压裂用胶囊破胶剂在高压液体中的释放研究

在压裂施工过程中, 包裹惰性囊衣的胶囊破胶剂处于几十兆帕的高压液体内, 传统观念认为胶囊破胶剂施工结束后通过裂缝闭合挤压释放达到延缓破胶的作用, 其忽略了压裂过程中液柱压力、 泵注压力和地层压力等的影响。为揭示井筒压力对胶囊破胶剂释放时机的影响, 研究了压力和加压时间对过硫酸钾胶囊破胶剂释放率的影响, 对比了胶囊破胶剂加压前后的囊衣包裹情况, 考察了胶囊释放对压裂液黏度的影响。结果表明, 胶囊破胶剂在压力作用下囊衣逐渐破碎、 剥落, 胶囊破胶剂释放率随压力和加压时间的增加而增大, 在压力为 35 MPa、加压时间为 40 min时的释放率为 62%; 在温度低于 50℃时, 胶囊破胶剂释放在短时间内对压裂液黏度影响较小,高温下胶囊破胶剂的提前释放将使得压裂液黏度快速降低直至破胶, 影响压裂液携砂效果。图7参13     

NBA－101胶襄破胶剂的研制与应用

本文介绍了一种具有延缓释放特性的新型破胶剂──胶囊破胶剂ＮＢＡ－１０１，评价了ＮＢＡ－１０１的延缓释放性能、破胶性能及对植物胶溶液和压裂液稳定性的影响。ＮＢＡ－１０１已在长庆、辽河、吉林、胜利等油田应用１８井次，获得了高砂液比压裂和低破胶液粘度、易返排的良好效果。     

苏里格气田压裂液体系的改进与完善研究

依据温度稳定剂作用原理,研发了温度稳定剂TA-1,实验结果表明,TA1浓度为0．1％时,压裂液最高可承受116．3℃高温,与常规压裂液相比,在100℃条件下,压裂液粘度保持100mPa-S以上的时间延长了30min左右,显著提高了压裂液的造缝及携砂性能;其次结合对储层粘土矿物的微观分析,整合粘土稳定剂并对其长效性进行了探索性的评价,最后对胶囊破胶剂（LZEN）与常规破胶剂（APS）复配破胶剂进行了破胶性能评价,并对二种破胶剂整合的比例进行了优化,改进后的压裂液整体性能完全满足压裂工艺技术要求,施工最大井深3460m,最大规模加陶粒100m^3,施工总层数近100层,施工成功率95％以上。     

新型压裂液添加剂“胶囊破胶剂”的制备方法与研究

本文介绍了一种“延蜒”破胶剂，这种破胶剂用物理方法将囊核、囊幔、囊皮(包皮)三层结构粘结包裹在一起，制成三层球体式胶囊，其中囊核和囊幔的主要成份是以过硫酸铵为主体，用隔水性、耐温性、缓慢油溶性较好的聚合材料作囊皮制备而成，利用此技术是清除压裂液对油层伤害的有效方法。我们所研制的胶囊破胶剂能有效地将冻胶压裂液与破胶剂过硫酸铵隔离开来，该胶囊破胶剂能在不造成压裂渡液性能（如流变性、滤失性、携砂性等）过早丧失的前提下大剂量、高浓度使用。该方法与现技术相比，不仅提高了比常规破胶剂用量加入更高浓度，而且在进入地层后靠地层温度与闭合压力的作用，使它完全释放出过硫酸铵（APS）达到破胶的目的，不能更有交地清除流体残渣，减少压裂液对地层的伤害。本文还概述了“延蜒”破胶剂在室内研制的工艺过程，给出了该渐型破胶剂的主要性能和特点、及在现场的使用情况、效果分析和应用前景。     

MCB系列微胶囊破胶剂的性能

为解决水平井分段压裂过程中前段压裂液快速破胶的问题,以过硫酸铵为破胶剂,采用乳液聚合法合成2种具有不同囊衣结构的微胶囊破胶剂。测定了微胶囊破胶剂的有效含量、包埋率、释放速率及延迟破胶效果。实验结果表明,MCB-1、MCB-2两种微胶囊破胶剂的有效含量分别为38.56%和39.69%,包埋率分别为83.85%和85.89%。与普通市售包蜡胶囊破胶剂相比,该微胶囊破胶剂的释放速率较慢。延迟破胶实验表明,微胶囊破胶剂可以在4h内保持压裂液的黏度缓慢降低,最终破胶后压裂液的黏度小于10mPa²s,显示出良好的延迟破胶性能,且对地层渗透率的伤害率小于12%。      

延迟破胶及强制裂缝闭合技术的研究及应用

采用延迟破胶技术,在压裂施工过程中加入不同浓度的胶囊破胶剂,利用它的延缓释放特性,使植物胶压裂液耐温、耐剪切稳定性增强,并且可以在不造成压裂液的流变性、滤失性和携砂性等过早丧失的前提下高浓度使用胶囊破胶剂。该技术与常规破胶技术相比,延缓释放率达50%,能更有效地清除液体残渣,减少压裂液对储层的伤害。同时由于有延缓破胶的特性,放喷采用相应的措施,可以降低支撑剂沉降速度,形成较好的沉砂剖面,提供高的裂缝导流能力,并且可以降低滤饼和压裂液残渣的伤害。     

加重压裂液用聚合物稠化剂合成及性能

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一,普通瓜胶加重压裂液残渣含量较高、对地层伤害较大,而VES类压裂液又受到使用温度的限制,无法应用于高温井压裂施工。针对上述问题,利用水溶液聚合法合成了一种AM/CnDMAAC/NVP超分子聚合物BC40。通过对特性黏数和溶解性能的评价,结合正交实验与单因素法对聚合条件进行了优化,得到最佳聚合条件为:聚合单体总浓度为30%、引发剂浓度为0.12%,聚合温度为35℃,通氮排氧1 h,反应时间5 h。BC40在甲酸钠加重的水溶液中具有良好的增黏能力。配制不同密度的加重压裂液在120℃、170 s-1条件下剪切2 h,表观黏度稳定在30 mPa · s以上,表现出良好的耐温耐剪切性能;向不同密度的加重压裂液中加入破胶剂,在95℃下均可破胶,得到的破胶液表面张力低,破胶后残渣含量低,对地层伤害小。      

加重压裂液用聚合物稠化剂合成及性能

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一,普通瓜胶加重压裂液残渣含量较高、对地层伤害较大,而VES类压裂液又受到使用温度的限制,无法应用于高温井压裂施工。针对上述问题,利用水溶液聚合法合成了一种AM/CnDMAAC/NVP超分子聚合物BC40。通过对特性黏数和溶解性能的评价,结合正交实验与单因素法对聚合条件进行了优化,得到最佳聚合条件为：聚合单体总浓度为30%、引发剂浓度为0.12%,聚合温度为35℃,通氮排氧1 h,反应时间5 h。BC40在甲酸钠加重的水溶液中具有良好的增黏能力。配制不同密度的加重压裂液在120℃、170 s-1条件下剪切2 h,表观黏度稳定在30 mPa · s以上,表现出良好的耐温耐剪切性能;向不同密度的加重压裂液中加入破胶剂,在95℃下均可破胶,得到的破胶液表面张力低,破胶后残渣含量低,对地层伤害小。     

APV缔合型清洁压裂液室内评价

清洁压裂液作为一类新型的低伤害压裂液,因其优良的特性在储层压裂改造中有良好的发展应用前景。为了对压裂施工设计提供必要的参数,通过室内试验的方法对APV缔合型清洁压裂液体系中温区配方进行了评价。结果表明:APV具有很好的耐温耐剪切特性和时间稳定性,在中温地层中能很好地满足施工的粘度要求。通过粘弹性测试得出该流体为强冻胶,在整个扫描过程中损耗模量低于储能模量,表现出以弹性行为为主,在相对低粘度时仍具有良好携砂性能。少量的破胶剂即可使此压裂液在4 h后完全破胶,随着破胶剂份量的增加,在一定程度上可以提高破胶速度,破胶液粘度小于3 mPa.s,具有很好的破胶性能,与地层配伍性良好。在实际使用中,可以采用改变破胶剂浓度来控制此清洁压裂液的破胶速度,更好地满足压裂施工的要求。     

胶囊破胶剂的生产工艺及释放机理

本文介绍了新型水基压裂液破胶剂——胶囊破胶剂的最新进展,研制囊衣、囊芯材料的选择,以及胶囊破胶剂的两种制备方法,提出Wurster流化床法是生产胶囊破胶剂的最佳方法,同时分析了胶囊破胶剂的释放机理。     

可回收再利用的低分子胍胶压裂液技术研究

为解决压裂作业水资源缺乏和返排液难处理的问题,利用pH值控制硼酸盐离解平衡移动原理来改变胍胶压裂液的交联状态,使其在酸性条件下非降解性破胶,胍胶分子结构不被破坏,可实现重复交联。采用生物降解技术,对胍胶进行降解,通过控制降解条件来控制胍胶的降解程度,从而控制胍胶的相对分子质量,制备出了相对分子质量为30×104~50×104、在硼酸盐条件下可交联的低分子胍胶,其水溶液黏度较低,水不溶物质量分数≤4%。并以某固体酸为囊芯、在水中可逐渐溶解的某高聚物为囊衣,采用空气悬浮成膜法制备出了一种胶囊破胶剂,在地面条件下显中性,保证胍胶压裂液顺利交联,而在地层温度和压力条件下逐渐释放出固体酸物质对压裂液非降解性破胶。以低分子胍胶为稠化剂,包裹固体酸的胶囊为破胶剂,开发出了可回收再利用的低分子胍胶压裂液,在四川须家河组储层改造中得到了广泛应用,对返排出的压裂液进行了回收再利用,节能减排效果显著。     

三层球体式胶囊破胶剂及其制备方法的研究

三层球体式胶囊是用物理方法将囊核、囊幔、囊壳(包衣)三层结构粘结包裹在一起制成的。囊核和囊幔的主要成分为过硫酸铵主体,囊壳采用隔水、耐温、缓慢油溶性较好的聚合物材料。该破胶剂能有效地将冻胶压裂液与过硫酸铵破胶剂隔离,并能在不造成压裂液性能(如流变性、滤失性、携砂性等)过早丧失的前提下大剂量、高浓度使用。与现有技术相比,不仅提高了加入浓度,而且在一定温度、压力下具有延缓释放、触发整体释放和破胶更彻底等特点。     

三层球体式胶囊破胶剂及其制备方法的研究

三层球体式胶囊是用物理方法将囊核、囊幔、囊壳（包衣）三层结构粘结包裹在一起制成的。囊核和囊幔的主要成分为过硫酸铵主体，囊壳采用隔水、耐温、缓慢油溶性较好的聚合物材料。该破胶剂能有效地将冻胶压裂液与过硫酸铵破胶剂隔离，并能在不造成压裂液性能（如流变性、滤失性、携砂性等）过早丧失的前提下大剂量、高浓度使用。与现有技术相比，不仅提高了加入浓度，而且在一定温度、压力下具有延缓释放、触发整体释放和破胶更彻底等特点。     

聚丙烯酰胺类交联酸破胶新方法

聚丙烯酰胺类交联酸已广泛应用于高温深井地层酸压改造中,提高其破胶效率有利于降低地层伤害和提高增产效果。通过室内试验分析了交联酸中酸的加量、温度以及破胶剂加量对交联酸破胶效果的影响,利用螯合剂络合金属离子方法,对交联酸破胶效果进行了优化。结果表明,当温度小于60 ℃、酸的加量大于15%时,交联酸的黏度大于400 mPa·s,不发生破胶;当交联酸中酸的加量为20%时,过硫酸铵加量由0.1%增至0.6%对破胶效果影响不大;温度为90 ℃时,交联酸的黏度在10 min后降至5 mPa·s,残渣含量1 470 mg/L,破胶不均匀。对比不同破胶方式下的破胶效果可知,交联酸中加入0.1%EDTA和0.1%胶囊破胶剂,60 min后其黏度降至8 mPa·s,残渣含量387 mg/L,破胶效果好。这表明,应用胶囊破胶剂和EDTA（螯合剂）的组合破胶方式,可延缓破胶剂有效成分的释放速度和降低交联酸的黏度,达到改善交联酸破胶效果的目的。      

缝内破胶压裂液的研究及应用

在水基聚合物压裂液加砂压裂施工过程中,往往需要添加破胶剂来满足压裂液的顺利破胶返排。目前使用较多的破胶技术是过硫酸盐、胶囊破胶剂结合的楔形追加破胶技术,但仍然存在压裂液的残胶伤害。为此,开展了新型破胶技术的室内研究,成功地研究出能使压裂液彻底破胶的破胶剂组合技术——缝内破胶技术。采用缝内破胶技术的压裂液（缝内破胶压裂液）和常规压裂液比较,缝内破胶压裂液破胶残液最大分子量是常规压裂液的1／8～1／6,岩芯渗透率伤害率降低了30％～40％。在四川GA区块的B井区进行了5井次缝内破胶压裂液和5井次常规破胶压裂液现场应用试验。试验结果表明,缝内破胶压裂液平均返排率比常规高10％左右,平均单井增加天然气测试产量是常规压裂液的1～2倍。     

鄂尔多斯盆地临兴神府区块致密砂岩气低温压裂液优化与应用

针对鄂尔多斯临兴神府区块低温储层开展压裂液优化研究,通过大量岩心实验和测井数据认识区块储层特性,开展破胶剂体系优化实验,利用低温催化剂实现低温下快速破胶,从而实现快速返排,减少压裂液与地层的接触时间。同时,利用30~80 ℃高活性生物酶破胶剂,高效降低破胶液残渣含量,实现残胶的彻底清理,从而保证裂缝的导流能力。各种破胶剂加量的设计考虑压裂液注入对地层温度的影响,进行阶梯化设计,实现较短时间破胶。针对储层物性特征对稠化剂、黏土稳定剂和助排剂等进行优化,得到一套经济有效的压裂液体系。该体系在本区块30多口生产井约100层应用,统计现场测试基液黏度为18~27 mPa · s,交联时间35~55 s。压裂施工结束关井1 h后,开井放喷,返排液黏度均低于5 mPa · s,已完全破胶。初期产量和累计产量均明显好于采用压裂液体系未经过针对性设计的单一氧化性破胶剂,且多口井实现高产,证明优化后的压裂液体系在该区块具有非常好的适用性。     

超高温有机硼交联剂的研究与应用

针对目前国内常规有机硼交联剂耐温性低的缺点,采用向有机硼交联剂中引入高价金属的方法,研制出耐温性能达到180℃的超高温有机硼交联剂DG-ZCY-15,通过考察高价金属加量及碱加量对压裂液耐温性能及交联时间的影响,得到了耐温性能达到180℃且具有良好的延迟交联性的压裂液配方:0.57%羟丙基瓜尔胶+0.45%DG-ZCY-15+0.3%DG-10温度稳定剂+0.3%碱+0.03%P-33型破胶剂+其它,综合评价了该压裂液体系的性能,并介绍了该压裂液体系在大港油田的应用情况。实验结果表明,180℃、170 s-1条件下剪切120 min后压裂液的黏度仍在50 mPa.s以上,能满足超高温、超深储层的加砂压裂施工要求。破胶液的黏度仅为1.45mPa.s,破胶液的表面张力仅27.8 mN/m,对3口井岩心的伤害率均在20%以下。该压裂液在大港油田进行了50余井次的现场试验,最高井温达189℃,施工成功率100%,均取得了良好的压裂效果。     

一种低伤害海水基压裂液体系

为了降低海上油田压裂施工成本,研究海水基压裂液并实现连续混配是一条重要的途径。研究合成了一种适应直接用海水配制的耐盐稠化剂BCG-1S,其抗Ca2+、Mg2+离子能力分别达到4 000和2 000 mg/L。在10℃下0.55%BCG-1S能在10 min内起黏,复配0.3%增黏剂B-55后,4 min内压裂液的性能就达到海洋平台海水连续混配的要求,并具有较好的携砂性能,30℃下单颗粒的沉降速率为0.032 4 mm/s。评价表明,该压裂液的静态携砂性、稳定性能良好、抗温能力达到140℃;破胶彻底,残渣含量小于5 mg/L,破胶液表面张力小于26 m N/m,破胶液对支撑裂缝导流能力的伤害低至8.45%。该稠化剂具有良好的应用前景。