有机硼交联剂CY-2合成工艺研究及交联压裂液性能评价

通过在对有机硼交联剂合成原理以及其与常规水力压裂稠化剂羟丙基瓜胶HPG交联机理研究的基础上,以硼砂B和复配型有机配位体X与Y为主要原料研制出了一种压裂用延迟型有机硼交联剂CY-2.分别考察了各反应因素对合成产品交联性能的影响情况,确定出CY-2最佳合成工艺条件为:X与Y配比为1:3,X与Y加量为20%,催化剂Q加量为3.5%,硼砂B加量为10%,反应时间为4 h,反应温度为75°C.对CY-2交联HPG压裂液的主要性能进行评价实验,结果表明,CY-2是一种性能良好的有机硼交联剂,CY-2交联羟丙基瓜胶HPG压裂液不仅具有延迟交联时间在360 s内可调的交联性能,而且具有良好的耐温耐剪切性能、滤失性能以及悬砂性能,能满足现场压裂施工的需要.     

植物胶压裂液用有机硼交联剂SD2—2

本文简介了液态有机硼交联剂ＳＤ２－２的合成和物理特性，发表了用ＳＤ２－２交联的４类６种植物胶压裂液的配方和８０℃粘时数据。     

多羟基醇压裂液有机硼交联剂的合成

提出了一种针对多羟基醇压裂液体系的有机硼交联剂.考察了有机硼交联剂的各成分和反应条件,确定了有机硼交联剂的最佳合成工艺.有机硼交联剂的最佳原料质量分数分别为:硼砂20.00%,水50.00%,NaOH 1.67%,丙三醇15.00%,多羟基化合物13.33%.反应温度80℃,反应时间4.0～5.0 h.作为该交联剂的多...     

低浓度羟丙基胍胶压裂液交联剂合成与性能评价

为进一步降低有机硼交联的羟丙基胍胶压裂液对地层和支撑裂缝导流能力的伤害,通过室内实验合成了一种新型树枝状有机硼交联剂。最佳合成条件为:硼酸15%,树枝状大分子G1 6%,配体用量25%,催化剂用量0.4%,反应温度100℃,反应时间4h。该树枝状状有机硼交联剂在0.2%~0.25%的羟丙基胍胶条件下,耐温温度为120~150℃,并且0.2%的羟丙基胍胶压裂液在80℃条件下,剪切120min黏度保持在100mPa·s以上,证明通过新方法合成的树枝状交联剂交联的超低浓度羟丙基胍胶具有良好的耐温耐剪切性能。     

有机硼交联剂OBN-90的合成与性能

针对交联剂在井深约为2 000～3 000 m 的井下压裂施工中的使用,通过室内实验合成了适用于此类油田的有机碉交联剂OBN-90,其最佳原料配比为:n(烷基醇胺):n(硼酸)为2-3:1.通过与羟丙基瓜尔胶压裂液交联实验.验证了OBN-90在pH值约为12时对羟丙基瓜尔胶压裂液体系具有较好的缓释交联性能,温度在80～100℃时,有3～5 min的缓释交联特性.在170s-1的剪切速率下,黏度能保持在50 mPa·s以上,且具有较好的耐温和剪切恢复性能.用双氧水作为该冻胶体系的破胶荆,其破胶水化的效果明显优于过硫酸胺.此外,该体系还具有较好的控制滤失能力,其滤失速度、初滤失量和滤失系数均低于普通硼酸盐交联压裂液.     

超高耐温型胍胶交联剂的合成与性能研究

目前所用的胍胶交联剂在耐温抗剪切性能上较以前有了一定程度提高,但仍不能满足深井、超深井的开采工艺需求。研究以四硼酸钠和氧氯化锆为主要原料,甘露醇和甘露醇/柠檬酸/乳酸混合分别作为配位体,通过合成工艺条件考察,研发出一种与胍胶稠化剂配伍良好的具超高耐温性能的有机硼锆交联剂。采用红外光谱与核磁氢谱对交联剂进行结构表征,表明所制交联剂中存在锆与配体酸上羧基的络合键和硼与有机物的络合键。同时通过实验测定得到压裂液配方:0.35%(w)超级胍胶+2%(w)硫代硫酸钠+0.6%(w)NaOH+0.02%(w)过硫酸铵+0.6%(w)CF-5A助排剂+0.4%(w)有机硼锆交联剂,在170s~(-1)、180℃下剪切2h,能保持黏度在100 mPa·s左右,该体系耐温性能优异。破胶剂用量0.02%(w)时,7h完全破胶,破胶液黏度低,残渣量少,表面张力小,破胶性能良好。     

低浓度胍胶压裂液体系的研究与应用

针对常规胍胶压裂液体系增稠剂浓度偏高,造成压裂成本较高、压裂液残渣含量高和对储层伤害较大的问题,用硼砂、多元醇和醚类助溶剂等合成了较高分子量的多核硼交联剂DY-1,研究了胍胶加量对压裂液黏度的影响,考察了压裂液的各项性能,并在新疆油田进行了现场应用。结果表明,胍胶加量在低于0.165%、高于0.135%时能与DY-1形成聚合物交联体。低浓度胍胶压裂液耐温耐剪切性较好,胍胶加量为0.18%~0.4%时,压裂液在30~140℃、170 s~(-1)下剪切60 min的黏度均大于100 mPa·s;30~100℃下压裂液的流动行为指数n(0.3~0.7)和稠度系数k(1.3~1.8)总体变化较为平缓,压裂液性能稳定;压裂液静态悬砂性能较好,在30~80℃下通过增加压裂液pH值可使陶粒的沉降速率降至0.05 cm/min;压裂液能有效控制滤失,造缝性能良好;在30~100℃下胍胶压裂液在3~4 h均能彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,破胶液残渣含量低至76 mg/L。现场施工成功率100%,压裂液成本降低15.2%,增油效果明显,满足新疆油田储层改造的要求。     

植物胶压裂液用有机硼交联剂SD2-2

本文简介了液态有机硼交联剂ＳＤ２２的合成和物理特性，发表了用ＳＤ２２交联的４类６种植物胶（改性魔芋胶、改性田菁胶、改性龙胶、３种改性瓜尔胶）压裂液的配方和８０℃粘时数据。这些压裂液粘度适中，保持高粘度时间长，１０—１２ｈ可彻底破胶。从这些配方中推荐了ＣＴ９１／ＳＤ２２压裂液（用于７０—９０℃井温），详尽研究了推荐配方压裂液的各项性能。通过４个井例，简介了ＳＤ２２交联羟丙基瓜尔胶、羟丙基田菁胶压裂液在新疆、四川、吉林一些地区５０余井次现场应用的良好效果     

有机硼高温延迟交联剂的制备及其性能

合成了用于中高温油藏压裂作业的有机硼交联剂,并与羟丙基胍胶压裂液组成了有机硼交联冻胶体系。研究了合成条件对交联时间的影响,考察了有机硼交联冻胶体系的性能。实验结果表明,制备有机硼交联剂适宜的反应条件为:130℃、络合剂醇胺质量比4∶2。制备的有机硼交联剂冻胶体系适用于90~120℃的中高温地层压裂作业。破胶剂添加量为0.2%~0.3%(φ)可满足不同的施工工艺参数要求。有机硼交联冻胶体系可在110~120℃下保持表观黏度稳定大于100 mPa·s,并在作业后120~240 min实现破胶水化。     

水基压裂液有机硼交联剂的合成

为合成具有延缓交联性且抗温性较好的交联剂,实验采用控制变量法合成了性能较好的有机硼交联剂较佳工艺条件为:均以质量计,硼砂质量分数13%,配位体(葡萄糖与丙三醇质量比1∶4)25%,溶剂(丙三醇与水质量比1∶3)60%,催化剂2%,反应温度85℃,反应时间4⁴.5h。在此条件下,交联剂延迟交联时间可达280s,冻胶的抗温温度高达135℃,可以满足油田压裂液对交联剂的需求。     

钻井液防黏附剂的合成与性能评价

在钻井液中加入防黏附剂,防止钻头泥包或局部被钻屑黏附是提高钻速有效手段之一。通过腐植酸磺化－酰氯化－酰胺化一系列反应合成了钻井液防黏附剂,筛选出最佳合成条件为：腐植酸与浓硫酸在质量体积比3:5、温度160℃的条件下反应8 h,生成磺化腐植酸;然后与过量二氯亚砜在70℃下反应6 h,生成腐植酰氯;最后按腐植酰氯与脂肪胺质量比25:4加入脂肪胺,在0～10℃下反应 4 h。对防黏附剂性能的评价结果表明,防黏附剂可将钻头和岩屑表面由强亲水性转变为弱亲水性,并能大幅降低钻井液表面张力。防黏附剂质量分数由0增至1.5%时,水溶液润湿接触角由33°增至68.3°,表面张力由74.4 mN/m降为42.0 mN/m。4%膨润土浆中加入2%防黏附剂,润滑系数由0.43降至0.27;膨润土岩心在1.5%防黏附剂水溶液中的膨胀率为1.6%（2 h）和3.5%（16 h）,润滑性和抑制性较好。     

硼修饰纳米二氧化硅交联剂研发及性能评价

针对目前常规有机硼、无机硼交联的瓜胶压裂液普遍存在羟丙基瓜胶用量大、残渣含量高等的问题,笔者先将硅酸钠水解制得纳米二氧化硅,然后将制得的纳米二氧化硅与γ-氨丙基三甲氧基硅烷反应得到表面修饰纳米二氧化硅,再与硼酸进行反应,最后制得可交联的硼修饰纳米二氧化硅交联剂,该交联剂粒径主要分别在7～11 nm,可有效降低瓜胶用量及残渣含量。研究了该交联剂交联的羟丙基瓜胶压裂液,室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好:在温度分别为50℃、120℃,剪切速率170 s-1下连续剪切120 min,最终黏度均大于50 mPa·s;50℃下破胶60 min,破胶液黏度小于5mPa·s;表面张力22.77 mN/m;防膨率89.6%;残渣含量145 mg/L;岩心基质渗透率损害率为9.82%～14.86%,压裂液各项性能良好,羟丙基瓜胶浓度降低20%,残渣含量降低25%,满足现场施工要求。      

河南油田低浓度交联调剖体系的研究及评价

以聚丙烯酰胺为主剂,用无机铬和有机醛作交联剂,分别制备了低浓度交联调剖体系,确定了其最佳配方。双岩心并联模拟封堵试验结果表明,此低浓度调剖体系即能封堵高渗层,又启动低渗层,可以有效堵塞大孔道,扩大后续水驱的波及体积,提高采收率。     

交联型油基钻井液降滤失剂的合成及性能评价

通过测试不同矿源腐植酸样品的特征常数E4/E6值,筛选出了腐植化程度高的腐植酸,然后采用不同碳链长度的脂肪胺结合适量的交联剂对该腐植酸进行亲油改性和适度交联,研制出了新型油基钻井液降滤失剂SDFL.红外光谱分析表明,新研制的SDFL中的一部分羧基被脂肪胺封闭;SDFL适用于白油基和合成基钻井液,能抗200℃高温,抗岩屑(24％岩屑)、盐水(20％CaCl2水溶液)污染能力强;与钻井液的配伍性好;可使油基钻井液滤失量降低85％以上,对油基钻井液的流变性影响小,降滤失性能优于中国产品,与国外同类产品水平基本相当.     

低碳烃无水压裂液交联流变动力学研究

本文以双烷基磷酸酯作为胶凝剂,络合铁作为交联剂,对煤油基压裂液和柴油基压裂液交联过程流变学进行了研究,并建立了交联过程流变动力学模型,分别表征煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程。结果表明,可分别用二级和三级交联流变动力学模型描述煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程,模拟值与实验值吻合良好,模型参数具有明确的物理意义;模型的结构变化速率常数k随着胶凝剂浓度的提高而减小,最大弹性模量G'max随着胶凝剂浓度的提高而增大。     

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.     

固体硼交联剂制作方法及性能

研制出一种压裂用固体无机硼交联剂G-CYS,评价了其交联特性,设计了适用于100、120、140、160℃不同温度条件的4种压裂液体系。在相应温度下4种体系均具有良好的耐高温和耐剪切性能,破胶彻底、破胶液黏度低,在160℃以1 000 s-1的速率高速剪切2 min,在170 s-1剪切120 min后黏度保持在120 m Pa·s以上,满足中高温储层压裂需要。体系的交联时间可以通过p H值和温度2方面控制,交联完成后可以保持60 min以上不脱水,避免由于现场施工延迟导致体系脱水、性能变差等问题。     

杂化硅防塌剂的合成与性能评价

为了既保持硅酸盐优良的防塌性能,又减轻或消除硅酸盐对钻井液体系流变性的影响,通过同步修饰法用C₂H₃OSiCl₃对二氧化硅进行表面修饰后,再与山梨醇进行杂化反应合成了杂化硅防塌剂,研究了杂化硅防塌剂与常用处理剂配制的钻井液体系的流变性和防塌性能。结果表明,二氧化硅表面修饰的适宜反应条件为：室温、pH=8、2 mol/L 正硅酸乙酯、25% C₂H₃OSiCl₃、胶凝时间为2 h;杂化硅防塌剂具有有机/无机杂化结构。杂化硅防塌钻井液体系的流变性良好,抗温达150℃,阻缓压力传递的效果明显,防塌效果优于两性离子聚合物钻井液和聚丙烯酸钾钻井液体系。图6 表3 参21     

一种低成本低剂量油基钻井液的性能评价

针对油基钻井液乳化剂加量大、成本高的问题,研制了一套低成本低剂量的油基钻井液体系,该体系乳化剂和润湿剂加量极小,仅占总加量的1.5％～3.0％,钻井液体系抗温能力达到180℃,密度可加至2.4g/cm3,同时具有较好的乳化稳定性和较低的滤失量,满足现场钻井工程施工要求.     

高温交联剂ZS-1的合成与应用

针对辽河油田水基压裂液所用交联剂具有对pH值适应范围窄的缺点,在室内研究的基础上得到了高温交联剂ZS-1的最佳合成工艺。ZS-1适用的pH值范围为9.0～12.0,使用浓度为0.2%～0.4%,适用温度为80～140℃,交联延迟时间为40～300s,且可调。利用该交联剂配制的水基压裂液冻胶具有良好的剪切稳定性和较强的携砂能力,耐温达160℃,在120℃、170s-1的条件下连续剪切90min,表观黏度仍可保持在90mPa·s以上。在低浓度常规氧化剂类破胶剂作用下破胶水化彻底,对地层伤害小。现场10口井的应用结果表明,其施工成功率为100%,并取得了良好的增产效果。ZS-1高温交联剂的合成工艺简便,原料来源广,现场操作适应性强,具有良好应用前景。