耐高温清洁压裂液体系HT-160的研制及性能评价

针对目前聚合物压裂液破胶后残渣含量大且已有清洁压裂液耐温性差、稠化剂用量大、成本高等不足,通过分子结构设计、室内合成、性能评价及控制条件优化,制备了一种性能优越的Gemini型阳离子黏弹性表面活性剂,并将其作为稠化剂,然后通过配方优化,配制了由5.0%的稠化剂和少量无机盐（氯化钾和溴化钾）组成的清洁压裂液HT-160。室内试验显示,该压裂液体系表现出明显的弹性特征,具有很好的支撑剂悬浮性能,在160℃、170 s-1测试条件下剪切2 h后,黏度仍然保持在40 mPa·s左右,而且与煤油接触后能够彻底破胶、无残渣。研究结果表明,该压裂液体系能够满足深部储层压裂作业的要求,耐温可达160℃。      

AOT及其复配体系的中相微乳液研究

在表面活性剂－醇－正辛烷－盐水体系中，研究了以双－２－乙基己基磺琥珀酸钠，十六烷基三甲溴化铵及ＡＯＴ与ＣＴＡＢ的复配物为表面活性剂时形成的微乳液性质，考察了ＮａＣｌ浓度、醇的种类与浓度对体系相行为与中相微乳液特性的影响。研究结果表明，ＡＯＴ与ＣＴＡＢ按１：７按摩尔比复配时有显著的协同效应，最佳中相微乳液体积大幅度增加；该体系的最佳含盐量对醇分子碳链长度的变化特别敏感。     

纳米微乳液驱油体系的构建及性能评价

微乳液驱油是一种有效的提高采收率技术。由十二烷基甜菜碱、异丙醇和90～120石油醚等制备微乳液,采用拟三元相图法研究助表面活性剂与表面活性剂比值Km对微乳液的影响,结果表明：随着Km值的增大,形成微乳区的面积先增大后减小,当Km=2时具有最大面积。通过微乳液稀释法制备了纳米微乳液驱油剂,采用激光散射系统和旋转滴界面张力仪分别测定其粒径分布和界面张力,结果表明：浓度为0.25%的平均粒径为149.0 nm;浓度为0.3%时具有最低界面张力为1.780 44 mN/m。实验室评价了纳米微乳液驱油剂的性能,结果表明：在不同温度下均具有良好的分散稳定性;浓度为0.5%时具有最大起泡高度为140 mm;浓度为0.3%时有最大乳化效率为55.0%;浓度为0.2%时具有最大洗油效率为88.39%;浓度为0.3%时总驱油采收率为86.78%。     

关于确定最佳中相微乳液组成的方程系数的深入研究

中相微乳液的最佳含盐量S^*与原油等烷烃值ACN、醇的类型和浓度A、表面活性剂浓度Cs和结构参数δ以及温度t的关系满足方程：lnS^*f(ANC,A,Cs,δt）。笔者通过试验，找出了表面活性剂为纯态十二烷基磺酸钠的微乳液体系的上述方程的方程系数，并与表面活性剂为新疆石油磺酸盐、玉门石油磺酸盐的方程系数进行了比较。通过对试验结果的分析、讨论，丰富和完善了确定中相微乳液的方程系数法。     

中低温清洁压裂液BVES-80的性能评价

开发了一种新型甜菜碱表面活性剂压裂液BVES-80。该压裂液优化配方为2.5% 甜菜碱表面活性剂DBA2-12+4.0% KCl+0.5%水杨酸钠+1.0%异丙醇+自来水。对BVES-80 压裂液性能的评价结果表明,NaCl、CaCl₂、MgCl₂加量为3%时,压裂液的黏度分别为337、370、394 mPa·s,耐盐性较好。压裂液静置7 d后的黏度为321 mPa·s,变化较小,稳定性较好。在170 s^-1下连续剪切1 h后的黏度分别大于50（60℃）和30（80℃）mPa·s,在中低温下的耐温抗剪切能力良好。在30℃、0.01~10 Hz条件下,压裂液储能模量G′始终大于耗能模量G″,且G′大于10 Pa,G″大于0.3 Pa,黏弹性较好。60℃下,陶粒在BVES-80清洁压裂液中的沉降速度为0.14 mm/s,远小于0.5%胍胶压裂液的值（1.50 mm/s）,携砂性能较好。在30℃下与煤油混合可在12 h内彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,残渣含量23.46~54.37 mg/L,破胶液表面张力26.3~27.5 mN/m,破胶液与煤油的界面张力0.55~0.62 mN/m。该体系在80℃下的滤失系数为4.75×10-4 m/min^0.5,对岩心的渗透率伤害率仅为7.4%,适合不超过80℃的中低温低渗地层的储层改造。     

低聚非离子表面活性剂的合成及柴油微乳液的研制

以脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_9)与丙三醇缩水甘油醚为原料,在碱性条件下,合成了一种低聚非离子表面活性剂。用红外光谱以及电喷雾电离质谱对其结构进行表征,测定其临界胶束浓度为1.99×10~(-5)g/mL。将低聚非离子表面活性剂与十六烷基三甲基氯化铵复配成混合表面活性剂,制备了W/O柴油微乳液,并以油、水、助表面活性剂和混合表面活性剂为三组分做出拟三元相图。通过考察表面活性剂的复配比例及混合表面活性剂与助表面活性剂的比例对微乳区的影响,得到最佳组成为:m(低聚非离子表面活性剂):m(十六烷基三甲基氯化铵)=1:4,m(助表面活性剂):m(混合表面活性剂)=1.5:1。溶水量随着盐浓度的增加而减小。     

油包水型乳化压裂液配方研究及性能评价

从实验筛选配制油包水乳化压裂液所需的乳化剂、稠化剂、破乳剂等添加剂,以及添加量的确定,得出一种油包水乳化压裂液配方为14%柴油+1.6%乳化剂+0.22%水增稠剂+2.5%KCl+水+0.2%破乳剂,体系pH值为10,油水体积比为14∶86。对配方乳化压裂液的耐温性能、耐温耐剪切性能、流变性能、滤失性以及地层伤害率进行评价。实验证明配方的流变性能满足压裂液对液体的要求,滤失量较小,具有一定的抗剪切性能,可明显降低压裂液对地层的伤害。在90℃,170 s-1下剪切60 min后,压裂液的表观粘度仍大于200 mPa.s。该压裂液可代替一般油基冻胶压裂液应用于强水敏、低压油藏的压裂改造。     

复合型CMV清洁压裂液的研制与性能评价

为了得到成本低廉、性能优异的清洁压裂液,将季铵盐阳离子表面活性剂CTAB与磺酸盐阴离子表面活性剂MES进行复配,以KCl为黏土稳定剂,配制了一种复合型CMV清洁压裂液,确定了最佳配方并评价了该压裂液耐温抗剪切性、携砂性及破胶性。研究结果表明:优化配方2.5%~3.5%CTAB+2.0%MES+1.0%黏土稳定剂KCl的复合型CMV清洁压裂液对酸度不敏感,应用范围很广。在低温剪切下,体系表现出剪切增稠现象;分别在90℃、120℃下,持续剪切(剪切速率170 s~(-1))1 h后,CMV清洁压裂液的表观黏度分别为85和40 mPa·s,适合中温储层。CMV清洁压裂液的携砂能力优于0.3%羟丙基胍胶压裂液的,在温度90℃、砂比为10%时,陶粒(20~40目)在前者中的沉降速率(0.634 mm/s)明显低于在后者中的(0.9258 mm/s);在30℃下,不同体积比(1∶10~1∶5)的CMV清洁压裂液与柴油混合体系均可在3 h内自动破胶,破胶液的表面张力均小于28.0 mN/m,返排能力提高,对地层的伤害性少且原料成本远低于很多现用的清洁压裂液。     

CHJ阴离子清洁压裂液的性能评价

制备了以阴离子表面活性剂为主剂的CHJ清洁压裂液,并研究了其主要性能。CHJ清洁压裂液黏度随稠化剂加量的增加而增加,随KCl加量的增大先增加后降低,在KCl质量分数约2.7%时,黏度达到最大值360 mPa.s。该清洁压裂液在100℃、170 s-1下的耐温耐剪切性能良好。在80、120℃时,砂粒在压裂液中的沉降速度分别为11.124、18.840 mm/min,携砂性较好。煤油加量为3%时,压裂液在70 min左右破胶,清洁压裂液黏度降至5 mPa.s以下,破胶液表面张力为26.10 mN/m,界面张力为0.73 mN/m,比较符合现场施工要求。清洁压裂液的破胶液对岩心的伤害率为7.65%。图4参11     

SSE-1生物表面活性剂性能及驱油实验评价

本文通过实验分析SSE-1生物表面活性剂黏度、pH值、表面张力的性能评价及其驱油效率,论证SSE-1生物表面活性剂的经济可适用性.实验结果表明,其黏度随温度的升高降低,然后又升高,呈V字型,具有低表面张力,在极低的注入浓度下就能达到很好的驱油效果,经济效益非常显著.     

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。     

ZY型耐温耐盐泡沫体系的研制及性能评价

针对中原油田中高渗高含水油藏,为解决普通起泡剂难以满足中原油田高温、高盐现场应用的难题,开发了耐盐250 g·L-1、耐二价阳离子质量浓度大于5 g·L-1的ZY型系列泡沫体系。该泡沫体系的半衰期大于70 min,体系起泡体积大于400 mL。通过室内驱替实验,研究了气液比、温度、压力和岩心渗透率对泡沫体系封堵能力的影响。在中原油田胡状集油田等10个井组开展了现场应用试验,试验结果表明：ZY-1型泡沫体系与油田注入水具有良好的配伍性,耐温耐盐性能优越,封堵气窜能力较强,试验区增油降水效果明显。     

SYJ-1型聚合物复合解堵剂的研制及性能评价

聚合物驱是一种常用的三次采油技术。随着聚合物溶液的注入,聚合物固体颗粒将沉积在孔隙中或近井地带,这些聚合物堵塞物将会引起注入井压力的显著增加,最终会阻止聚合物溶液的继续注入。为了解决聚合物堵塞的问题,根据江苏油田Z35断块先导试验区油藏特点,在室内研制了SYJ-1型解堵剂,并进行了该解堵剂的性能评价研究。研究结果表明:1)在温度78℃条件下,0.3%的解堵剂溶液可使聚丙烯酰胺在2h后粘度由2449mPa.s下降到2.5mPa.s,降解率为99%;2)在30℃条件下,采用0.3%的解堵剂溶液对硫酸盐还原菌(SRB)杀菌,接触时间为30min,杀菌率为99.99%;3)经过该解堵剂溶液处理后,渗透率大于172×10-3μm2岩心的渗透率可以恢复96%,渗透率越低解堵效果越差。     

低渗透油田用CO2气溶性泡沫体系研发及性能评价

利用可视化高温高压泡沫仪筛选出具有良好CO_2泡沫性能的表面活性剂,在醇类等共溶剂的辅助下,评价其在超临界CO_2中的溶解性能;利用高温高压岩心驱替实验装置,评价CO_2气溶性泡沫体系提高采收率的能力。结果表明,所筛选的非离子型表面活性剂N-P-12在125℃高温条件下可以产生具有一定稳定性的CO_2泡沫,醇类等共溶剂的加入可以明显提高其在超临界CO_2中的溶解度。CO_2气溶性泡沫体系驱油过程中阻力因子呈先增大后减小的趋势,生成的泡沫对体系流动起到流度控制的作用,且较常规CO_2泡沫能够显著提高原油采收率,最终采收率高达92.50%。     

钻井液用纳米复合乳液成膜剂NCJ-1的合成与评价

根据纳米复合乳液成膜的作用机理要求,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和苯乙烯(St)为有机结构单体,以改性纳米SiO2为无机结构单体,利用超声波细乳化原理和水溶性自由基聚合的方法合成了纳米复合乳液成膜剂NCJ-1。以纳米复合乳液成膜剂在原浆中的降失水性能为评价标准,确定出了合成反应的条件:乳化剂用量为0.02mol,反应单体总浓度为10%(w),改性纳米SiO2用量为2%(w),细乳化超声为20min/400W,反应温度为60℃。结果表明,添加10%NCJ-1的乳液在岩心表面能形成效率为58.2%的半透膜,体系在220℃下热滚16h后,粘度和切力变化较小,流变性稳定,其HTHP(200℃)滤失量仅为27mL,降滤失效果显著。     

疏水暂堵剂HTPA-1 的研制及其性能评价

根据疏水暂堵理论研制出性能优良的疏水暂堵剂HTPA-1。采用光散射、SEM、吸附量测试等方法考察了HTPA-1 的粒径分布、形貌、接触角、油分散性、增黏效应和表面吸附性等性质,结果表明,HTPA-1 接触角81°~165°,具有较强的疏水性, 油分散性较好;粒径分布在900 nm 左右,具有一定的增黏效应;具有一定的降低表面张力的能力,最低能降至40 mN/m。在无黏土、聚磺、无固相等现场钻井液中加入HTPA-1,油相突破压力降低70% 以上,水相突破压力增加2 倍以上,从而起到限水通油的作用。     

冲砂洗井泡沫流体研制及性能评价

中国海上油田稠油水平井地层压力低,漏失量大,油砂胶结强。长期使用常规冲砂介质易导致海水进入地层,严重时会全部进入油层而不能上返,导致冲砂作业失败。为解决这一开采问题,以N-烷基-β-氨基丙酸型两性表面活性剂为主剂,研制出适用于冲砂洗井的稳定泡沫,并探讨了NaC l加量、煤油含量、温度、pH值对泡沫性能的影响,进行了室内循环实验。循环实验结果表明,该泡沫经九次循环仍具有一定的发泡能力,可顺利完成冲砂作业和循环利用,具有广阔的应用前景。     

特高温油藏增粘型乳液驱油体系的研制

针对特高温油藏,提出了一种全新的化学驱油方法——增粘型乳液增效表面活性剂驱油技术。该技术的核心是研制具有耐高温、乳化增粘和强洗油性能的增粘型乳液驱油体系,用于特高温油藏进一步提高原油采收率。为此,设计研发了以烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐为主剂、以乳化增粘为主要功能的乳液表面活性剂CH-13,适用于90～130 ℃的高温油藏。实验结果表明：当乳液表面活性剂CH-13质量分数为2%～5%时,增溶水率随乳液表面活性剂质量分数增大而迅速增大;当水相体积小于总体积的55%时,乳液表面活性剂CH-13可以促使油水两相形成以油包水型为主的增粘型乳液,其乳化增粘率达到300%。室内物理模拟实验结果表明,多轮次交替注入乳液表面活性剂和低张力表面活性剂可提高原油采收率15.8%～20.2%。     

WDL-1黏弹性自转向酸化体系的研制及适用性评价

黏弹性表面活性剂(VES)自转向酸酸化技术具有配液简单、低伤害的优点,且能够有效的起到缓速、降滤失、自动转向的作用,是一种改造非均质储层的新技术。实验对用WDL-1阳离子表面活性剂配制的鲜酸和酸岩反应阶段的残酸黏度进行了评价。研究发现,WDL-1鲜酸的表观黏度低于8 m Pa·s,易于酸液泵注;WDL-1盐酸体系在与碳酸盐岩反应的过程中,WDL-1酸液的表观黏度随酸岩反应的进行逐渐增大,90℃以下时,酸液的黏度随酸岩反应的进行呈线性增加;在温度为100℃~120℃条件下,酸液的黏度随酸岩反应的进行呈现近乎平稳的趋势,直至盐酸全部反应时酸液黏度才开始升高。WDL-1的加量对WDL-1酸液的表观黏度影响较大,加量越高,黏度越大,同时黏度随酸岩反应进行的变化值也越大。工程实践中,可以根据地层温度,适当调整WDL-1表面活性剂的用量,以满足成本控制的要求。WDL-1酸具有缓速低滤失、易转向等特点,8 wt%WDL-1酸可以满足高温深井的酸化、酸压的需求。