超低浓度瓜胶强交联压裂液体系在东胜气田的应用研究

为了降低配制压裂液所使用的羟丙基瓜胶数量及压裂液残渣对人工裂缝导流能力的伤害,本文从储层改造需求出发,通过对低浓度瓜胶强交联压裂液的研究及其性能评价,形成了适合于东胜气田储层改造需求的低浓度瓜胶强交联压裂液配方。室内实验表明:当瓜胶质量分数为0.3%时,该低浓度瓜胶强交联压裂液在100℃、170s~(-1)的剪切速率下经过120min耐温剪切,粘度保持在130mPa.s以上。与常规瓜胶压裂液相比,残渣含量明显降低,携砂性能明显提高。截止目前,该低浓度瓜胶强交联压裂液体系在东胜气田累计施工4井次,破胶后返排液粘度小于5mPa.s,取得了较好的增产效果。     

羧甲基羟丙基胍胶压裂液性能评价与研究

目前我国各大油田使用的压裂液主要是水基压裂液,胍胶原粉广泛用作水溶液增稠剂,胍胶经过改性后,增加了分子的分支程度,使其水溶速度加快,粘度提高,热稳定性增强,防腐储存性因改性而改善。将羟丙基胍胶(HPG)稠化剂部分基团改为羧甲基,使形成的胍胶压裂液具有了一些新的性能,在相同温度下,稠化剂使用浓度大幅下降,水不溶物含量降低,聚合物网状结构更好,弹性好,携砂能力强,并且在施工摩阻较小,对深井、大排量施工井更有利。该论文评价了羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)压裂液基础性能和在一定温度下的耐温性、破胶性能,评价出羧甲基羟丙基胍胶压裂液具有易配制、高弹性、高悬砂性及低稠化剂、低基液黏度、低残渣的特性。     

低残渣压裂液体系的形成及性能评价

针对现场所用的传统压裂液体系存在的残渣量高、易堵塞储层的有效孔隙和裂缝、降低油气产量等问题,本文通过在大分子半乳聚糖上接入新的化学基团,制备得到改性的羟丙基瓜胶。研究了反应时间、反应温度和酸碱度对所形成体系的影响,评价了该体系的稳定性、携砂性能和破胶性能,认为所形成的低残渣压裂液体系具有良好的热稳定性、强的携砂能力和破胶性能。     

适用于冬季施工的清洁压裂液体系评价及应用

通过利用捷贝通耐温抗盐清洁压裂液体系为基础配方,根据新疆油田冬季施工要求,经过大量的室内评价开发出一套适用于冬季施工的清洁压裂液体系,并进行了现场应用。通过室内评价及现场应用结果表明,该体系具有以下优点:基液黏度低,可实现支撑剂在基液中的均匀分布;低温下正常交联,低排量下支撑剂不会迅速沉降;防冻性能好,压裂液在-15℃下保持流动状态;与储层配伍性好,不会出现压裂返胶现象;携砂性能好,常温携砂,36 h不沉降;高温下耐剪切性能好,在100℃下剪切60 min尾黏大于100 mPa·s;冻胶呈中性,不会对管道、设备产生腐蚀;破胶液表、界面张力低,有利于破胶液返排;抗二价铁离子效果好。     

致密砂岩油藏低浓度胍胶压裂储层伤害实验

为分析低浓度胍胶压裂对致密砂岩储层带来的伤害,以A、B、C等低含水区块为研究实例,构建压裂液耐温抗剪切性能、黏弹性和携砂性能、破胶性能和岩心配伍性实验。研究得出:所研配方在充分剪切2 h后黏度仍然大于50 mPa·s,评定为合规。而在配方质量分数对比上,60～120℃的不同井温前提下都表现出羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)压裂液与羟丙基胍胶(HPG)压裂液用量的巨大差异,其中明显是CMHPG更省和成本更优;所研压裂液180℃高温下的残渣质量浓度为270 mg·L~(-1),显著优于HPG体系破胶情况;正向注入3 PV过硫酸铵破胶液后渗透率急剧下降至1.389×10~(-2)μm~2,返向注入3 PV 3%NH_4Cl解除伤害后渗透率恢复至2.586×10~(-2)μm~2,为初始值的89%,判定该压裂液对储层伤害低。     

低成本清洁压裂液体系研究

水力压裂增产技术是目前改善油气层最为有效的方法,压裂施工过程中,压裂液的好坏决定施工的成败。针对水基压裂液体系的成本与清洁的要求进行了室内试验研究,对低成本清洁压裂液体系配方调试及综合性能评价进行了压裂液体系完善优化研究,完成了低成本清洁压裂液体系增稠剂的优选、配方的优化及压裂液体系性能评价全部室内研究工作,研制出低成本清洁压裂液体系与羟丙基瓜胶压裂液成本相当(约240元·m~(-2),相当于羟丙基胍胶压裂液的90%),并进行了现场试验,实验结果证明,能够满足现场施工要求,具有良好的推广应用前景。     

高温压裂液体系在柳杨堡气田的现场应用与优化

羟丙基胍胶压裂液是一种新型的低伤害压裂液,也是目前应用最广的压裂液体系,它适合于地层温度为30~150℃的地层进行压裂改造。而柳杨堡气田的气层温度在120~130℃,需要高温压裂液体系,通过大量试验研制了高温压裂液体系,室内试验结果表明,该压裂液体系具有良好的耐温,最高耐温为140℃;在破胶剂的作用下,破胶水化彻底,同时对油层渗透率伤害低;由于压裂液自身具有较高的粘度,可有效地提高对支撑剂的悬浮能力,降低向地层的滤失。现场应用证实,该压裂液还具有返排彻底的特点,具有良好的推广应用前景。     

低浓度瓜胶交联剂(HK-8)在延长油田的应用

低浓度瓜胶交联剂(HK-8)能够将延长中温地层压裂液的瓜胶浓度由0.38%降至0.28%;应用低浓度瓜胶交联剂(HK-8)的压裂液具有与原配方一样良好的携砂性能、耐温抗剪切性能和破胶性能,能够降低对地层伤害率50%以上;现场试验证明,低浓度瓜胶交联剂HK-8可以代替有机硼交联剂,能够满足的压裂要求。     

改性瓜胶压裂液的制备及性能研究

分别以十二烷基和磺酸盐甜菜碱为修饰基团,以瓜胶原粉为主剂,制备了2种改性瓜胶增稠剂:疏水改性羟丙基瓜胶和磺酸盐甜菜碱型瓜胶。模拟现场配方,对其配制的压裂液的抗剪切性能和耐温性能进行评价。通过对比发现磺酸盐甜菜碱型胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有所下降,疏水改性羟丙基胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有明显改善。其中,疏水改性羟丙基瓜胶80℃下剪切60 min后,表观粘度为93.4 m Pa·s,比油田提供CJ2-6瓜胶耐温抗剪切能力有明显改善。可以考虑疏水改性羟丙基瓜胶在压裂液体系的进一步应用。     

改性瓜胶压裂液的制备及性能研究

分别以十二烷基和磺酸盐甜菜碱为修饰基团,以瓜胶原粉为主剂,制备了2种改性瓜胶增稠剂:疏水改性羟丙基瓜胶和磺酸盐甜菜碱型瓜胶。模拟现场配方,对其配制的压裂液的抗剪切性能和耐温性能进行评价。通过对比发现磺酸盐甜菜碱型胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有所下降,疏水改性羟丙基胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有明显改善。其中,疏水改性羟丙基瓜胶80℃下剪切60 min后,表观粘度为93.4 m Pa·s,比油田提供CJ2-6瓜胶耐温抗剪切能力有明显改善。可以考虑疏水改性羟丙基瓜胶在压裂液体系的进一步应用。     

多氨基硼交联剂的制备与性能评价

以多胺化合物和硼酸酯为原料,合成羟丙基胍胶压裂液用有机硼交联剂,通过在交联剂中引入多个含硼交联位点,达到降低压裂液体系中羟丙基胍胶的用量、提升压裂液体系耐温性能的目的。采用FTIR、1HNMR和11BNMR对不同交联剂的结构进行了表征,并分析了反应机理。考察了多胺化合物的种类(二乙烯三胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺-600)、反应物的配比、反应温度和反应时间对产物交联性能的影响,结果表明,当硼酸酯与多乙烯多胺的质量比为3∶2、反应时间为4h、反应温度为150℃时,可以制备性能最优的交联剂BNX-1。评价了BNX-1配制压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能和静态滤失性能。结果表明,以羟丙基胍胶质量分数0.35%、羟丙基胍胶溶液与BNX-1交联质量比100∶0.4配制的压裂液体系,在140℃、170s–1下剪切,120 min后黏度为122 mPa·s;以工业交联剂TCB-1作为对照(以羟丙基胍胶质量分数为0.5%、羟丙基胍胶溶液与TCB-1交联质量比为100∶0.5配制的压裂液体系),在同等条件下剪切,黏度为98 mPa·s。     

大牛地气田压裂液体系性能评价及优化

大牛地气田主要采用长水平段水平井分段压裂工艺进行增产改造。压裂液泵入地层后由于交联时间过早,在管柱内产生较大摩阻,造缝不充分,同时破胶不彻底易产生残渣,对储层造成伤害。为了提高该区块压裂改造的效果,优选适合大牛地气田的压裂液体系,本文通过室内实验,对目前使用的压裂液体系进行了完整的性能评价。基于流变和破胶实验,对不同类型的压裂液体系进行了优化,结果表明:优选后的压裂液体系可适应温度范围60~95℃储层,压裂液体系具有较好的耐剪切性和携砂性。另外针对长水平段分段压裂施工,建议采用"胶囊破胶剂+过硫酸铵+低温破胶活化剂"的组合方式。优化后的压裂液体系能够满足现场要求。     

乳液型压裂液体系在致密气藏中的应用——以长城钻探苏里格自营区块为例

为了解决长城钻探苏里格苏10、苏11、苏53三个区块,资源品级变差的问题,保证储层改造效果及成功率,针对区块内压裂液体、返排及投产现状,开展了清洁压裂液的室内实验与现场施工的评价.研发出低伤害、低残渣、高携砂性的乳液型清洁压裂液体系,并通过乳化改性形成适用于苏里格致密气藏乳化型清洁压裂液体系,设计成能实现在线成胶、施工...     

鄂南浅层油气藏低伤害VES-M清洁压裂液研究

以瓜胶、合成聚合物以及粘弹性表面活性剂等为稠化剂,优选出一种适应浅层油气藏的低伤害VES-M清洁压裂液体系。综合评价了压裂液体系热稳定性、悬砂性、破胶性能以及对岩心渗透率的影响。结果表明,VES-M清洁压裂液体系在60℃,170 s-1条件下的表观黏度达50 mPa.s,悬砂性能良好,遇水或者烃类均可破胶,破胶后粘度低于5 mPa.s,无残渣,对地层伤害小且易返排。鄂南浅层油气藏的现场应用表明,该清洁压裂液具有良好的破胶性能、摩阻低、伤害小,可有效控制缝高,增产效果明显。     

DF-07低温压裂液复合破胶体系的研究及应用

针对低温地层压裂改造液体破胶难度大、储层伤害率高等问题,分析了不同类型破胶剂的破胶机理,研究了由过硫酸盐和引发剂组成的DF-07低温压裂液复合破胶体系的组分比例,评价了不同使用条件下对压裂液携砂粘度和破胶性能的影响程度以及降低残渣含量与保护地层能力,并在永利地区低温储层现场进行了2井次压裂施工应用。通过选择适宜的组分配比与用量,可使压裂液在保持较高的携砂粘度的前提下,达到彻底破胶、降低地层伤害和提高压裂排液及增产效果的目的。     

压裂用稠化剂耐高温性能研究

压裂液在水力压裂施工作业中起着传递压力、形成地层裂缝、携带支撑剂深入人工裂缝以及压裂完成后,化学分解或破胶到低黏度,保证大部分压裂液返排到地面以净化裂缝的作用。其性能好坏是关系到压裂施工的成败和影响压后增产效果的一个重要因素,现有的高温压裂液体系已经无法满足大庆油田松辽盆地深度埋藏天然气储层增产改造需要。笔者通过热分析实验分析了羟丙基胍胶压裂液高温降解的原因,并确定了系列提高稠化剂耐高温性能的技术对策,重点论述了通过羟丙基瓜胶和聚丙烯酰胺复合来提高稠化剂体系耐高温性能的方法,成为200℃超高温压裂液的研究的主要技术路线之一,为满足大庆油田松辽盆地深部埋藏高温气藏增产改造的需要提供依据。     

新型CO_2清洁泡沫压裂液性能研究

筛选了与CO2配伍的新型GRF清洁压裂液,采用大型泡沫循环回路,测试了GRF-CO2清洁泡沫压裂液的动态流变特性、携砂性能,同时评价了泡沫压裂液体系的静态破胶性能、助排性能和岩心伤害特性。结果表明,GRF-CO2清洁泡沫压裂液体系易破胶,破胶后无残渣,表/界面张力低,对岩心基质渗透率伤害低,当CO2泡沫质量达到55%~75%时,清洁泡沫压裂液体系流变性能好、动态携砂能力强,能够满足现场泡沫压裂施工的要求。     

新型CO2清洁泡沫压裂液性能研究

筛选了与CO2配伍的新型GRF清洁压裂液,采用大型泡沫循环回路,测试了GRF-CO2清洁泡沫压裂液的动态流变特性、携砂性能,同时评价了泡沫压裂液体系的静态破胶性能、助排性能和岩心伤害特性。结果表明,GRF-CO2清洁泡沫压裂液体系易破胶,破胶后无残渣,表/界面张力低,对岩心基质渗透率伤害低,当CO2泡沫质量达到55%~75%时,清洁泡沫压裂液体系流变性能好、动态携砂能力强,能够满足现场泡沫压裂施工的要求。     

高温低浓度压裂液研究与应用

针对改性瓜胶高温压裂液增稠剂使用质量分数高、破胶性能低、成本高的问题,制备了可与羟丙基瓜胶交联且使形成的压裂液体系具备良好性能的硼交联剂,得到了适用于深层致密油气藏的高温羟丙基瓜胶压裂液体系。对影响交联剂的主要因素进行了分析和优选,基于优选结果制备了络合硼交联剂,并对其交联形成的羟丙基瓜胶压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:硼酸质量分数20%,交联促进剂质量分数7%,多元醇混合物质量分数25%～30%,可制备出优良的硼交联剂,其性能优于国内通常使用的有机硼交联剂。羟丙基胍胶使用质量分数为0.5%时,形成的高温低质量分数压裂液黏度提高74.5%,残渣质量分数降低48.7%,满足180℃储层改造的需要。     

一种可回用瓜尔胶压裂液体系的研究

针对渭北油田水资源短缺、压裂用水困难,结合渭北长3油藏储层的特征,研发了一种可回用压裂液体系,合成了可回用压裂液稠化剂磺酸基羟丙基瓜尔胶。采用有机硼交联,通过对返排液进行处理后再配液,实现了瓜尔胶压裂液的三级回用。三次配液综合性能良好,耐温耐剪切性优、破胶彻底、残渣少、对储层伤害小,可以满足同类储层压裂施工的需要。