自生氮压裂液的改进及其防水锁效果研究

自生氮压裂液进入煤储层后容易引发严重的水锁伤害,造成储层气相渗透率降低,进而导致煤层气井低产。根据自生氮压裂液自身特性,选择了合适的表面活性剂A_1,并通过室内毛管压力实验优选出表面活性剂A_1的最佳浓度。通过渗透率伤害实验测试了添加表面活性剂A_1的自生氮压裂液和自生氮压裂液的水锁伤害程度。结果表明:添加表面活性剂A_1能够有效降低自生氮压裂液的表面张力和储层毛管压力,降低煤储层水锁伤害率,且当表面活性剂A_1浓度为0.15%时,防水锁伤害效果达到最佳。     

焦坪矿区煤层气井前置酸压裂液优选实验研究

为解决富含矿物质煤层煤层气开发面临的增产改造问题,基于酸液溶蚀煤中矿物质和煤层水力压裂理论,以焦坪矿区侏罗纪煤层为研究对象,通过分析储层特征,设计了盐酸体系和盐酸+氢氟酸体系的前置酸配方及活性水压裂液和生物酶破胶瓜胶压裂液的压裂液配方,通过开展前置酸压裂液与地层水的配伍性实验、前置酸溶蚀率实验,进行了前置酸配方初选,借助室内岩心流动实验完成了前置酸压裂液配方的优选。结果表明:采用前置酸压裂液技术,在一定程度上降低压裂液本身对煤层的伤害;15%盐酸体系相比12%盐酸+3%氢氟酸体系更加有利于改善煤层渗透性,优选作为前置液配方;从减小对煤储层伤害的角度来选择压裂液配方,优选活性水压裂液体系;综合考虑煤储层伤害、携砂和造缝效果来选择压裂液配方,优选生物酶破胶瓜胶压裂液。     

超低浓度多元改性胍胶压裂液在煤层气井中的应用

为解决常规胍胶压裂液破胶后大量残渣对煤层气储层造成严重损害的问题,通过对常规胍胶进行碱化和醚化改性,研制了1种新型多元改性胍胶DX-HPG,并以此为主要处理剂制备了1套适合煤层气储层的超低浓度多元改性胍胶压裂液体系。该压裂液体系具有良好的耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,体系破胶液的残渣含量和表面张力均低于常规羟丙基胍胶压裂液,并且其破胶液对煤岩心的渗透率损害率小于13%,远远小于常规羟丙基胍胶压裂液。现场应用结果表明:超低浓度多元改性胍胶压裂液体系的性能达到了现场施工设计的要求,且XS-1井压后产气量明显高于使用常规羟丙基胍胶压裂液的邻井,起到了良好的压裂增产效果。     

基于改性表面活性剂的煤储层表面物理改性增产机理分析

以五里堠煤矿煤样为研究对象,采用表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN),通过表面张力和接触角测试实验,揭示了煤储层表面物理改性增产机理。研究结果表明:表面活性剂压裂液中的表面活性剂成分能够在煤储层表面进行物理吸附,使得煤储层表面的润湿性、接触角等物理性质发生改变;表面活性剂压裂液能够降低煤层气产出的临界孔径,促进煤层气解吸,实现增解增产;能够降低煤储层孔喉毛细管压力,促进压裂液的排出,有效减少水锁对煤储层渗透率的伤害,实现防水锁增透增产;能够增强煤粉的水润湿性,促进煤粉沉降,有效减少速敏对煤储层渗透率的伤害,实现防速敏增透增产。     

羟丙基胍胶压裂液交联增效剂研究

以胍胶为稠化剂的水基压裂液是目前油气层改造中应用最广泛的压裂液体系,但由于胍胶中含有一定比例水不溶物,破胶残渣滞留会对储层造成伤害,严重影响压裂效果和井的注采能力。为了解决在不影响压裂液性能的前提下,同时降低压裂液对地层的伤害问题,从理论研究着手,着重分析了压裂液中胍胶增黏机理、胍胶压裂液的交联机理;以室内实验为手段,开发出了一种可有效降低胍胶用量的交联增效剂。使用该增效剂的压裂液体系,在不影响压裂液性能的前提下,可降低胍胶用量30%~50%,大大降低了压裂液残渣滞留对储层造成的伤害,且可降低压裂液成本。该研究成果对于低渗透油气储层及页岩储层压裂改造具有重要意义。     

表面活性剂在含微生物压裂液中的适用性研究

含微生物压裂液在进入煤储层后,会产生较高的毛管压力,且随着微生物产气的进行毛管压力有增大的趋势,易导致严重的水锁伤害。采取向压裂液中添加表面活性剂的方法减缓含微生物压裂液造成的水锁伤害,并通过测试所选表面活性剂AN降低煤储层毛管压力的有效性以及表面活性剂AN与含微生物压裂液的配伍性,对表面活性剂在含微生物压裂液中的适用性进行了研究。结果表明,添加表面活性剂AN能够有效降低毛管压力,有利于减缓水锁伤害;在微生物产气过程中,表面活性剂AN被消耗,截至产气结束有部分表面活性剂AN继续保持活性,并对储层毛管压力有一定的降低作用,且表面活性剂AN的加入不会影响微生物产气。因此,向含微生物压裂液压裂液中添加表面活性剂AN具有较好的适用性。     

基于芦岭井田煤储层特征的压裂液优选

通过对芦岭井田8+9煤煤储层孔渗特征及其黏土成分进行分析,对压裂液类型及添加剂进行了选择,同时对压裂液的配方进行了优化。分析结果表明,8+9煤具有对压裂液吸附滞留明显、压裂液返排困难以及水敏感等特点;基于煤储层的物性特征,结合压裂液性能适应性,选择低成本的活性水压裂液,并选择添加一定浓度的KCL溶液和阴离子表面活性剂YZ-1溶液作为防膨剂和助排剂,满足与煤储层的配伍,降低对煤储层的伤害。同时通过室内实验优选浓度为1.0%的KCL溶液防膨效果较好,膨胀率在1.31%左右;浓度为0.2%的YZ-1水溶液表界面张力较小,与煤片的润湿接触角在80°左右,具有很好的助排效果,且对煤储层的吸附伤害较低。     

煤层压裂低温可控隐形破胶清洁压裂液

采用黏弹性表面活性剂为主剂,研制的低温可控隐形破胶清洁压裂液在沁水盆地樊庄区块现场试验效果良好,该体系在低温煤层气压裂中具有良好的应用潜力。     

Slickwo在线清洁压裂液在延长气田Y区域的应用

延长气田Y区域主力气层为上古生界本溪组、山西组、石盒子组,其中本溪组由于地层压力较高,施工时出现超压现象。山西组、石盒子组地层由于粘土矿物含量高水敏性强,常规压裂液压后破胶不彻底对地层伤害较高。为了解决延长气田Y区域所采用压裂液体系存在水锁、破胶液残渣含量高、储层伤害高等问题,研发了一种Slickwo在线压裂液体系。对Slickwo在线压裂液体系进行室内与现场应用评价。室内实验表明,该压裂液溶胀时间为2 min;120 ℃下,剪切90 min粘度在50 mPa·s左右;防膨率为80%;岩心伤害率<15%,对储层有很好的适应性;破胶液表面张力24.35 mN/m。在延长气田Y区域的应用表明,Slickwo在线压裂液能达到在线混配施工的要求,满足现场加砂要求。     

二氧化氯作为煤储层压裂液破胶剂的可行性实验研究

针对煤层温度低、高黏压裂液无法及时破胶返排的难题,探讨二氧化氯作为压裂液破胶剂的可行性及其对煤层气开采的影响。实验选择清洁压裂液、交联冻胶压裂液和二氧化氯溶液对不同煤阶煤样进行处理,对处理后煤样再分别进行光学显微镜、等温吸附和压汞等测试。结果表明:残留的压裂液会对煤层造成污染伤害,二氧化氯不但具有良好的低温破胶作用,同时还可以提高大孔和中孔的孔容比,使得孔隙连通性得到改善,进而提高储层渗透率;经二氧化氯处理后煤样的朗格缪尔体积显著降低,表明了煤的亲甲烷能力显著降低,从而使得煤层气临界解吸压力、含气饱和度与采收率均得到不同程度的提高。研究表明二氧化氯可以作为煤储层压裂液的破胶剂。     

煤层气储层改造中生物酶破胶技术的研究与应用

针对目前国内煤层气井温度较低,使用交联冻胶压裂液因难于破胶或破胶不彻底等对储层造成较大伤害的问题,介绍了生物酶破胶剂FYPJ-1的低温破胶特性及其在煤层气井中的应用情况。该破胶剂具有在低温（小于50℃）下活性高、破胶快、残渣含量低、粒径小、不影响压裂液流变性及与其它添加剂配伍性良好等优点,是非常适合煤层气井压裂用的破胶剂,现场应用取得了较好的效果。     

二氧化氯对煤储层的化学增透实验研究

针对传统煤储层物理增透使用高黏压裂液破胶困难,引入油气田常用的强氧化剂--二氧化氯作为破胶剂。同时,通过显微镜发现不同煤阶煤经二氧化氯浸泡后均有不同程度的刻蚀,且煤阶越低,刻蚀越严重。渗透率对比测试证实二氧化氯可以提高煤层渗透率,而且原始煤储层渗透率越高,渗透率增加的幅度越显著。实验结果说明二氧化氯不但有助于高黏压裂液破胶,还可对煤储层氧化刻蚀实现化学增透,为二氧化氯在水力压裂中的应用提供了实验支撑。     

煤储层速敏伤害机理及防速敏试验研究

为了探索煤储层速敏伤害的控制方法,采用质量分数1.5%KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出35种溶液,对河东煤田柳林地区沙曲矿的焦煤进行煤粉沉降试验、直剪试验,最终优选出用于防速敏的最佳表面活性剂体系为质量分数0.05%AN复配溶液(AS和NS的比例为9∶1),由此构成了表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)。研究结果表明:表面活性剂压裂液能润湿煤粉,增大煤粉颗粒间的黏聚力,导致水力压裂产生的煤粉经润湿后迅速沉降、固定,从而减少悬浮煤粉的数量,进而减少孔喉或裂缝狭窄处受到堵塞的机会,实现对煤储层速敏伤害的有效控制。     

煤层气压裂液研究现状及其展望

我国煤层气储层区域物性差异较大,在压裂过程中容易由于压裂液与储层物性条件不适应造成储层压裂效率低、伤害高、增产效果差。通过梳理现有压裂液体系的特性和矿场应用效果,对储层的伤害性和适应性进行定性分析与总结。得出结论：活性水、黏弹性表面活性剂压裂液对埋深较浅的煤层气储层适应性较好;可变黏滑溜水、黏弹性表面活性剂压裂液体系对埋深较大较为致密的煤层气储层适应性较好。     

煤层气返排水配制压裂液用稠化剂的研制及应用

为实现煤层气井开采过程中压裂返排水的重复利用——配制压裂液,设计合成了含苯环的双子表面活性剂GM,考察了GM质量浓度对体系黏度、耐温耐剪切性能及杀菌性能的影响。试验结果表明:当GM质量分数达到2%时,黏度可达114 m Pa·s,形成的交联冻胶在剪切速率49 s-1条件下剪切500 s,黏度维持在80 m Pa·s不变,当GM质量分数为0.05%时,杀菌率达到98%以上。GM与其他添加剂配伍性良好,冻胶破胶彻底,对储层伤害小。     

煤层气井压裂液和支撑剂

压裂液和支撑剂是煤层气井压裂增产措施的基本材料。通过实验分析了破胶剂的低温破胶效果，并模拟研究了压裂液对煤的基质渗透率的伤害情况，形成了一整套适合于煤层气井的压裂液体系和配方。确定了用石英砂作为煤层压裂的支撑剂。     

低浓度瓜胶压裂液储层损害特征及评价方法

瓜胶压裂液的伤害一直人们关注的热点,高尚堡油田深层属于中孔低渗、中等偏强水敏性储层,储层填隙物微结构疏松,通过分子量、粒径分布等残胶分析手段,结合静态驱替、动态驱替实验结果表明：一方面,由于过氧化物破胶剂不能彻底降解瓜胶分子量和形成的残渣引起吸附滞留伤害;另一方面,由于储层本身的疏松微结构“杂基”,造成颗粒运移伤害;最后,针对中等偏强水敏储层,现有的工作液可预防水敏伤害。从宏观上表征出该低浓度瓜胶压裂液配方对高尚堡深层聚合物吸附滞留基质伤害率为25%-30%,水敏伤害占9.7%,少量的颗粒运移伤害,并通过核磁共振、微观结构论证了残胶中未完全降解的聚合物呈粒状、絮状吸附滞留在岩石颗粒和粘土颗粒表面,从而造成大吼喉数量减少;并且残渣及残胶相互缠结主要吸附滞留在岩芯入口端,远端逐渐减少。     

煤层气采出水在压裂液中的探索应用

煤层气开采过程中,需要采出大量的地层水来降低煤层压力,满足煤层解吸附的需求,而采出水再利用也是煤层气经济开发的关键因素之一。本文在分析宁武盆地某区块采出水水质的基础上,对采出水与压裂液添加剂配伍性及利用采出水配制表面活性剂压裂液性能进行实验评价,实验结果表明,采出水与压裂液添加剂配伍性良好;利用采出水配制的压裂液粘度稳定,携砂性能良好;破胶彻底,对储层伤害小。现场试验两口井,施工成功。     

压裂液体系对储层伤害试验研究

针对目前压裂液体系长期滞留对储层伤害的问题,通过模拟各压裂段施工条件,然后就不同压裂体系对储层的伤害进行试验与评价。实验结果表明,压裂体系滞留对低渗透层均存在不同程度的伤害。随着压裂体系滞留时间的增加,对储层的伤害程度也增加,但伤害率的增加幅度却不断减小。其中,PPQ压裂体系对储层伤害最大,对3个研究区的平均伤害率分别为64.00%、81.95%、66.50%;残渣的存在导致PPQ和胍胶对低渗透率储层伤害较大,清洁压裂液对储层的伤害则较小。     

煤层气压裂液研究现状与发展

为了研究压裂液在煤层气压裂中的应用现状,提高压裂液与煤储层压裂技术的匹配从而提高压裂效果,对目前使用的活性水压裂液、交联冻胶压裂液、清洁压裂液和泡沫压裂液的性能与特点,以及各类型压裂液的应用现状进行了分析总结。分析认为活性水和交联冻胶压裂液配置简单、携砂能力强、使用范围广,仍是煤层气压裂液的主要类型;低压、低温、强水敏等有特殊要求的储层可使用泡沫压裂液、清洁压裂液等低伤害的压裂液。结合目前国内外最新进展阐述了氮气压裂液、增能压裂液、纳米压裂液、混合压裂液等新型压裂液的核心技术与特点。氮气压裂液使用液体氮气作为携砂载体,最大限度地降低了煤储层伤害;增能压裂液内部的化学反应产生的热量使其能够自动升温增压,在储层内部产生泡沫,达到和泡沫压裂液类似的效果;通过纳米技术对压裂液原料进行改性从而提高压裂液性能有望在压裂液研究上获得突破;混合压裂液结合了活性水与交联压裂液的优点。最后指出在满足低伤害、低成本、高效环保等技术指标的前提下,成熟压裂液优化和单剂研发、新型压裂液体系的研究突破口、压裂液返排液的回收利用是煤层气压裂液的研究方向。