页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究

为了提高页岩气现场配液施工效率,降低不同压裂液间配伍性对压裂液性能的影响,利用AM、DMC、DMDB为原料,采用混合胶束水溶液聚合,合成一种滑溜水胶液一体化用稠化剂。用管路摩阻仪和高温流变仪对滑溜水体系降阻性能和组装压裂液体系耐温耐剪切性能进行评价。结果表明,该疏水缔合聚合物溶解时间小于2 min,0. 1%的滑溜水黏度达到10 m Pa·s,降阻率为65. 7%,组装压裂液在90℃,170 s^(-1)条件下剪切2 h,表观黏度大于50 m Pa·s。滑溜水和胶液具有良好的降阻效果及耐温耐剪切性,能够满足滑溜水和压裂液在线混配的要求,可以实现滑溜水胶液一体化。     

绿色清洁滑溜水重复利用技术在瓜尔胶返排液中的应用

随着单井压裂规模的加大、压裂井次的增多,压裂返排液的重复利用需求逐渐增多。通过引入速分散、耐矿化度单体,提高降阻剂SLW-1的溶解及耐盐性能,通过加入耐温稳定剂TS-2提高瓜尔胶返排液配置的滑溜水耐温性能。当KCl和CaCl2质量分数为0%～10%时,SLW-1降阻率保持在75%。在室温条件下,SLW-1的溶解时间约为15 s;当硼离子质量浓度为0～40 mg·L~(-1)时,降阻率维持在76%以上;当过氧化物质量浓度为0～60mg·L~(-1)时,降阻率保持在76%～77%之间。SLW-1及瓜尔胶返排液分别配置的滑溜水溶解速度均为15 s,降阻率分别为76.5%、76.2%、76.0%;6 000 s-1剪切5 min,降阻率均为76%以上。SLW-1返排水配置的滑溜水在150℃时,降阻率为76.2%;瓜尔胶返排液配置的滑溜水加入耐温稳定剂TS-2后,在150℃时体系降阻率可以保持在75%;加入TS-2后的瓜尔胶返排水配置的高黏液体在120℃剪切100min,黏度保持在100 mPa·s以上。     

滑溜水压裂液用聚合物减阻剂性能

用反相乳液聚合法制备了一种用于滑溜水压裂液的水溶性减阻剂(WDRA-M),分子链中由于引入自制长链疏水单体(丙烯酸长链酯,WLHM)提高了WDRA-M分子链的柔顺性。通过激光散射仪、滑溜水摩阻测试仪和动态流变仪分别对WDRA-M的粒径大小及分布、减阻性能和流变性能进行了测试。结果表明:WDRA-M粒径为76.95 nm,PDI为0.108,粒径呈单峰分布,且分布均匀。WDRA-M的最佳质量浓度为0.7 g/L,减阻率达62%。流变实验结果表明:WDRA-M为非牛顿流体,储能模量G'(0.783 Pa)大于损耗模量G″(0.354 Pa),具有较强的弹性,能够减小滑溜水压裂液与管道之间的摩阻;在25℃、剪切速率为170 s-1的条件下,剪切30 min,表观黏度由43.46 m Pa·s降为38.66 m Pa·s,表观黏度保留率达89.0%,表明WDRA-M具有较好的耐剪切性能。现场应用结果表明:在3.5 m3/min压裂液排量下,WDRA-M减阻率比胍胶高42.5%,比国外同类产品高12.5%。     

页岩气压裂用线性胶压裂液性能研究与现场应用

线性胶压裂液是页岩气开采最关键的技术之一。以SRFP-1增稠剂、SRFC-1交联剂、SRCS-1黏土稳定剂和SRCU-1助排剂工业品制备SRFP线性胶压裂液;评价了该压裂液体系的耐温耐剪切性能、降阻性能及破胶性能;测定了破胶液的表面张力及残渣含量。结果表明:SRFP线性胶压裂液在70~100℃条件下具有良好的流变性能;在60~80℃,破胶剂加入量为0.005%~0.05%条件下,2h内即可破胶,破胶液黏度小于5mPa·s,破胶液表面张力小于28mN/m,残渣含量小于100mg/L;最后将SRFP线性胶压裂液成功应用于宁夏某重点页岩气探井,最高砂比为22%,平均砂比为8%,返排液黏度小于5mPa·s。     

抗高温低摩阻硼交联加重压裂液的制备与性能

针对高温深井致密油气藏压裂液存在的高摩阻、高施工压力和抗高温能力不足的问题,通过硼交联剂的合成和压裂液添加剂的优选,研究得到了一种密度为1.38 g/cm³的低摩阻耐高温加重压裂液。并对该体系进行了交联性能、耐温耐剪切性、降阻率、静态悬砂和破胶性评价。结果表明,该压裂液体系的交联时间达10 min以上,其延迟交联性能有效地降低了管路摩阻(降阻率68.44%);此外在170℃、170 s3的低摩阻耐高温加重压裂液。并对该体系进行了交联性能、耐温耐剪切性、降阻率、静态悬砂和破胶性评价。结果表明,该压裂液体系的交联时间达10 min以上,其延迟交联性能有效地降低了管路摩阻(降阻率68.44%);此外在170℃、170 s^(-1)下连续剪切90 min后黏度始终保持在60 mPa·s以上,95℃高温下可完全破胶,破胶液残渣含量低于行业标准,且具有优良的悬砂性能,对高压深井油气藏压裂改造具有重要意义。     

瓜尔胶压裂返排液回用技术在气井中的应用

储层改造规模的加大对水资源的需求逐渐增加,压裂返排液的重复利用越来越受到关注。根据硼酸根离子的水解、络合反应机理,加入配位体PWT-2调节瓜尓胶压裂液返排液处理水(简称处理水)中硼酸根离子的有效含量,保持处理水中瓜尓胶压裂液的基液黏度及交联延迟时间与清水配置的一致,基液黏度约28~32 m Pa·s,交联延迟时间为75~150 s。通过加入缓冲剂HC-J调节瓜尓胶压裂液p H约为10.0,控制体系硼离子的有效浓度,降低多价阳离子的含量;将处理水与现场清水按照体积比2∶1的比例配置瓜尓胶压裂液,提高体系的耐温性能;稀释后配置的瓜尓胶压裂液在110℃剪切120 min,黏度保持250 m Pa·s以上,若加入胶囊破胶剂剪切50 min后黏度可降低至40 m Pa·s以下。     

减阻剂乳液的合成与性能评价

采用水分散聚合法制备了一种应用于滑溜水中的水溶性减阻剂乳液,对减阻剂溶液的粘弹性、耐温耐剪切性和降阻率进行了测试.结果表明,该减阻剂溶液具有明显的粘弹性特征,耐温耐剪切性能良好,0.2％的减阻剂水溶液的最大降阻率超过70％,表现出了良好的降阻特性,能够作为滑溜水用减阻剂使用.     

一元化生物胶压裂液性能研究

开发了一元化生物胶压裂液,根据储层的温度调整一元化生物胶压裂液和水混合的比例制备压裂液,并对一元化生物胶压裂液体系的性能进行评价。结果表明,一元化生物胶压裂液体系具有非常好的耐温耐剪切性能,在130℃下连续剪切120 min,黏度大于30 mPa·s。同时携砂性能良好,破胶彻底,破胶后残渣远低于常规胍胶压裂液残渣,破胶液与地层水配伍性良好。破胶液再次加入一元化生物胶后可再次形成压裂液,重复3次均性能稳定,具有良好的应用前景和推广价值。     

低碳烃无水压裂液稠化剂的制备与性能评价

采用两步法合成了无水压裂液交联剂烷基磷酸酯,其最佳合成条件为:磷酸三乙酯和P2O5、混合醇的投料摩尔比为1∶1∶4,在80℃时反应5 h,产物二烷基磷酸酯的产率高达71.3%。采用络合铁水溶液作为活化剂,其配方为:柠檬酸钠30%,乙二醇10%,硫酸铁30%,去离子水30%。利用正己烷为基液,烷基磷酸酯PA-2为交联剂,络合铁水溶液FC-1为活化剂,制备出低碳烃无水压裂液,并探究了交联剂与活化剂的添加量对压裂液性能的影响。结果表明,随着交联剂PA-2用量的增加,成胶时间显著缩短,粘度逐渐增大。当交联剂PA-2用量为2.5%,活化剂FC-1用量为4%时,成胶时间为116 s,压裂液的粘度高达440.5 m Pa·s。在80℃、剪切速率170 s-1的条件下剪切1 h,该压裂液粘度仍在100 m Pa·s以上,表明该压裂液的耐温耐剪切性能良好。     

低碳烃无水压裂液稠化剂的制备与性能评价

采用两步法合成了无水压裂液交联剂烷基磷酸酯,其最佳合成条件为:磷酸三乙酯和P2O5、混合醇的投料摩尔比为1∶1∶4,在80℃时反应5 h,产物二烷基磷酸酯的产率高达71.3%。采用络合铁水溶液作为活化剂,其配方为:柠檬酸钠30%,乙二醇10%,硫酸铁30%,去离子水30%。利用正己烷为基液,烷基磷酸酯PA-2为交联剂,络合铁水溶液FC-1为活化剂,制备出低碳烃无水压裂液,并探究了交联剂与活化剂的添加量对压裂液性能的影响。结果表明,随着交联剂PA-2用量的增加,成胶时间显著缩短,粘度逐渐增大。当交联剂PA-2用量为2.5%,活化剂FC-1用量为4%时,成胶时间为116 s,压裂液的粘度高达440.5 m Pa·s。在80℃、剪切速率170 s-1的条件下剪切1 h,该压裂液粘度仍在100 m Pa·s以上,表明该压裂液的耐温耐剪切性能良好。