HTC-160高温压裂液交联剂的研制与现场应用

通过大量试验研制了HTC-160高温压裂液交联剂.室内试验结果表明,利用该交联剂配制的压裂液具有良好的耐温、增稠性能,最高耐温为160℃;在过硫酸铵的作用下,破胶化水彻底,同时具有自破胶作用,对油层渗透率伤害低;由于压裂液自身具有较强的网络结构,可有效地提高对支撑剂的悬浮能力,降低向油层的滤失.截至2007年11月,利用该交联剂配制的压裂液现场实施水力压裂82口井,其中72口井压裂后增产增注效果明显,累积增产原油达19 000t.现场应用证实,该压裂液还具有摩阻低和返排彻底的特点,具有良好的推广应用前景.     

改性天然高分子水基钻井液的研究与应用

简介了4种对环境无害的固态的水基钻井液处理剂的合成及性能:改性天然高分子类包被剂IND30和降滤失剂NAT20,无萤光白沥青NFA25(部分溶于水、部分溶于油的改性油类物质)及粉状聚合醇PGCS1(EO/PO共聚物)。报道了用膨润土和这4种处理剂配制的各种实验钻井液的组成和性能:基本配方钻井液(钻井液1)、强抑制性钻井液(钻井液2,另加入一种小阳离子页岩抑制剂)、抗盐钙污染钻井液(加入35%NaCl和1?SO4),抗膨润土污染钻井液(加入4%钙膨润土)。这4种钻井液在原配制状态和在120℃、140℃滚动16小时后,各流变参数均在合理范围,API滤失量≤5 2mL,HTHP滤失量≤20mL。某油藏储层钻屑在钻井液1、2中于140℃滚动16小时后,回收率分别为91 2%和96 7%;该储层岩心被原配制和在140℃滚动16小时后的钻井液1、2污染后,渗透率恢复率为88 2%～91 6%。4种处理剂溶液,钻井液1、2及两口井使用的钻井液均无毒,EC50>3×104mg/L。该体系多功能水基钻井液已在塔里木、克拉玛依等油田10余口井钻井中获得成功应用,最长裸眼长度达5324 45m,井眼扩大率仅5%～10%。详细介绍了在LG区块使用的钻井液分井段组成、维护及性能。表4参3。     

非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液的研制

基于黄原胶(XG)和魔芋胶(KG)在水溶液中形成嵌合结构体的原理,研制了非化学交联型XG/KG冻胶压裂液,给出了压裂液配方。XG/KG压裂液的表观粘度与XG、KG用量及其配比有关,用量为0.62% 0.22%~0.46% 0.42%时超过200 mPa.s,用量0.51% 0.36%时最高,为330 mPa.s。对于0.50%XG/0.35%KG压裂液,其表观粘度随温度升高而减小,50~80℃时在50 mPa.s上下;pH值在7.0~4.2时维持高表观粘度,pH值<4.2时表观粘度下降,pH值=1.0时仍>210 mPa.s;盐度(KCl浓度)增大时表观粘度增大,盐度为30 g/L时接近400 mPa.s;30℃和80℃下的滤失性能、常温下陶粒的沉降速率均符合常规压裂要求;加入0.1%过硫酸铵和0.2%盐酸后,100~130℃下8小时破胶液粘度为5.4~2.5 mPa.s。该体系压裂液可用于碱敏、天然裂缝发育储层的压裂。图3表5参4。     

低分子量合成聚合物压裂液研究

研发了以低分子量合成聚合物PY-1为稠化剂的交联冻胶压裂液。PY-1含有酰胺基团,增稠能力强,0.35%水溶液的黏度为27 mPa.s。以可生成多核羟桥络离子的两性金属盐NT-2为交联剂。实验压裂液的基液为0.35%PY-1+0.3%助交联剂+0.3%防膨剂+0.5%助排剂,交联液为1.5%NT-2+0.15%交联协调剂,聚交比100∶8。该压裂液在80℃、170 s-1剪切90分钟仍保持黏度~100 mPa.s;在70℃1、70 s-1剪切30和60分钟时,n′和K′值变化不很大;70℃滤失系数为8.35×10-4m/min1/2;70℃破胶后实测残渣含量仅22.7 mg/L;加入0.06%APS后,70℃、1小时破胶液黏度2.65 mPa.s;当地温为60~70℃时,APS的加量为0.06%~0.15%;破胶液表面张力25.14 mN/m,界面张力2.54 mN/m;破胶液对于标准黏土的防膨率为68.3%。简介了用PY-1压裂液在长庆低渗油田井深2000 m、地温70℃的2口新井实施压裂的良好结果。图1表4参3。     

一种新型低伤害合成聚合物冻胶压裂液体系

报道了题示压裂液体系的性能。合成聚合物稠化剂FA-200不含水不溶物,水溶液呈中性,被能造成酸性环境(pH值4~6)的交联剂AC-12交联而形成冻胶。依次增加稠化剂用量(0.25%~0.6%)和交联剂用量(0.5%~0.8%),加入1.0%乳化剂和1.0%助排剂,得到了适用温度为50℃、80℃、100℃、120℃、140℃的5个配方,在相应温度下剪切50~90min保留粘度大于150、88、98、945、3mPa.s,在变剪切之后粘度能恢复。该体系破胶剂为过硫酸铵,其加量随温度升高而减少,破胶彻底,破胶液粘度低。0.5%稠化剂压裂液破胶后残渣含量为125.6mg/L。该体系压裂液特别适用于碱敏性地层和CO2泡沫压裂。图5表2参2。     

无自由水压井液研制与应用

已进入开发中后期的吐哈油田大部分区块井底压力低,为此开发了无自由水压井液.通过固化剂(高分子吸水材料)等组分筛选,得到了压井液优选配方:清水+1.0%KEG-CA-3(丙烯酰胺接枝纤维素共聚物)+0.3%固化引发剂+0.5%胶体保护剂+1.0%KCl+0.4%NaHC03;其表观黏度为50 mPa·s,API和HPHT滤失量分别为19.6、29.0mL,在砂床上无滤失,进入砂床深度14.3 cm.该压井液在80℃、30天老化过程中及在100℃热滚16小时后,流变性变化小,滤失量有所增大;储层岩心粉在该压井液滤液中浸泡16小时,膨胀高度仅为0.63 mm(在清水中为3.04 mm);在储层岩心实验中,注入并返排后油相渗透率＞82%,切去污染端2 cm后渗透率恢复率＞96%,除去滤饼后在≤12 Mpa压差下不渗透.该压井液已成功应用27井次.与使用常规压井液的一口井相比,使用该压井液施工的一口井,作业后生产恢复稳定所需时间很短,产出的原油含水率低.     

正电胶水平井钻井液体系的研究与应用

题示钻井液是针对中原油田“三高一低”油藏研制的，所用处理荆主要来自本地区专业化工厂。以现场聚磺体系井浆为实验钻井液，筛选出流型调节剂（有机聚合物正电肢AMZ＋阳离子流型调节荆SPJ-1）、防卡润滑剂（原油＋原油乳化稳定荆SPJ-2＋聚合醇＋AMZ）、防塌抑制剂（AMZ＋聚合醇）及蔽屏暂堵剂（油溶性，PFG-A）。由井浆和筛选出的处理荆及其他处理剂配制钻井液，根据常态和120℃滚动后的性能选出基本配方，进而得到由聚合物Lv-CMC、阳离子磺化酚醛树脂PSP等共12种处理剂组成的最佳配方。该盐水有机正电肢钻井液已成功用于中原油田三口侧钻水平井段钻井，满足了携带岩屑及钻井工程的需要，保证了井身质量和电测、固井的顺利施工。详细介绍了在含大段盐膏层或盐层的两口井应用的情况．包括井况、技术难题、现场配制工艺（钻井液转化和性能维护）、应用厦效果。表5参2。     

压裂液用高温延缓交联剂CL-9的研制

所报道的压裂液用有机硼交联剂CL-9,由硼酸盐、多羟基醛、LB-2多元醇及碱反应制得,外观均一,长时间存放不析出固体物,适用温度90~145℃,使用量0.40%~0.50%。报道了含2.0%KCl、0.08%~0.15%NaOH、0.10%破乳助排剂的CL-9(0.45%)/HPG(0.50%)压裂液的性能。交联时间随pH升高(7~14)而延长,随温度升高(20~70℃)而缩短,pH=14时常温交联时间为5.2 min,60℃时为1 min。高温下(110~130℃)在170 1/s剪切10 min后压裂液黏度基本上保持稳定,高温下(100~130℃)经500 1/s剪切10 min后,170 1/s黏度均大于210mPa.s,其保持率随温度升高而下降,100℃下为82.3%,130℃下为66.0%。压裂液滤失性能良好,滤失系数和初滤失量在90℃为5.35×10-4m/min1/2和0,120℃下为7.32×10-4m/min1/2和1.21×10-4cm3/cm2。该压裂液已在中原油田7口井压裂中使用,施工成功率100%,油井压裂后增产效果较好。图4表2参3。     

环境无害化保护油气层钻井液研究应用

前期研究工作表明，目前钻井液的主要污染源是润滑剂(油类)、防塌剂和油层保护剂(沥青类)及高温降粘剂(铬类)，据此筛选了高效无毒的润滑剂FXJS-2(聚多元醇类，兼有防塌作用)，防塌剂SD-301(聚合醇类，兼有润滑、保护油层作用)，高温降粘剂SF-1(硅氟类)，评价了这3种添加剂在钻井液中的相关性能。将这3种添加剂与江苏油田应用的添加剂PMHA-Ⅱ、Coater、NH4-HPAN进行配伍，得到了用于江苏油田的环境无害化保护油气层钻井液体系配方X1和X2，与原用钻井液X3和X4对照，实验测定了这些钻井液的流变、滤失、防塌、岩心伤害等项性能及毒性。X1和X2无生物毒性，化学毒性小(满足有关国家标准要求)，较易生物降解，而X3和X4生物毒性大，化学毒性较大且难生物降解。详细介绍了江苏油田下里河WZ地区两口探井的工程简况、使用环境无害化保护油气层钻井液施工工艺及良好的防塌、润滑、降滤失及环保效果。图1表12参4。     

CJ2-3型可回收低分子量瓜尔胶压裂液的开发

低分子量瓜尔胶CJ2-3分子链上引入了亲水基团,水溶性好,水溶液30℃[η]值0.842 L/g,按3组K,α求得分子量3.86×105~5.93×105。CJ2-3压裂液以硼酸盐作交联剂,交联剂用量大于常规瓜尔胶类压裂液。0.35%压裂液基液在pH=8.5时黏度仅12 mPa.s,形成的压裂液在热剪切测试中(170 s-1)黏度几乎立即产生,温度达到设定值后黏度保持不变,且60℃、70℃黏度相差不大(在100 mPa.s上下),即该压裂液流变曲线变化平稳,温度敏感性小,易控制,携砂能力强,压裂施工设计难度较小。加入破胶剂(过硫酸铵)可使该压裂液破胶,破胶液黏度符合返排要求。室内模拟破胶实验结果表明,压裂施工完成后,CJ2-3压裂液与低pH值的支撑裂缝表面接触时pH值下降,pH≤8.0时破胶,破胶液黏度接近基液,其中的CJ2-3不发生降解。CJ2-3压裂液滤失控制性能好,滤失量小,滤饼可在地层中自行破胶,易清除。长庆油田的3口油井用CJ2-3压裂液压裂,未加破胶剂的1口井,压裂液返排率达92.9%,返排压裂液在30℃放置7天,黏度下降30.8%。返排压裂液中补加各种添加剂得到的回收压裂液,流变性和其他性能与原始压裂液一致。图5表8参4。     

The Synthesis and Characterization of a Clean Hydrofracturing Fluid

Abstract

Surfactant-based fracturing gels are considered as clean gels due to the absence of insoluble residues after hydraulic fracturing of tight reservoir. Conventionally used highly viscous polymer gels damage the formation by blocking the fluid path in a fractured formation. The present work has been accomplished with the purpose of evaluating an anionic surfactant-based gel for hydraulic fracturing. Rheological properties and proppant carrying capacity of the synthesized gel were studied as a function of shear rate, temperature, and pH, which affect the gel behavior at the downhole. Proppant carrying capacity was also reported with varying proppant loadings. Rheological properties and proppant carrying capacity of synthesized gel were compared with conventionally used guar gel.     

高温延缓型有机硼OB-200交联压裂液的性能与应用

报道了实验考察高温延缓型有机硼交联剂OB 200在5g/L羟丙基瓜尔胶水基压裂液中的各项性能及其影响因素的结果,简述了在7口井上应用该压裂液的情况。OB 200/HPG压裂液在pH=11.5、温度5～35(40)℃时交联时间长达4.7～5.6min;不加破胶剂的压裂液在温度115～135℃时,8h内可完全破胶液化,讨论了OB 200体系的自动破胶机制;在135℃、170s-1条件下剪切2h,压裂液粘度>120mPa·s;高速(500s-1)剪切后,在低速下(80s-1)粘度可恢复到初始值的94.5%(95℃下)或70.0%(135℃下);在95～135℃滤失小,滤失系数为6.93×10-4～9.81×10-4m/(min)1/2;残渣含量低,135℃下破胶20h后为319mg/L,而对比硼酸盐压裂液(90℃)和有机钛压裂液(135℃)分别为364和457mg/L;在人造岩心上测得渗透率伤害率在5.74%～9.66%,平均7.32%,而对比有机钛压裂液为24.07%～29.98%,平均27.09%。在中原油田桥口和户部寨地区7口井2706～3769m井段用该压裂液压裂,施工成功率100%,获得了油、气增产效果。图5表4参3。