羧甲基羟丙基胍胶酸性压裂液体系的制备及性能

为了改善羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)酸性压裂液性能,满足高温深井储层压裂改造需求,合成了一种有机交联剂,形成了组成为0.3%数0.6%CMHPG+0.6%数1.0%有机交联剂ZJ-1+0.6%交联调节剂TG-1+0.2%黏土稳定剂NW-1+0.3%高效增效剂G-ZP+0.05%APS的酸性压裂液体系,考察了该压裂液体系的耐温耐剪切性能、黏弹性、滤失性能、破胶性能和岩心基质损害率。研究结果表明,CMHPG加量为0.6%、交联剂ZJ-1加量为0.75%的压裂液体系在130℃、170 s~(-1)连续剪切90 min,冻胶的黏度大于200 mPa·s,150℃、170 s~(-1)连续剪切90 min,冻胶黏度大于100 mPa·s,表现出良好的耐温耐剪切性;CMHPG加量为0.3%的酸性压裂液冻胶的G'/G"值大于4,结构黏度强,携砂性能好;在90℃、破胶剂加量0.05%的情况下可实现1.5 h内破胶,破胶液黏度小于3 mPa·s,破胶液残渣含量为157 mg/L,对钠膨润土的防膨率为93%,表面张力23.9 mN/m,与煤油间的界面张力为0.85 mN/m;压裂液滤失量低,滤液对储层岩心基质渗透率伤害率约16%,对储层的伤害较小。该CMHPG酸性压裂液体系在某盆地页岩油探井进行了现场应用,取得了良好的应用效果。图3表7参10     

2-羟基-3-十八烷氧基丙基胍胶的制备与性能评价

以十八烷基缩水甘油醚为疏水化改性剂、胍胶原粉为原料、氢氧化钠为催化剂、乙醇为溶剂,通过开环加成反应合成了胍胶衍生物增稠剂HOPG——2-羟基-3-十八烷氧基丙基胍胶,模拟现场配方对采用该稠化剂配制的压裂液的挑挂性能、破胶性能与耐温抗剪切性能进行了评价。采用HOPG配制的压裂液溶解性能和挑挂性能良好;0.3%HOPG+0.3%交联剂JL-13+0.2%APS的压裂液破胶后的残渣含量明显低于用未改性胍胶配制压裂液的,冻胶于90℃下破胶1 h后的破胶液黏度仅为1.02 m Pa·s,破胶液残渣量仅为182 mg/L;该压裂液具有优良的耐温抗剪切性能,冻胶在80℃、剪切速率170 s-1条件下剪切70 min后的表观黏度为165 mPa·s,远大于行业标准(不低于50 m Pa·s)。     

低碳烃无水压裂液体系构建及性能评价

非常规油气储层采用水基压裂液压裂施工过程中,易对储层造成二次伤害,并且浪费大量的水资源。因此,室内以正己烷为基液,通过优选合适的交联剂和胶凝剂,研制了一种低碳烃无水压裂液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明：低碳烃无水压裂液体系具有良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能和携砂性能,能够满足现场加砂压裂施工的需求。体系的破胶性能良好,加入2. 4%的破胶剂醋酸钠破胶2. 5 h后体系黏度可以降低至10 mPa·s 以下。此外,压裂液体系破胶后对储层岩心的渗透率伤害率小于10%,具有低伤害的特点。低碳烃无水压裂液体系现场应用效果较好,SS-Y2井压裂后日产油量显著提高,达到了压裂增产的目的。研制的低碳烃无水压裂液体系在非常规油气储层压裂施工领域具有较为广阔的应用前景。     

深层致密砂岩气藏中高温压裂液开发及应用

通过综合考虑深层致密砂岩气藏特征和压裂工艺的要求,优化形成2套耐高温、低伤害、低摩阻压裂液体系。(1)低伤害聚合物压裂液体系,基液配方为0.50%～0.55%稠化剂SSF-C+0.10%交联剂SSF-CB+1%KCl,170s~(-1)、140℃下剪切120min后表观黏度为50～65mPa.s;120℃下1h后的破胶液黏度2.67mPa·s;压裂液破胶液对储层岩心的伤害率为10.25%。(2)羧甲基羟丙基胍胶压裂液体系,基液配方为0.40%CMHPG(羧甲基羟丙基胍胶)+0.35%高温增效剂(硫代硫酸盐)+0.3%助排剂(氟碳表面活性剂)+0.02%消泡剂(有机硅)+0.1%杀菌剂(甲醛)+0.3%粘土稳定剂(低分子阳离子季铵盐)+pH调节剂(碳酸钠、氢氧化钠),经实验测定,压裂液基液黏度66mPa·s,pH值9.5～10.8,交联时间1～5min;压裂液在170s~(-1)、140℃下剪切120min后表观黏度大于100mPa·s;130℃下1h后的破胶液黏度3.55mPa·s;压裂液破胶液对储层岩心的伤害率为28.29%。现场应用表明:该压裂液体系对储层的适应性好,摩阻低,降阻率为65%～75%。     

吉林两井地区低残渣缔合压裂液的研究与应用

两井地区储层为典型的低孔特低渗难采储藏,储层物性及孔喉结构差,而该油田常用的压裂液的残渣及破胶残液容易对天然裂缝、支撑裂缝及基质造成伤害,造成对储层的严重污染.分析了造成储层伤害的主要因素,提出了低伤害压裂液的性能要求,优选出了弱酸性高弹性缔合压裂液.对该缔合压裂液的耐温耐剪切、破胶及弹性力学性能的评价结果表明,冻胶黏弹性高,能携带高浓度的支撑剂,稠化剂无水不溶物,破胶后残渣含量低于52 mg/L,破胶黏度低于3 mPa·s.通过配套技术的应用、优化泵注工序及压后管理,该缔合压裂液现场应用4口井8层,见到了好的效果,满足了储层低伤害改造的需求,且该压裂液现场配制简单、性能可控、成本低.     

适用于低渗透储层的有机硼胍胶压裂液体系的制备 与性能评价*

常规胍胶压裂液胍胶加量大、破胶后残渣含量高,影响了低渗透储层的渗流能力。为改善这一问题,用硼酸、葡萄糖酸钠、三乙醇胺等制得有机硼交联剂JS-8,研究了JS-8、改性胍胶HPG-1和非离子型助排剂ZA-07组成的低浓度胍胶压裂液的各项性能。结果表明,该压裂液体系交联时间可调,抗温抗剪切性能较好,在80℃、170 s~(-1)下剪切持续90 min的黏度一直保持在218 mPa·s左右;破胶时间短,2 h内可完全破胶,破胶液黏度与残渣含量低、界面张力仅为1.07 mN/m,极大地降低了储层水锁伤害,压裂液对储层的平均渗透率伤害率仅为19.25%,可用于低渗透储层的压裂改造。图4表3参19     

浅层水平井超低温压裂液体系研究与应用

在大庆外围埋藏浅、储层温度低的朝98区块葡萄花储层水平井的压裂改造中,如何实现压裂液在30℃储层中压后破胶并快速返排,是确保施工成功和提高压后效果的关键。室内研制了由0.6%稠化剂SG、1%岩石稳定剂CYDF、0.3%高效助排剂JX-YL、0.2%三元破胶剂、3%硼砂交联剂组成的超低温压裂液体系。在30℃、170s-1下,压裂液冻胶剪切5 min后的黏度基本稳定,约为140 mPa.s,抗剪切性较好。该压裂液破胶快速、彻底,30℃破胶4 h后的黏度为3.5 mPa.s。JX-YL减小了压裂液的滤失,降低了储层伤害。加入JX-YL后,压裂液滤失量比未加JX-YL的减少17.2%。压裂液具有配制方便、破胶性能良好的特点。在8口超浅层水平井开展现场压裂试验,应用效果良好,满足低温井(浅井)油层水平井压裂改造的需要。图3表4参8     

高温水配制压裂液技术研究与现场应用

苏北盆地阜二段储层原油具有高凝固点、不含沥青质和低含硫的特点,常温水配制压裂液易对储层造成冷伤害。笔者对压裂液冷伤害控制进行了优化,分析了瓜胶在高温水中的分散机理,并用高温水配制了压裂液。考察了高温水对瓜胶压裂液表观黏度、溶胀时间、剪切黏度、悬砂时间、破胶液黏度和岩心伤害等因素的影响,形成了70℃高温水配制热压裂液技术。现场应用表明,高温水配制压裂液技术有效地降低了储层冷伤害,提高了压裂效果。      

低浓度羟丙基瓜尔胶压裂液体系的研究

为有效控制和降低压裂液对储层的伤害,进一步提高压裂液效果,降低压裂成本,开发了满足低渗透储层压裂需要的低质量分数、低残渣、低伤害的胍胶压裂液体系。该压裂液体系胍胶浓度为0.35%,交联剂用量为0.50%,破胶后残渣为144 mg/L,破胶剂用量为0.008%,破胶时间为3 h,与常规胍胶体系相比破胶残渣下降率为51.52%,起泡剂、黏土稳定剂、助排剂用量均为0.50%,温度稳定剂为0.10%。流变等研究分析结果表明该体系具有良好的抗温抗剪切能力,当温度达到140℃时黏度大于100 m Pa·s,在170 s~(-1)剪切90 min后黏度大于80 m Pa·s。通过对岩心伤害率与静态滤失进行研究发现伤害率下降均大于50%,静态滤失较小,有利于降低对储层的伤害。     

一种海水基清洁压裂液体系研究

以丙烯酸、丙烯酰胺、阳离子不饱和单体、阴离子不饱和单体等为主要聚合单体,十二烷基苯磺酸钠为乳化剂,过硫酸铵.亚硫酸氢钠为引发荆,制得水溶性聚合物稠化剂BCG-1。该稠化剂能在海水中具有良好的增黏能力,0.6%BCG-1海水溶液的表观黏度大于80 mPa·s。与相关添加剂按组成为0.6%BCG-1+0.4%金属离子螯合剂BCG-5+013%黏度增效剂B-55+0.1%温度稳定剂B-13+0.02%~0.05%胶囊破胶剂BCG-10配制的压裂液30℃下放置一周,表观黏度变化较小,无沉淀产生,常温稳定性良好。该压裂液在170 s~(-1)、140℃下剪切60 min后的黏度为46.9mPa·s,耐温耐剪切性较好;落球黏度为4534.7mPa·s,携砂性较好;破胶彻底,残渣含量小于5mg/L,破胶液表面张力小于26mN/m,破胶液对支撑裂缝导流能力的伤害低于8%,具备清洁压裂液的性能特性。     

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。     

页岩气井用乳液型超分子压裂液制备与应用

为满足页岩气高效化、清洁化生产的需求,采用反相乳液聚合制备乳液状疏水缔合聚合物ASNP,与自制增效剂SD-Z复配形成页岩用乳液型超分子压裂液SMF-1。该体系满足现配现用需求,无需额外添加剂,仅改变加量就能实现滑溜水、线性胶、胶液的自由切换。SMF-1滑溜水体系具有优异的降阻效果,0.08%加量下对清水和返排液的降阻率在70%左右,抗盐能力高达10000 mg/L。SMF-1胶液体系具有良好的耐温抗剪切性能,0.6%的SMF-1胶液在110℃、170 s-1下剪切120 min,黏度始终保持在120 mPa·s以上。SMF-1压裂液属于低黏高弹流体,具有良好的携砂性能,其破胶液黏度低于1.5 mPa·s,残渣含量仅为12.8 mg/L,对岩心伤害率低至11.8%。现场应用切换方便,性能稳定,加砂强度高于同井邻段和邻井同段。      

磺化腐植酸/胍胶压裂液的制备及其性能研究

采用亚硫酸钠对腐植酸进行磺化改性,磺化腐植酸（SHA）与羧甲基胍胶（CMGG）混合后,加入有机锆交联形成新型耐温耐盐型压裂液凝胶（SHA/CMGG）,并研究了压裂液的应用性能。结果表明,SHA/CMGG凝胶比CMGG凝胶具有更好的黏弹性和悬砂能力,其中添加量0.3%SHA/CMGG压裂液性能最好,平均沉降速度为0.32 mm/min。由于磺酸根的引入,SHA/CMGG表现了优异的耐盐性,1%外加盐浓度下表观黏度下降率为50%。同时0.3%SHA/CMGG压裂液表现出良好的耐温耐剪切性能,在140 ℃和170 s?1剪切下,黏度为120 mPa·s,可保持60 min基本不变。破胶后,SHA/CMGG破胶液的黏度和岩心伤害性均变大,但增加量并不显著。通过SEM观察了压裂液作用过程的微观结构变化,SHA/CMGG凝胶具有致密的网状结构,对支撑剂的悬浮起着重要作用。      

可在线施工的反相微乳液聚合物压裂液

为了使微乳液/反相微乳液聚合物能够配制用于加砂压裂的凝胶压裂液,以丙烯酸、丙烯酰胺、强亲水单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基磺酸钠等为主要聚合单体,以复合脂肪醇聚氧乙烯醚和环己烷为连续相,反应制备了反相微乳液聚合物——速溶乳液稠化剂BCG-2,其可采用清水和高矿化度盐水配液,配套研发了延缓型弱交联剂,优选了功能助剂,形成了滑溜水压裂液和弱凝胶压裂液配方。利用连续油管测试,该滑溜水压裂液在600 L/min排量下降阻率可达70.9%,并随排量的增大而增大;弱凝胶压裂液受高剪切速率的影响小,并且在150℃、170 s-1下剪切120 min后黏度保持在80 mPa·s以上;压裂液彻底破胶后呈半透明,无沉淀,表面张力为23.87 mN/m,并且几乎无残渣（3 mg/L以下）;破胶液与延长油田某井原油在4 h内破乳率可达100%。在延长油田某井利用地层返排液在线配制120℃的弱凝胶压裂液并进行了实验性压裂施工,解决了现场压裂存在的诸多难题,对促进压裂改造向简单、高效、重复利用等方向发展具有重大意义。      

不同化学剂对缔合结构压裂液破胶影响

为解决超分子缔合结构压裂液在特殊储层的破胶难题,实现该新型体系的大规模应用,通过比较90℃下不同添加剂对压裂液流变性能的影响,研究了有机溶剂、过氧化物、柴油、煤油、醇类以及复配添加剂对超分子缔合结构压裂液的破胶效果。结果表明,在90℃下,0.5%有机溶剂乙二醇单丁醚和三乙醇胺分别使压裂液黏度下降了80和77 mPa·s,并保持最低黏度为30 mPa·s;0.1%过硫酸钠120 min可使压裂液黏度降到4.312 mPa·s,破胶效果明显;加入0.6%柴油和煤油,破胶时间分别为50和40 min;多元脂肪醇与缔合高分子相互作用可以降低压裂液黏度, 1.0%正辛醇能使超分子缔合结构压裂液黏度下降到24 mPa·s;不同化学剂的复配可以缩短破胶时间,其中0.03% FeSO4、0.05% FeS分别与0.1%过硫酸铵复配可将破胶时间缩短60 min。通过以上方法可实现缔合结构压裂液在无原油存在的情况下破胶。      

油酸酰胺丙基二甲基氧化胺压裂液稠化剂的性能研究

油酸在170℃、Na OH催化剂条件下与二甲氨基丙胺缩合生成中间体,在55℃条件下与30%过氧化氢氧化生成油酸酰胺丙基二甲基氧化胺,总转化率为97%。使用质量分数为1.5%~3%的油酸酰胺丙基二甲基氧化胺及助剂配制的清洁压裂液,在170 s-1、80℃条件下剪切1 h,黏度在50~150 m Pa·s之间;使用质量分数为3%的清洁压裂液在170 s-1、100℃下剪切1 h,黏度达到30 m Pa·s。由于氮氧键之间为配位共价键,具有较大的偶极矩,极性大,增稠能力强。利用裂缝导流实验装置,分别通10 PV 2%油酸酰胺丙基二甲基氧化胺清洁压裂液及羟丙基瓜胶压裂液破胶液,它们对裂缝导流能力的伤害率分别为13%和90%,清洁压裂液对裂缝导流能力伤害小。清洁压裂液与煤油按质量比为10∶1混合,在40℃破胶0.5 h,破胶液黏度为2.71 m Pa·s,破胶彻底。     

新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系

为构建新型低伤害复合清洁压裂液体系,在合成阳离子双子表面活性剂的基础上,通过复配非离子表面活性剂以及有机盐助剂,研制出一种新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价,结果表明120 ℃、170 s-1条件下剪切90 min后体系黏度仍可维持在90 mPa·s左右,具有良好的耐温抗剪切性能;体系在较低的黏度下仍具有较高的弹性,可以满足携砂要求;体系在室温下放置90 d后黏度几乎没有变化,具有良好的稳定性;使用煤油和地层水破胶20 min后的体系黏度均小于5.0 mPa·s,说明体系破胶迅速彻底;破胶液的界面张力分别为0.416 mN/m和0.605 mN/m,有利于压裂破胶液的返排;使用煤油和地层水破胶后的破胶液对天然岩心的伤害率分别为8.71%和12.02%,具有低伤害的特点。现场应用结果分析表明,使用新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系的CZ-22井压裂后的日产油量为未压裂邻井CZ-21井的4倍多,压裂增产效果显著。     

不同pH值下交联胍胶压裂液的性能研究

碱性硼交联压裂液是目前油田广泛采用的压裂液体系,但是随着低渗透油气藏开采的增加,最大程度地降低压裂液对地层的伤害显得十分重要,酸性压裂液体系具有有效抑制粘土膨胀的特性,且能够适用于CO2增能体系或泡沫体系,因而也受到广泛关注。本文将酸、碱性交联胍胶压裂液体系的耐温抗剪切性能、破胶性能、残渣含量、滤失性能、粘弹性能和粘土稳定性能进行对比评价,酸性体系在170s-1下剪切120min后,冻胶粘度保持率在50%左右,而碱性体系粘度保持率在70%左右,碱性体系的抗剪切性能更好;酸性体系耐温能力大于140℃,而碱性体系耐温能力只有120℃左右,酸性体系的耐温性能更好;酸性体系静态滤失系数小于6.0×10-4m/min1/2,碱性体系滤失系数大于6.5×10-4m/min1/2,酸性体系的滤失性能更好;酸性体系的残渣含量小于350mg/L,碱性体系在400mg/L左右,酸性体系的残渣更少,且酸性体系的粘土稳定性能更好,对地层的伤害更小,因此酸性体系更加适用于埋藏较深的低渗透地层压裂。     

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%。