清洁泡沫压裂液研究应用现状及展望

摘要：在调研国内外有关文献的基础上,阐述了清洁泡沫压裂液的组成及其优势,详细分析了清洁泡沫压裂液在稳定性、流变性、携砂性和低伤害性方面的研究现状。清洁泡沫压裂液是由黏弹性表面活性剂、盐溶液、起泡剂和气体组成的泡沫压裂液体系,在开发非常规油气资源方面具有较好的应用前景。清洁泡沫压裂液结合了清洁压裂液与泡沫压裂液的优点,具有携砂能力强、滤失低、压裂效能高、返排能力强、地层伤害小等优势,成为近年来压裂液领域的研究重点。对清洁泡沫压裂液现场应用的几个实例进行总结,进一步说明清洁泡沫压裂液具有可提高油井产量并对地层清洁无污染的优势。最后,从配方体系、稳泡机理和配套施工工艺方面指出了清洁泡沫压裂液的未来发展方向。     

CO2泡沫压裂在煤层气井中的适应性

CO2泡沫压裂液由于对储层伤害小、返排能力强、滤失量小和携砂能力强等特点,在油气田,特别在低压、水敏性储层中得到应用.CO2泡沫压裂液与常规水基压裂液最大的差异是交联环境的不同.常规水基压裂液是在碱性环境下交联、酸性环境下破胶,而CO2泡沫压裂液则要求在酸性环境下交联.为使稠化剂在酸性条件下能形成良好的冻胶,开发研制出了AC-8酸性交联剂,并通过室内研究,形成了CO2泡沫压裂的配套技术.现场应用表明,CO2泡沫压裂液是一种优质低伤害压裂液体系,该体系粘度高,滤失量低,能够清洁裂缝,对地层损害小,易返排,能够满足煤层气井的压裂施工.     

国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望

清洁压裂液的携砂黏度和抗剪切性能严格受温度的控制,为此总结了清洁压裂液的适用温度为80℃以下,称为低一中温清洁压裂液.清洁压裂液又称黏弹性表面活性刑VES压裂液,不合聚合物,不需要交联剂和破胶荆,现场配液简单,能有效控制缝高,施工摩阻只有水的25%～40%,液体效率达85%,远高于胍胶压裂液的52%,在渗透率小于5×10-3μm2的低渗透储层中滤失量小,对储层伤害小,压裂后油气增产效果明显比胍胶压裂液好.实现清洁压裂液在天然气中破胶和提高清洁压裂液抗温耐剪切性及降低施工成本,是清洁酸液发展的方向.     

深层低渗油藏压裂改造技术

大港油田和冀东油田深层油藏油层温度高,砂岩胶结致密,渗透性差,必须进行压裂改造,才能获得工业油气流.介绍了研制的系列高温延迟交联压裂液体系及其现场应用情况.室内评价和现场应用了支撑剂多粒径组合技术,以及增效助排配套技术.现场实施结果表明,研制开发的高温无机硼延迟交联压裂液,延迟交联时间达10 min以上,压裂液体系能满足地温130～180℃施工工艺要求.采用支撑剂多粒径组合技术用于深层压裂,加大了加砂改造规模,达到了既保证压裂施工的成功,又能保证支撑裂缝具有较高的导流能力的目的.增效助排配套技术的应用提高了液体的返排率,减少了压裂液对地层的伤害,改善了压裂效果.     

四川油气田压裂酸化液体技术新进展

四川油气田油气储层在地质上呈低渗、低孔、非均质特征,且大多数低渗油气藏具有深埋、高温、高压、高含硫、多产层等特点,压裂酸化是提高油气开采效果的一种重要手段.本文概述了四川油气田40多年来形成的各种压裂酸化液体体系及应用情况,详细介绍了"九五"期间新发展的压裂酸化液体技术,包括改进的胶凝酸体系、降滤失酸液体系、油藏加砂压裂液体系、低温压裂液体系、高效化学助排技术以及压裂液现场质量控制与返排残液分析技术等.     

压裂-驱油一体化工作液研究进展

随着石油工业对降低成本、绿色环保问题的日益关注,对于兼具压裂、驱油双重功效的工作液的研究越来越受到重视。为了更好地研究压裂-驱油一体化工作液体系,综述了返排液驱油体系和驱油压裂液体系的组成、驱油性能研究现状及现场应用情况,并对其发展进行展望。返排液驱油体系的构建均基于清洁压裂液尤其是以阳离子表面活性剂为主要成分的清洁压裂液;驱油压裂液体系包括清洁驱油压裂液体系、聚合物驱油压裂液体系、滑溜水驱油压裂液体系及其他类型驱油压裂液体系,其中驱油增效性清洁压裂液是最具潜力的。降低成本、增强耐高温性能、加强微观结构和静、动态流变性能机理研究是压裂-驱油一体化工作液未来研究的关键。对现场应用与室内实验研究结果进行对比,进一步完善压裂液返排液驱油体系也是未来的重要工作方向。     

水力喷射分层加砂压裂液室内研究及现场试验

针对目前加砂压裂增产新工艺水力喷射分层压裂加砂对压裂液性能新的特殊要求。在实验室开展了满足该新工艺施工要求的压裂液配方体系的研究．对优化压裂液液体配方、交联剂组成、交联比等进行了室内性能试验。研究出满足该新工艺的压裂液配方和现场应用技术。室内性能评价表明,研制的压裂液满足水力喷射分层压裂加砂对压裂液高剪切后携砂的要求,并在四川须家河广安、合川等区块大斜度井、水平井的水力喷射分层压裂施工中得到成功应用,累计增加天然气产量11．1365×10^4m^3／d。     

连油加砂配套压裂液技术的研究与应用

在压裂技术改进的同时,压裂液体系也在不断地改革和创新。应用于川渝地区气井压裂的压裂液技术,不仅有具备延迟交联效果的泡排压裂液,也有最新的可回收压裂液体系。介绍了泡排压裂液连油加砂与可回收压裂液连油加砂两项技术及现场应用情况。现场实践表明,这两项压裂液技术都能很好地满足连续油管加砂现场复杂工艺的要求,使用这两项压裂液技术的5口井均顺利完成施工,并取得了预期的增产效果。     

三种压裂液体系在苏里格气田现场施工应用中的此较

通过对羟丙基胍胶压裂液体系、羧甲基胍胶压裂液体系、清洁压裂液体系从压裂液配方、压裂施工机理、压裂施工加砂量、压裂施工摩阻、压裂后产量五方面在苏里格气田施工现场数据分析,确定了其摩阻梯度、伤害气层的大小顺序,找到了其优缺点及其适用范围.     

粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用

常规水基压裂液破胶后具有较高的残渣量,对支撑裂缝伤害较大,在一定程度上影响了油气田的产量.研究开发出了新型的VES清洁压裂液体系,它是由VES粘弹性表面活性剂和水或盐水组成.该压裂液集粘弹性、抗剪切性、自动破胶性于一体.通过分析VES清洁压裂液的粘弹性形成机理、抗剪切机理、携砂机理、破胶机理、滤失机理、伤害机理,表明粘弹性清洁压裂液具有独特的分子结构和独特的流变性能,它具有配制简便,使用添加剂种类少,不存在残渣,对储层伤害小等特点.现场实验表明,清洁压裂液具有破胶性能,施工摩阻低,携砂能力强,可有效地控制缝高.与使用水基压裂液的邻井相比,粘弹性清洁压裂液压裂施工后增产效果明显.     

吉林油田星A6-6开窗侧钻井钻井完井液技术

星A6-6开窗侧钻井位于吉林油田双阳地区，钻遇地层为下第三系Ee段，Ee段岩性为灰黑泥岩，易缩径，砂岩渗透性较好。体系优选试验结果表明，有机硅聚合物钻井液稳定性好、抑制性强、流变性易控制、对油层伤害轻，可很好地满足该地区钻井施工的需要。使用了有机硅聚合物钻井液及有机硅-聚合物为主体的完井液，在开窗后井深1803．30m处加入3％原油．改善钻井液的润滑性、流变性及泥饼质量。现场应用表明．钻井液携砂能力强，具有良好抑制性、稳定性和润滑性；后期试采结果证明，完井液起到了保护油层的作用，大幅度增强了该井产油量；该井钻井周期为15．96d．机械钻速为2．53m／h．全井无阻卡塌漏现象，施工顺利。     

埕岛油田埕北CB30A-1井钻井液技术

CB30A - 1井是胜利油田胜利五号钻井平台在 2 0 0 0年埕岛海域CB30井组基础上所钻探的一口定向井。完钻井深 430 3.88m ,钻探目的为开发CB30区域古生界、太古界潜山油藏。针对所钻地层上部造浆性强、井壁坍塌严重 ,下部易发生井喷、井漏的特点 ,介绍了该井不同井段钻井液的配方 :上部地层选用聚合物钻井液体系 ,下部地层选用无固相聚合醇钻井液体系 ,利用欠平衡钻井技术钻至42 2 0 .44m ,发生井漏 ,漏失速度为 48m3/h ,随后采用无封堵、保护储层钻井液顺利完钻。现场应用结果表明 :聚合物钻井液体系抑制能力强、携岩和井眼稳定等性能满足现场施工要求 ;无固相聚合醇钻井液体系具有较好抗高温、润滑、防塌性能 ,且性能稳定 ,在保护油气层等方面具有独特作用。同时 ,无封堵、保护储层钻井液为开发该区同类地层积累了丰富经验。     

深层气钻井完井液技术

针对东濮凹陷天然气藏储层特征,研究了保护天然气储层的钻井完井液体系.该体系表面张力低,滤失量低,流变性和润滑性好,抑制性强,高温下性能稳定,能有效降低水锁和水敏对储层造成的损害.经现场应用保护储层效果显著,钻井完井液性能优良,直接增加了单井油气产量,提高了天然气的勘探开发效率.     

水力压裂工艺中的分段破胶技术

针对水基冻胶压裂液常规破胶过程中破胶时间长、水化液粘度高、液体返排率低、对地层污染严重等问题,研究了储层温度、破胶时间、破胶剂浓度等对破胶效果的影响。室内研究表明,破胶剂浓度越大,破胶温度越高,破胶时间越长,则水化液粘度越小。在此基础上,根据不同施工阶段及液体经受的剪切时间和温度环境的不同,研制出适应于水基冻胶压裂液体系的分段破胶技术,使压裂液在施工过程中既能保持较高的携砂粘度,又能在压后快速破胶水化。应用该技术在现场进行了10井次压裂施工,压后平均关井时间为4h,返排周期为10.6d,平均返排率为89.     

一种无氯盐环保型强抑制水基钻井液体系

为减少油气资源勘探与开发过程中钻井液对周围环境的污染与生态系统的破坏,实现"绿色"钻井,并尽可能提高钻井液性能,笔者采用研制的包被剂、仿生固壁剂等与优选的处理剂进行复合,研发出了一套无氯盐环保型强抑制水基钻井液体系。室内研究结果表明,该体系在热稳定性、抗污染能力、抑制性能等方面表现优异,在120℃下连续热滚72h后钻井液性能稳定,可抗土粉污染达10%,抗钙侵0.8%,抗盐侵30%,页岩岩屑滚动回收率高达98.5%,抑制性评价结果优于PHPA/KCl体系。该体系能够满足常规环保评价指标,同时避免了使用氯盐,减轻对土壤结构、植物生长和地下水产生的负面影响。半数有效浓度EC₅₀小于106 mg/L,易生物降解比值BOD₅/COD_Cr为0.633,重金属含量远低于标准值,因此,无生物毒性,可降解,可排放。实验数据和评价结果均表明,该体系是一种既能满足钻井工程需求又能保护生态环境的新型水基钻井液体系,有较好的应用前景。      

无固相压井液与聚丙烯酰胺溶液的配伍性

无固相压井液主要由一种或若干种无机盐配制而成,同时加入其它处理剂以改善其性能.但无固相压井液与聚合物存在着配伍性的问题.室内试验研究表明,当聚合物浓度较低时,压井液与聚合物溶液呈现出较好的配伍性,不会产生沉淀.若聚合物浓度高,且压井液密度较低时(小于1.25 g/cm3),压井液与聚合物溶液的配伍性较好,对油层的损害较小;而当压井液密度较高时(大于1.40 g/cm3),压井液与聚合物溶液的配伍性不好,对油层损害较大.     

岩性、孔隙及其流体变化对岩石弹性性质的影响

根据Gassmann方程推导出了流体模量与含流体岩石体积模量之间的关系。该关系反映出在流体置换过程中,流体模量及岩性变化等因素对含流体岩石弹性性质的影响。通过理论计算与分析表明,流体变化对刚性较强的(硬)岩石影响较小,而对刚性较小的(软)岩石影响较大。岩石孔隙度越低,含流体岩石体积模量对流体变化愈敏感。即地震波的纵波速度随孔隙度增大而减小。岩石孔隙度及流体模量较小时,纵波速度对流体变化比较敏感。通过对实际岩石样品进行流体驱替实验,发现实验结果与理论分析相一致。     

无荧光防塌降滤失剂KH-931在深井钻井液中的应用

在深井钻井工程施工中,常常遇到易塌井段,要求所使用的钻井液处理剂具有良好的抑制性和较高的抗温性能。通过对无荧光防塌降滤失剂KH-931性能分析,并结合现场应用情况,论述了该产品的性能特点,提出这种产品特别适用于深井、探井和易塌井段钻井工程中。     

高密度低损害压井液体系

为了解决修井、射孔等作业过程中压井液的漏失、滤失问题,以及由此造成的水敏、水锁、固相堵塞、乳液堵塞等地层损害,提出并研制了一种含可溶性固相的暂堵型高密度压井液配方体系。该体系主要由XC聚合物和YDC-LN助剂以及可水溶性加重剂组成。通过配方筛选和室内模拟试验研究,结果表明该体系稳定性好,耐温超过105℃,滤失量小,抑制性强,岩心损害率小于20%,而且具有密度可调、返排率高等特点;与自来水和油田污水的配伍性好,应用简单、方便。     

大港油田板深7井深度酸化压裂酸化液的研究

介绍了用于高温碳酸盐储层深度酸化压裂工艺的前置液和酸化液的选择标准,并结合大港油田板深7井储层特征对酸化压裂液体系进行了研究和优化。选出了适合该井深度酸化压裂的工作液及添加剂。试验结果表明,降阻稠化酸具有很好的缓速性能、降阻性能及防粘土膨胀性能,配伍性好;酸液体系均具有较低的表面张力,有助于残酸快速反排;前置液基液具有耐温、耐酸性,粘度适中,与降阻缓速酸配伍性好等特点,均能满足板深7井深度酸化压裂的要求。