氯化钙加重聚合物压裂液破胶技术研究

为解决氯化钙加重聚合物压裂液的破胶难题,研发了专用氧化还原型破胶剂,并对破胶性能进行了评价.该破胶剂由氧化剂(主剂)和还原剂(辅剂)构成,在低温50℃以下,主剂分解出游离氧自由基的半衰期时间较长无法满足破胶需求,还原剂能够激活低温下氧化剂的分解反应,解决低温破胶难题.该破胶剂在水溶液中不产生SO;,没有硫酸钙二次沉淀,...     

低浓度胍胶压裂液体系的研究与应用

针对常规胍胶压裂液体系增稠剂浓度偏高,造成压裂成本较高、压裂液残渣含量高和对储层伤害较大的问题,用硼砂、多元醇和醚类助溶剂等合成了较高分子量的多核硼交联剂DY-1,研究了胍胶加量对压裂液黏度的影响,考察了压裂液的各项性能,并在新疆油田进行了现场应用。结果表明,胍胶加量在低于0.165%、高于0.135%时能与DY-1形成聚合物交联体。低浓度胍胶压裂液耐温耐剪切性较好,胍胶加量为0.18%~0.4%时,压裂液在30~140℃、170 s~(-1)下剪切60 min的黏度均大于100 mPa·s;30~100℃下压裂液的流动行为指数n(0.3~0.7)和稠度系数k(1.3~1.8)总体变化较为平缓,压裂液性能稳定;压裂液静态悬砂性能较好,在30~80℃下通过增加压裂液pH值可使陶粒的沉降速率降至0.05 cm/min;压裂液能有效控制滤失,造缝性能良好;在30~100℃下胍胶压裂液在3~4 h均能彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,破胶液残渣含量低至76 mg/L。现场施工成功率100%,压裂液成本降低15.2%,增油效果明显,满足新疆油田储层改造的要求。     

胍胶清洁压裂液在延长气田的应用

延长气田属于典型低渗透储层,具有"低孔、低渗、低压"等特点,常规的胍胶压裂液体系胍胶用量大,残渣大,对裂缝导流能力的损害率高,对储层造成一定的伤害。针对延长气田储层特点,研发了一种胍胶清洁压裂液,该压裂液体系胍胶浓度低,相比常规胍胶压裂液,用量减少了30%,耐温耐剪切性能良好,残渣含量仅为145 mg/L,是一种低残渣、低伤害的压裂液。该压裂液在延长气田进行了现场实验,应用效果良好,具有很好的推广前景。     

抗温155℃的胍胶压裂液体系研制及性能评价

胍胶及其衍生物是水力压裂液最常用的稠化剂,成本较低且对地层伤害较小,耐温性能较差。文章对胍胶进行醚化改性,制备了一种耐温性能较好的羧甲基羟丙基胍胶CMHPG-3;利用硼酸和无机锆合成了一种新型耐高温有机硼锆交联剂;通过优选胍胶压裂液中添加剂的种类和用量,研制了一种耐高温胍胶压裂液体系,并利用高温高压流变仪对此压裂液体系的综合性能进行了评价。结果表明,该压裂液体系具有较好的延迟交联性能,在胍胶用量仅为0.4%的条件下,此胍胶压裂液的最高抗温155℃;在130℃、170 s^-1下持续剪切60 min的剩余黏度高于80 mPa·s;黏弹性能测试表明该压裂液体系具有较好的携砂性能;压裂液破胶时间短,可在90℃、2 h内完全破胶,得到的破胶液黏度低于4 mPa·s,且残渣含量较低,对储层伤害较小,储层的平均渗透率损害率仅为19.33%,现场应用施工顺利,取得了良好的压裂施工效果。     

胍胶类交联压裂液及胶囊破胶剂的新进展

本文概述了美国近几年金属离子和硼酸盐交联胍胶类压裂液的研究进展,介绍了胶囊型延缓氧化破胶剂技术,对交联和破胶机理进行了讨论。     

江苏油田加重压裂液室内研究

通过配伍性选盐及流变性测试,开发了一种耐温达150℃、密度达1.312 2 g/cm3的羧甲基羟丙基胍胶加重压裂液,可满足5 500~6 000 m深井施工需求,与其他体系相比可降低施工压力18 MPa,为深井压裂提供了一条有效途径。     

速溶胍胶压裂液的研究与应用

在普通胍胶中加入悬浮稳定剂、醇类助剂、表面活性剂类胶体组成了相对稳定的速溶胍胶,其含水率为3.42%,水不溶物含量为8.76%。考察了影响压裂液质量的主要因素及由速溶胍胶配制压裂液的性能。实验结果表明:基液的起黏速度随搅拌速度增大而加快,1000 r/min下搅拌5 min时,基液黏度达到最终黏度的90%;最佳配液水温在10℃左右;最佳配液pH值为6;KCl的加入减缓了胶液的起黏速度,但最终黏度随KCl加量增大而升高。与硼交联后的冻胶体系的黏弹性增加,且在较高振荡频率时,G’>G″,在频率为1 Hz时,储能模量G’和损耗模量G″分别为9.8 Pa和8.8 Pa,可满足携砂性能。该冻胶体系的滤失系数Cw=2.65×10-4m/min1/2,滤失速率Vo=0.44×10-4m/min,具有较小的滤失量;在110℃、0.10%破胶剂条件下,24 h后破胶液的黏度小于2 mPa.s;对岩心的平均伤害率为11.24%。与常规配液方式相比,单井可节约胍胶15%以上,具有广阔的应用前景。图6参1     

多元改性速溶胍胶压裂液研究与应用

为克服传统胍胶压裂液溶胀速度慢、现场配制时间长、破胶后残渣含量高等缺点,研制了一种多元改性速溶胍胶压裂液.在清水中加入一定量的羧甲基和羟丙基双改性胍胶及杀菌剂、黏土稳定剂、交联剂等处理剂,配制得到多元改性速溶胍胶压裂液.室内试验表明,该压裂液溶胀速率快,1 min溶胀率已达到3 min溶胀率的94.7%,溶胀速度较羟丙基速溶胍胶压裂液提高了18.75%;水不溶物含量极少,较羟丙基速溶胍胶压裂液降低了88.46%;破胶后的残渣含量降低超过71.0%,对支撑剂导流能力的伤害降低了62.0%,对岩心渗透率的伤害降低了53.8%,其综合性能达到现场施工要求.现场应用表明,多元速溶改性胍胶压裂液能够满足大规模水平井压裂施工的要求,并能为低渗透、特低渗透储层的有效开发提供技术支撑.      

异常高温胍胶压裂液体系研制与应用

目前国内常规的压裂液体系仅适用温度150℃以下的地层。室内对影响超高温压裂液性能的主要添加剂——稠化剂和交联剂进行了改性,通过严格控制反应条件,得到低残渣、高黏度的超高温胍胶稠化剂GHPG和超高温延迟交联剂BA1-21,研制出耐温190℃以上的超高温压裂液体系。对超高温改性胍胶的性能进行了评价,对超高温压裂液体系交联剂延迟交联性能、耐温耐剪切性能进行了评价。在ZG63井实施压裂改造8d后,压裂液返排率74.9%,平均产气6000m3/d,初步达到了改造储层并认识储层的效果。该技术对国内深层超高温储层压裂具有一定指导意义。     

液体胍胶制备方法及其耐高温体系性能

针对干粉羟丙基胍胶在配液过程中出现的问题,制备以白油、表面润湿剂（甲醇与水）和乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚）为主的液体胍胶增稠剂（LGC）,具有配制简单、分散速度快、溶胀时间短的特点。室温下,在自来水和人工海水中加入1.0%液体胍胶和0.15%甲醛,低速搅拌30 min后的黏度分别为110.11和112.40 mPa·s,与有效物含量相同的干粉羟丙基胍胶基液黏度相近。液体胍胶配制基液受水源pH值和矿化度的影响较小,用海水或矿化水配制可达到淡水配制效果,降低海上施工成本。液体胍胶和干粉胍胶配制的压裂液（羟丙基胍胶含量0.4%）在95oC破胶4 h后,破胶液黏度分别为3.542和2.243 mPa·s,破胶残渣分别为476和432 mg/L,差别较小。1.0%液体胍胶（有效物含量40%）压裂液在120oC下的初始滤失量为1.907′10^-4 m³/m²、滤失系数为0.997′10^-4 m/min^?、平均滤失量为0.366′10^-4 m³/(m³·min）。0.6%干粉羟丙基胍胶经过24 h溶胀后加入自制交联剂CYS-1及其他助剂,在160 oC、170 s^-1下剪切120 min后的黏度约180 mPa·s;CYS-1交联剂与液体胍胶在30 min内完成配制,在160oC、170 s^-1剪切120 min后的黏度约190 mPa·s;在170oC、1000 s^-1高速剪切3 min后,再在170 s^-1下剪切90 min的黏度大于122 mPa·s,实现快速配制、溶胀充分、耐高温耐剪切要求。     

甲酸盐加重瓜胶压裂液体系

为解决深层破裂压力高、常规压裂液难以压开的难题,开展了加重压裂液体系研究。由于压裂液需要进入到储层深部,因此要求加重剂具有良好的水溶性,而瓜胶压裂液需要在弱碱性环境中交联,因此强酸弱碱盐类加重剂,如氯化钙、氯化锌等不适用,溴酸盐（溴化钾、溴化钙等）虽可用但成本较高,难以应用,因此选择甲酸盐,该加重压裂液密度在1.0~1.5g/cm3范围内可调。受电性、分子量和分散性的影响,助排剂和黏土稳定剂可能与甲酸盐发生化学反应或物理作用,出现絮凝、析出或沉淀现象,通过实验优选出ME-1微乳助排剂和FP-2黏土稳定剂,结合流变性、滤失和破胶等实验,优选了与其配伍的有机硼交联剂等相关助剂,形成综合性能良好的加重压裂液体系。董8井压裂层段5 353.70~5 364.45 m,地层温度为120℃,优化加重压裂液（密度为1.2 g/cm3）现场配制工艺,成功地进行了现场应用;压后破胶液黏度小于5 mPa·s,返排率达100%。该加重压裂液技术为下一步的高闭合应力油藏的压裂改造提供了经验。      

纳米陶粉对胍胶压裂液性能的影响

为提高胍胶压裂液耐温性能,适应深层等复杂特殊油气藏的开发,用纳米陶粉与胍胶制得纳米陶粉杂化胍胶压裂液,在压裂液中加入交联剂四硼酸钠得到压裂液冻胶,研究了纳米陶粉加量和交联比对压裂液冻胶表观黏度的影响,考察了压裂液冻胶的耐温性、黏弹性和力学性能。结果表明,纳米陶粉加量和交联比对压裂液冻胶表观黏度的影响较大。配方为0.3%胍胶、3000 mg/L纳米陶粉、交联比(四硼酸钠与压裂液基液的质量比)为0.2∶100的纳米陶粉杂化胍胶压裂液冻胶耐温抗剪切性能良好,在170 s~(-1)、90℃下剪切60 min后的黏度为150mPa·s,较空白胍胶压裂液黏度提高了60 mPa·s。纳米陶粉可均匀分散在胍胶压裂液中,有效增强压裂液的网络结构,增加压裂液的弹性和抗拉强度。与空白压裂液相比,纳米陶粉杂化胍胶压裂液的弹性模量增加45%,变形量为10 mm的拉力增加4 N,可以用于复杂油气藏的压裂开发。     

海水基速溶低摩阻胍胶压裂液的研究

海上油田压裂采用海水配制压裂液成为降本增效的有效技术手段,但海水水质具有硬度高、矿化度高等问题。针对此问题,笔者将胍胶原粉分子重建物理改性,并经羟丙基化学改性,取代度0.45的两次改性胍胶在海水环境中3 min增黏速率达90%,相比普通同取代度的羟丙基胍胶,分子重建羟丙基胍胶在海水中增黏速度明显提升。交联剂通过对比,优选树状大分子有机硼交联剂,由于硼原子在交联过程中扩散速率降低,在应用阻垢剂基础上交联胍胶过程中可实现延迟交联,形成的冻胶微观网格尺寸平均40～55 nm,比小分子络合硼交联冻胶网格尺寸大,有效延迟交联速度,降低压裂摩阻。由分子重建羟丙基胍胶、树状大分子有机硼交联剂制备的海水基压裂液经在120℃剪切,2 h的流变性能为200 mPa·s,大于行业标准,降阻率可达80%,黏弹性能高于一般小分子络合硼交联胍胶。      

羧甲基羟丙基瓜尔胶压裂液的高温性能评价

评价了羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHPG）压裂液在90～180℃的流变性与伤害特征。该稠化剂水不溶物含量低于1.1%,用于180℃储层的加量为0.60%,基液黏度88.6 mPa.s,交联液在170 1/s剪切100 min后的黏度大于50 mPa.s。0.25%交联液100℃时的储能模量为2.451 Pa,大于0.50%羟丙基瓜尔胶（HPG）交联液的0.7265Pa。CMHPG交联液在低破胶剂浓度下即可快速破胶水化,残渣含量为194～225 mg/L,不到HPG的1/2。CMHPG和HPG交联液对储层岩心的伤害率分别为39.8%、52.3%。CMHPG交联液悬砂性能良好。在排量2～6 m3/min时,0.45%CMHPG压裂液基液（用于150℃高温深井）的摩阻系数与0.30%HPG基液（用于70℃地层）相当。与HPG压裂液相比,CMHPG压裂液具有高弹性、高悬砂性及低稠化剂使用浓度、低基液黏度、低伤害、低摩阻的＂二高四低＂性能。图5表8参4     

压裂返排液中瓜胶浓度检测及分子结构解析

压裂返排液中的主要成分是瓜胶,其有效含量的确定以及分子结构的变化对于返排液后续的处理具有指导作用。利用瓜胶的化学性质建立了采用蒽酮比色法检测返排液中瓜胶浓度的方法,建立的标准曲线线性相关性为0.999 2,回收率在96.5%～101.1%之间,方法重现性高,准确可靠。同时利用凝胶色谱（GPC）与飞行时间质谱联用的技术（LC/Q-TOF-MS）解析了压裂返排液中瓜胶的分子量和分子结构的变化过程。结果表明,凝胶色谱测量瓜胶分子量的标准曲线线性相关性为0.995 5,玛湖地区使用的瓜胶的相对分子质量约为84万,随返排时间的增加返排液中大分子瓜胶显著减少,加入氧化破胶剂后瓜胶的B-O键优先断裂,瓜胶生成聚二醇络合物。      

羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术

随着油气储层压裂改造技术的广泛应用,压裂用水短缺和压裂返排液的有效处理已成为油气田亟待解决的问题。为了缓解新疆油田油田压裂用水与降低返排液处理成本,开展了羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术研究。研究结果表明,电解氧化处理可实现返排液的快速降黏与杀菌,然后利用气浮、沉降等方式即可将返排液中的悬浮物有效去除。通过调节处理后返排液的pH至6.5左右,实现了羟丙基胍胶粉在返排液中的分散起黏,即快速配制羟丙基胍胶基液。通过引入0.05%数0.2%的缓交联剂葡萄糖酸钠,利用缓交联剂与残余交联剂之间的络合作用,有效解决由残余交联剂的引起的交联过快问题,返排液配制的压裂液交联时间可控制在10数120 s之间。通过添加稳定剂亚硫酸钠消除返排液中残余的破胶剂,有效提升了压裂液的耐温能力。利用该方法累计完成2.2万方返排液的处理,配制出的羟丙基胍胶冻胶压裂液应用于新疆油田75口井的压裂改造中,井底温度范围22数97℃,施工成功率100%。     

瓜胶压裂液体系示踪剂的筛选

在油气田开发过程中,多数油气井压裂通常是采取分段压裂,各层段一起合排,此过程目前常用总的返排量来判断整体压裂液的返排效果,而无法了解各个层段压裂液的返排情况。为了评价各层段压裂液的返排效果,可在各层段压裂过程中加入一定浓度的不同示踪剂,在返排时对压裂液返排液进行连续取样,检测返排液中各种示踪剂的浓度,从而判断各层段的返排效果,计算压裂液在地层中的残留量。而在压裂中所用示踪剂需要与压裂液配伍,对油田常用的几种示踪剂进行了实验评价。实验研究结果表明,小分子醇类和无机阴离子(SCN-和Br-)不适合作为瓜胶压裂液示踪剂,2种微量物质TA和TB与瓜胶压裂液配伍,不会对压裂液成胶和破胶产生影响,并且由于其在地层环境中有较低的吸附量,不会对定量测量造成影响,可初步选为压裂液示踪剂。     

胍胶压裂液交联剂的研制及静态悬砂性能研究

为改善胍胶压裂液压裂过程的低携砂运移缺陷,以纳米二氧化锆及3,5-二羟基戊酸合成纳米二氧化锆交联剂TCL,评价了交联剂用量、胍胶用量、3,5-二羟基戊酸用量及支撑剂密度对颗粒静态悬浮性能的影响。结果表明,含0.4% TCL交联剂和0.3%胍胶的压裂液在180 ℃和190 s?1条件下剪切80 min可使颗粒沉降量不大于0.3 g,远低于市售ZAB交联压裂液的2.6 g。增大交联剂含量、胍胶用量及交联剂侧链羟基有利于提高压裂液悬浮携砂性,而3,5-二羟基戊酸用量高于38 g时则不会对悬砂性能有较大影响。交联剂TCL含量对支撑剂悬砂能力影响最大,支撑剂沉降量降低了6.6 g,悬砂效果优异。      

硼-羟丙基瓜胶交联体系高温压裂液配方的室内研究

介绍了高温硼交联剂和用高温硼交联剂交联羟丙基瓜胶体系的压裂液配方，以及该体系压裂液的室内性能评价。该压裂液具有伤害率低、破胶化水彻底等特点，适用于深层低渗油气藏，可以满足小于150℃油气层压裂施工的需要。