硝酸钠加重海水基压裂液性能评价

为满足海上油气田深井、超深井压裂需要,用NaNO_3加重海水与两性离子胍胶稠化剂、有机硼锆交联剂及其他添加剂配制压裂液,研究了NaNO_3加重海水基压裂液密度,溶胀性能,耐剪切性能,滤失性能,破胶性能,破胶液对岩心渗透率及对支撑剂导流能力的伤害。结果表明,35%NaNO_3加重海水与0.52%两性离子胍胶稠化剂及其他添加剂配制的压裂液密度为1.20 g/cm~3(20℃),NaNO_3海水溶液对两性离子胍胶稠化剂溶胀性能的影响大于海水,NaNO_3加重海水基压裂液耐剪切性能、降滤失性能等各项性能良好。在150℃、170 s~(-1)下连续剪切120min后的黏度为76 mPa·s;压裂液在80℃下的动态滤失系数为2.81×10~(-4)m/min~(0.5);在60℃和80℃下,压裂液在3数4 h完全破胶,破胶液黏度小于5 m Pa·s;压裂液对岩心基质渗透率损害率为23.3%;在82.7 MPa闭合压力下对支撑剂导流能力伤害率为41.89%;满足压裂施工要求。图4表3参15     

用于海水基压裂液环氧丙基表面活性剂改性胍胶的制备与性能评价

针对海水中存在大量金属离子附着在胍胶表面,抑制胍胶分子的溶胀,不能满足现场连续混配的问题,以环氧氯丙烷、十八烯酸酰胺丙基二甲基丙胺为原料制得阳离子单体(GOA),再将GOA接枝到胍胶分子链上,得到海水基压裂液稠化剂环氧丙基表面活性剂改性胍胶。研究了GOA改性胍胶的溶胀、耐盐、耐温耐剪切、携砂与破胶等性能。结果表明,改性胍胶分子链上的库仑力及静电排斥等作用避免了金属离子附着在胍胶分子链上,保证了胍胶分子的溶胀,提高了胍胶的耐盐性。GOA改性胍胶在海水中的溶解速度明显大于普通胍胶,在海水中的粒径中值约为普通胍胶分子的1/5。在转速800 r/min下,GOA改性胍胶溶胀约5 min的黏度即能达到最终黏度的80%。微观形貌分析结果表明,GOA改性胍胶形成了无规则网状线团结构,胍胶分子链充分展开的同时交联点位增多。GOA改性胍胶压裂液具有较好的抗盐和耐温耐剪切性能,在160℃、170 s^-1下连续剪切120 min后的黏度仍高于50 m Pa·s,且破胶液黏度为1.6 mPa·s,破胶液中的残渣含量为297 mg/L,满足现场压裂施工需求。     

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)。     

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。     

海水基胍胶压裂液优选及现场应用

针对高矿化度的海水配制压裂液,优选了一套耐温90℃的海水基胍胶压裂液体系。通过对体系的性能评价,得到了配方:0.45%稠化剂SG-1+0.6%多效添加剂DT-1+0.4%助排剂YL-1+0.6%交联剂SJL。结果表明,该体系具有较好的耐温耐剪切性能,在90℃、170 s-1条件下剪切120 min,最终黏度为70.5 mPa·s。通过在渤海X油田的实际应用,该体系表现出较好的效果。     

耐高温海水基压裂液稠化剂性能评价

为满足耐温180℃海水基压裂液的需求,以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐、N-十六烷基丙烯酰胺为原料,以亚硫酸氢钠-过硫酸铵为引发剂,制得缔合型聚合物稠化剂SWF-T180,评价了SWF-T180的增黏、抗盐、溶胀、耐温性能及其配制海水基压裂液的性能。研究结果表明,稠化剂SWF-T180增黏效果显著,加量超过0.6%时溶液黏度快速增加;SWF-T180具有良好的抗盐抗钙镁能力和速溶性能,在海水中溶胀8 min后的溶液黏度达到最终黏度的84.3%,耐温达180℃;由1%SWF-T180和0.6%交联剂配制的海水基压裂液在180℃下剪切90 min的黏度为60数70 mPa·s,具有良好的剪切恢复性能,满足海上180℃储层压裂施工的要求。图9表1参18     

压裂液降滤失剂2-羟基-3-磺酸基丙基淀粉醚的合成及性能评价

以玉米淀粉和3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为原料,用乙醇溶剂法合成了2-羟基-3-磺酸基丙基淀粉醚作为水基压裂液的降滤失剂.研究了醚化反应时间、醚化反应温度、醚化剂和氢氧化钠用量对该降滤失剂滤失量的影响,确定了最佳反应条件:醚化反应时问3 h,醚化反应温度55℃,醚化剂、淀粉摩尔比0.5,氢氧化钠、淀粉摩尔比0.7.在降滤失剂质量分数为0.8%时,冻胶滤失量从32.5 mL降至17.2 mL,降低47.1%,滤失系数C3由12.1×10-4m/min1/2降至6.9×10-4m/min1/2.冻胶中加入降滤失剂后,抗温和抗剪切性提高,并与压裂液添加剂的配伍性良好.降滤失剂降解性能较好,过硫酸铵加量分别为0.2%和0.1%时,降滤失剂分别在1 h和1.5 h左右几乎完全降解.     

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。     

耐高温FRK-VES清洁压裂液性能评价

针对国内外清洁压裂液耐温性能较差的问题,开发出一种新型的两性离子表面活性剂压裂液体系。该清洁压裂液体系优化配方为4.0%FRK-VES＋0.30%稀盐酸＋4.0%KCl溶液＋1.0%苯甲酸钠。室内实验对FRK-VES压裂液体系性能进行了评价：耐温耐剪切性良好,120℃的表观黏度为83 mPa.s（170 1/s）,30℃连续剪切60 min的黏度为3167 mPa.s;携砂性能良好,摩阻较小,在常温下与原油和地层水混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,并且无残渣,破胶液界面张力为0.75 mN/m,表面张力为24.8 mN/m;该体系滤失系数为1.93×10-4m/min1/2,对渗透率为1μm2和0.2μm2储层的渗透率伤害率分别为19.56%、25.36%,适合不超过120℃的高温低渗砂岩的储层改造。该清洁压裂液在胜利油田、华北分公司现场施工,效果较好。图3表5参11     

速溶海水基压裂液在渤海油田的应用

针对渤海L油田的高孔、高渗、疏松砂岩储层特点,开发了一套速溶海水基压裂液,进行了速溶性、耐温耐剪切性、滤失性、破胶性能和岩心伤害性能评价。实验结果表明: SWF-SRG在海水中溶胀5 min溶解率达到92.3%,满足连续混配配液的要求;形成的速溶海水基压裂液在储层温度下剪切120 min后黏度大于50 mPa·s,满足现场压裂施工携砂的要求;该压裂液具有较高的造壁滤失系数、易破胶、储层伤害率低的优点,适合海上疏松砂岩压裂。速溶海水基压裂液连续混配压裂在L油田成功应用,最大配液速度达4.3 m3/min,最高砂比60%,最大加砂量51.1 m3,施工成功率100%,大幅提高了海上压裂施工效率。为海上大规模压裂提供了技术支撑。