,岩心破碎率低、腐蚀率低,配伍性好。现场实验表明,注入该防膨型醇水配制的酸液,酸化后注入压力大大下降,注水量增加3~5倍,达到了防止黏土矿物膨胀、实现近井地带酸化解堵的目的。     

低伤害高效渗吸压裂液体系研究及矿场试验

为实现入地压裂液不返排渗吸吞吐采油、补充致密储层能量和提高原油采收率,在全面评价矿场用压裂液性能的基础上,通过处理剂优选、增渗机理分析和体系性能评价,开展了低伤害高效渗吸压裂液体系研究。结果表明：（1）传统胍胶压裂液在256 h的滞留时间内,裂缝导流能力损害程度高达30%～50%,无法满足不返排补能增渗的现场需求;（2）明确了最优减阻剂、降黏剂和增渗剂的类型和使用浓度,建立了低伤害高效渗吸滑溜水压裂液体系：清水+0.2%减阻剂XPRT-3+0.3%黏土稳定剂+0.02%过硫酸铵+0.3%ZSD-SX型增渗剂,储层伤害性弱,减阻性能优异;（3）增渗剂进入储层后,原油中吸附的非极性物质逐渐脱附,储层岩石表面暴露的羟基逐渐增多,亲水性逐渐增强,界面张力逐渐减小,原油渗吸速度和采出程度显著提升。矿场试验表明,低伤害高效渗吸滑溜水压裂液体系对XSW油田致密油藏具有良好的适应性,可有效提升油水置换效率,延缓产量递减速度,提高原油采收率。该研究成果对XSW油田乃至鄂尔多斯盆地南部非常规油气高效开发具有一定的指导意义。     

萨零组低渗透储层粘土稳定剂性能评价

针对萨零组低渗透油层强水敏特征,用多种方法系统评价了表征粘土稳定剂性能的岩心伤害率、防膨率、晶格间距、吸附量、溶失率、配伍性、有效物含量等七项指标,形成了一套完整的筛选评价粘土稳定剂性能指标的方法体系.所优选出的氯化钾型粘土稳定剂DNT-014具有良好的性能,在矿场防膨压裂及添加防膨剂水驱试验中取得了很好的应用效果,检验了该方法体系的有效性.