高温酸化杂化胶凝剂的研制与性能评价

酸化是油气增产作业中的重要措施,但在高温强酸环境中,常规酸化胶凝剂的功能基团作用有限,且加量大,残酸不易处理,抗高温能力不足。针对以上问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、疏水单体和烯基聚倍半硅氧烷分子纳米粒子为原料,利用疏水缔合作用和纳米粒子强化作用,采用乳液聚合方法制备了胶凝酸用抗高温杂化胶凝剂。考察了疏水单体和纳米粒子加量对胶凝剂表观黏度的影响,采用傅里叶变换红外光谱仪和同步热分析仪对胶凝剂的结构进行了表征,并对其酸溶时间、抗高温性能、缓速性能和残酸黏度进行了综合评价。结果表明,最佳合成条件为：疏水单体的物质的量分数为0.75%,烯基聚倍半硅氧烷的质量分数为1.0%。该杂化胶凝剂加量低,易溶于酸液,具有较好的缓速性能,增黏效果突出。在170 s^-1的剪切速率下,将2.0%的胶凝剂溶于20%的盐酸中,常温下酸液的表观黏度可达到51 mPa·s,在180℃下胶凝酸液的表观黏度仍高于15 m Pa·s,具有良好的抗温性能。利用过氧化氢和过硫酸铵复合破胶后,胶凝酸液的残酸黏度仅为4.5mPa·s,便于返排。该胶凝剂可应用于抗高温的胶凝酸...     

耐高温酸液胶凝剂的制备及性能评价

两性离子胶凝剂具有价格低和合成方便的优点,并能基于胶凝剂之间的超分子作用提升酸液的黏度。为 了构造可长期应用于深度酸化压裂的胶凝酸体系,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二 甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）等为原料,以自由基水溶液聚合法 合成了2 种两性离子胶凝剂PAAD1（AM-AMPS-DMDAAC）和PAAD2（AM-AMPS-DMC）。对胶凝剂的制备条 件进行了优选,考察了其在酸液中的酸溶时间、增黏性能和耐温耐剪切性。结果表明,2 种胶凝剂的酸溶时间低 于40 min,增黏性能较好。将PAAD1 和PAAD2 按质量比7∶3 复配后,酸液黏度（25 ℃、170 s^-1）可达39 mPa·s;在 160 ℃、170 s^-1下剪切90 min 后的黏度为15 mPa·s。相较于单一的胶凝剂,复配胶凝剂的增黏、耐温和耐剪切性 能更佳。     

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。      

高温高粘胶凝酸体系合成及性能评价

为了适应富台油田和渤深6井区深层、高温碳酸盐岩油藏酸化压裂改造的需要,通过反相乳液聚合反应合成了一种新型的YLG-1高分子共聚物,将该共聚物溶解到盐酸中,可以形成一种新型的耐高温胶凝酸体系。室内实验表明,该胶凝酸体系在质量分数为25%的盐酸中,当温度达到170℃时,其粘度值仍大于25mPa·s。利用YLG-1胶凝剂配制的胶凝酸体系,可以有效地提高酸液的粘度,降低胶凝酸岩与碳酸盐岩岩心的反应速度,提高酸刻蚀裂缝的穿透深度。在富台油田和渤深6井区碳酸盐岩油藏的酸化压裂中取得了较好的应用效果。     

速溶型智能转向酸的开发与应用

为解决长庆油田酸化液添加剂种类多、无法“在线即时”混配的难题,以油酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺等为原料制得两种两性表面活性剂(CQYS-1、CQYS-2),并与多烷基吡啶季铵盐缓蚀剂复配形成酸液稠化剂。以该复合型稠化剂作为酸液的唯一添加剂,按2.2%~2.6%的加量加入15%HCl中配制成转向酸。对稠化剂配方进行了优选,研究了转向酸的各项性能,并在长庆油田苏里格气田进行了现场应用。结果表明,稠化剂中CQYS-1、CQYS-2、缓蚀剂的最佳质量比为67.2∶12.8∶20。稠化剂遇水快速分散(溶解)、遇酸立即起黏,在2~30℃下的起黏速率大于95%。转向酸的耐温耐剪切性较好。在盐酸加量为15%时,转向酸黏度约为60 mPa·s。随着酸岩反应的进行,盐酸质量分数降至8%~10%时的黏度可达110 mPa·s,当盐酸质量分数小于6%时转向酸黏度降至5 mPa·s以下,实现了转向酸的智能转向和智能破胶,转向酸驱替后岩心渗透率明显增大。在长庆油田苏里格气田成功施工15井次,配液实现了“即时在线”的连续混配模式,转向作用明显,效果良好。     

阳离子VES转向酸体系的研制及性能评价

针对非均质储层均匀布酸难题,采用芥酸酰胺丙基二甲基叔胺和环氧氯丙烷合成一种依靠酸浓度变黏的黏弹性表面活性剂,并以其为转向剂构建了VES转向酸体系,研究了酸浓度、温度、剪切速率对其流变性能的影响。通过并联岩心驱替实验模拟了VES转向酸在地层中的转向性能。结果表明,在酸液质量分数为3%时,VES转向酸的表观黏度达到峰值,为217 mPa·s。VES残酸体系在120℃、170 s~(-1)下剪切30 min后,黏度仍可以保持100 mPa·s,具有良好的耐温耐剪切性能。与常规酸相比,VES转向酸能使低渗透岩心的渗透率提高2.35倍,具有良好的转向性能,可同时改造高渗透岩心和低渗透岩心。     

耐温耐盐深穿透泡沫酸体系的研制及应用

泡沫酸具有黏度高、滤失小和易返排的优点,但耐高温能力差和和不耐高盐等问题严重制约着泡沫酸体系在塔河油田的应用。为了提高塔河油田水平井的酸化效果,研制了一种配方为20%HCl+1%铁离子稳定剂XC-16+2%缓蚀剂XC-13+1%破乳剂XC-08+0.9%起泡剂FRC-1+0.3%稳泡剂CNC+1.5%无机纳米SiO_2颗粒的耐高温、耐盐深穿透泡沫酸体系,考察了该体系的泡沫稳定性、耐温耐盐性能及酸岩反应性能。研究表明,该泡沫酸体系在150℃、170 s-1下剪切30 min的条件下,泡沫酸的黏度仍大于40 mPa·s,耐温性能明显优于胶凝酸(相同实验条件下的黏度仅为20 mPa·s);该泡沫酸体系的耐盐性能优良,在10×104mg/L的高矿化度条件下仍能保持较好的起泡和稳泡性能,起泡体积为400 m L,泡沫半衰期为2435 s;在150℃下不同酸液体系的酸岩反应速率按从小到大排序为:泡沫酸冻胶酸转向酸胶凝酸,泡沫酸低反应速率有利于形成深穿透酸蚀缝。该泡沫酸体系已在TPP井成功应用,压后日产油32 t,取得较好效果。     

180℃酸化用胶凝酸体系研究与现场应用

深井、超深井日益增多,储层埋藏深、温度高,对酸液体系的性能也提出了更高的要求。常规胶凝酸体系一般耐温150℃以下,缓速能力有限,不能形成较长且具有一定支撑能力的酸蚀裂缝。通过大量室内实验,自主合成具有增黏、耐温等性能良好的180℃酸化用胶凝剂,加量少,耐温性能好。与其配伍使用缓蚀剂、破乳助排剂、铁稳定剂,研制出180℃酸化用胶凝酸体系。该体系在180℃,170 s-1下剪切60 min后酸液黏度仍能保持在20 m Pa·s以上;并具有较好的缓蚀性、铁离子稳定性等特点,达到了超高温深井酸压施工要求。目前国内已施工多口井,最高井温168℃,施工成功率100%,具有良好的增产效果。     

一种新型弱酸性压裂液的室内研究

针对目前国内广泛使用的硼系交联胍胶压裂液地层伤害大的缺点,研究了一种新型弱酸性压裂液,探讨了其交联机理。并通过室内配方调整试验,得出其交联比为100︰0.36,破胶剂过硫酸铵含量0.0008%,于90℃下前1.5min以1000s-1剪切,然后以170s-1剪切60min后,其黏度仍大于60mPa·s,破胶液平均黏度约2.31mPa·s。     

高温地面交联酸酸液交联剂的研制

为了提供满足高温海相碳酸盐岩储层深层酸压改造需要的新型酸液体系,利用异丙醇锆为中间体,乳酸(钠)和丙三醇为配位体的2步合成法,合成出了耐高温酸液有机锆交联剂,该交联剂与稠化剂GC-201在交联比为100∶0.8时,常温交联时间为8～11 min.通过该交联剂调试出的耐高温地面交联酸缓速性能在120℃下,前10 min缓速率达到了90.89％,在120℃以170 s-1 的速率剪切60 min后,黏度仍在93.3 mPa·s以上,且在一定条件下可彻底破胶,黏度小于10 mPa·s,破胶液残渣含量为118 mg/L,适合川东北地区高温储层酸化压裂改造的需要.     

抗高温无固相弱凝胶钻井液体系研究

抗高温无固相弱凝胶钻井液配方为:海水+0.5%NaOH+0.5%Na2CO3+1%VIS-H+0.5%抗高温稳定剂SPD+3%KCl+1%聚胺UHIB+3%聚合醇JLX-C+3%降滤失剂RS-1+5%酸溶性储层保护剂JQWY,甲酸钠加重至钻井液密度为1.2 g/cm3。性能评价结果表明,钻井液高温稳定性良好;160℃热滚16 h后的低剪切速率黏度为34095 mPa.s(0.3 r/min),悬浮性优异;90℃黏附系数为0.083,滚动回收率为90.28%,防膨率为90.59%,润滑性和抑制性较好。储层保护剂JQWY可大大减小钻井液对储层的损害,中压滤失量降至2.6 mL。裸眼完井时,通过破胶剂JPC-LV易清除滤饼,岩心渗透率恢复值为97.8%,满足了高温水平井油气层开发的需要。图1表4参7     

高温碳酸盐岩储层清洁变黏酸技术

为提高清洁变黏酸的耐温性,实现在高温碳酸盐岩裂缝性储层中的转向均匀布酸功能,通过分析清洁变黏酸作用机理及高温失效原因,提出了针对性的研究对策及高温助剂分子结构模型,研制出清洁变黏酸周高温稠化剂,优化确定了盐酸、高温稠化剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂、无机盐等种类及用量,形成了高温清洁变黏酸技术.实验结果表明:①清洁变黏酸在碳酸盐岩心中具有良好的转向作用及理想的pH值变黏特性;②在120℃,170 s-1条件下,变黏酸鲜酸剪切70 min黏度不超过17 mPa·s,具有良好的可泵性;乏酸剪切70 min仍保持黏度高于90 mPa·s,具有良好的高温变黏能力,验证了分子结构设计的正确性.     

一种磺酸型表面活性剂压裂液的研究及应用

为了合成一种新型清洁压裂液,采用由脂肪酸甲酯磺酸钠与芥酸酰胺丙基甜菜碱复配的方法,得到压裂液增稠剂MC-1。对质量分数3%MC-1与3%KCl溶液交联形成的压裂液进行增稠性、剪切性和耐温等性能测试,结果表明,在高剪切下体系黏度保持在830 m Pa·s,在金属离子的协同下,形成的清洁压裂液具有较好的耐温耐剪切性、黏弹性、悬砂性和破胶性,90℃时体系黏度仍能达到50 m Pa·s,使用煤油破胶后破胶液黏度可低至4.5 m Pa·s。在延238-1井、延300井进行了现场试验,产油量较邻井分别高出17.4 m~3和4.7 m~3,增产效果明显。     

疏水缔合聚合物P（AM/PTDAB/AMPS/NaAA）的制备 及性能评价*

采用水溶液聚合后水解法,以丙烯酰胺(AM)、(4-丙烯酰胺基)苯基十四烷基二甲基溴化铵(PTDAB)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)为原料合成了疏水缔合聚合物P(AM/PTDAB/AMPS/NaAA),通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件,研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。聚合物的最佳合成条件为:PTDAB加量为总单体质量的0.5%~0.8%,AMPS加量为总单体质量的15%,总单体质量分数为25%,复合引发剂加量为总单体质量的0.1%,pH值为8,引发温度30℃。采用矿化度100 g/L的盐水配制的质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液的黏度仍大于30 mPa·s;采用矿化度20 g/L的盐水配制质量浓度2000 mg/L的合成聚合物溶液在转速5000 r/min下剪切3 min再静置4 h后的黏度保留率可达80%以上;聚合物溶液在85℃高温老化150 d后的黏度大于20 mPa·s。所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性,性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P(AM-AMPS-NaAA)。     

油基钻井液用改性锂皂石增黏提切剂

以正辛基三乙氧基硅烷和锂皂石为原料,利用溶胶-凝胶法一步合成了油基钻井液用增黏提切剂改性锂皂石MLap-1,分别利用红外光谱、热重分析、透射电镜和表面润湿性对其单体进行表征,证明其合成成功。通过对改性锂皂石MLap-1单剂评价发现,该剂能够提高油水比为80∶20乳液的乳化效率和破乳电压,在0.3%加量下,乳液破乳电压值达到1200 V以上,使得乳液的表观黏度和动切力由12 mPa·s和0 Pa增大至23 mPa·s和10 Pa,同时能够抗200 ℃高温。以改性锂皂石MLap-1为基础构建的高密度油基钻井液在200 ℃老化后,其动切力维持在4 Pa以上,低剪切速率切力维持在3 Pa以上,破乳电压高于1000 V,滤失量低于5.0 mL,很好地维护了钻井液的悬浮稳定性,保持了良好的乳化稳定性和降滤失效果。为油基钻井液进一步钻探深井、超深井提供了技术支持。      

低黏耐腐蚀堵剂的研制与应用

针对高含硫气井堵水作业中现用胶乳水泥类堵剂在流变性、耐酸腐蚀及抗硫化氢性能方面的缺陷,研发了低黏耐腐蚀树脂添加剂CSL-1,其常温下塑性黏度低至37 mPa·s,高温130℃条件下2.5 h后自固化,固化后抗压强度18 MPa。CSL-1作为添加剂与水泥复配后,可提高水泥浆流变性和水泥石的耐腐蚀性。实验表明:将CSL-1加入胶乳水泥后,胶乳水泥浆常温下塑性黏度可由73 mPa·s降至60 mPa·s,固化后水泥石在质量分数为15%的盐酸溶液中浸泡7 d后,质量损失率由19.4%降至5.6%,在15%H_2S和8%CO2环境中腐蚀30 d后,水泥石强度保留率大于80%。该技术在P105-2井的连续油管堵水现场试验获得成功,表明CSL-1与胶乳水泥复配的堵剂体系满足普光高含硫气井堵水要求,具有极大的推广应用价值。     

耐高温钻井液降黏剂St/AMPS/AA的研制

以苯乙烯与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸为原料,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)为溶剂,引发剂BPO(过氧化苯甲酰)用量为1.0%,溶液共聚温度为85℃,反应时间为4 h,合成了St/AMPS/AA共聚物钻井液降黏剂。室内实验表明,加入0.5%该共聚物后,淡水钻井液在常温下的表观黏度由28.8 mPa.s降至23.4mPa.s,降黏率为58.3%;在260℃老化16 h后表观黏度由37.1 mPa.s降至6.8 mPa.s,降黏率为76.8%,该剂用作抗高温降黏剂在淡水钻井液中具有良好的耐温性和降黏效果。     

微乳液聚合物FRSP-1水溶液的流变特性研究

为了改善现场微乳液增稠剂抗温性和稳定差等缺陷,采用水分散聚合法合成了一种新型微乳液聚合物FRSP-1,对产物结构进行了红外表征,采用扫描电镜对FRSP-1水溶液内部结构进行了分析,同时测试了FRSP-1溶液的特性。实验结果表明:2%FRSP-1溶液在170 s-1下、温度由30℃升至150℃时,黏度保持在30 mPa·s以上,在90℃下连续剪切80 min后,FRSP-1溶液黏度大于40 mPa·s,且具有较好的悬砂性、触变性和剪切变稀特性,FRSP-1溶液破胶液性能也能满足压裂液的性能指标要求。