一种新型交联缔合清洁压裂液体系的研究及评价

针对国内清洁压裂液中普遍存在的耐温性能较差的问题,研发了一套新型疏水缔合聚合物压裂液体
系。该压裂液体系主要应用于１３０℃高温油藏的压裂施工,最终配方为０．４５％聚合物稠化剂＋０．４％交联剂＋１％
ＫＣｌ,并进行了室内试验,对该体系的流变性、黏弹性、悬砂性和破胶性能进行了测试。研究结果表明,该体系耐温
耐剪切性能良好,在１３０℃、１７０ｓ^－１
下剪切１２０ｍｉｎ后黏度仍能保持在５０ｍＰａ·ｓ以上,加入破胶剂后该压裂液体系
破胶快速且彻底,无残渣,对地层伤害小,便于返排,有利于压裂施工。     

低损害高弹性聚合物压裂液体系研究

介绍了新型低损害合成聚合物压裂液体系,该压裂液体系采用的稠化剂FA-200A为几乎不含水不溶物的合成聚合物,体系的残渣少;使用交联剂AC-12A进行交联,交联时的pH值为5~6,形成的冻胶具有良好的耐温耐剪切性能,不需要其它的pH值调节剂,既适合于常规压裂,又适合于液氮助排。新型低损害合成聚合物压裂液适用温度大于50~90℃,与植物胶压裂液相比,新型低损害合成聚合物压裂液不使用杀菌剂。该压裂液的成本低于清洁压裂液。     

聚合物-CO2泡沫压裂液性能研究及现场应用

针对目前常用的CO_2泡沫压裂液存在的与CO_2配伍性差、交联不易控制、耐温耐剪切性能差、残渣含量高等问题,采用丙烯酰胺类多元共聚物BCG-8为稠化剂,通过配套添加剂优选及用量优化,形成了的基础配方为0.3%~0.6%稠化剂BCG-8+0.2%~0.45%稠化增效剂(起泡剂)B-55+0.2%~0.3%调节剂B-14+1%KCl的聚合物-CO_2泡沫压裂液体系,研究了该压裂液体系的泡沫流变性、耐温耐剪切性能、携砂性能及破胶性能。研究结果表明,该体系泡沫质量在55%~75%时表观黏度保持在较高值,在140℃、剪切速率170 s~(-1)下剪切120 min后表观黏度保持在30 mPa·s以上,黏弹性的作用使其携砂性能明显优于HPG冻胶体系的,且该体系破胶液的表面张力低于24 mN/m、残渣含量低至0.1 mg/L。该压裂液体系在延长油田页岩气井中施工顺利,措施见效快,增产效果显著,可用于页岩气等非常规油气藏的储层改造。     

耐高温清洁压裂液的制备与性能研究

为获得耐温性良好的压裂液体系,以硬脂酸、草酸、4-氨基-N,N-二甲基苯胺、N,N'-二氨基乙基乙二胺、1,3-二氯-2-丙醇为原料合成双子表面活性剂,以其作为稠化剂与氯化铵水溶液混合制得清洁压裂液,考察了该压裂液的耐温性、耐剪切性、携砂性和破胶性等。结果表明,与胍胶压裂液相比,该清洁压裂液耐温耐剪切性能好,120℃时的表观黏度为88 mPa·s,满足高温油气田的使用要求;携砂性能好,120℃时石英砂在压裂液中的沉降速度为0.79 mm/s;与地层水的配伍性良好;在压裂液中加入煤油即可自动破胶,无需加入破胶剂,便于使用。     

渗吸采油用非交联缔合型清洁压裂液体系

为进一步提高渗吸采油压裂液焖井后的采收率,研究了破胶液中不同残渣含量及稠化剂相对分子质量对渗吸采收率的影响,通过渗吸剂优选及其对非交联缔合型稠化剂（CFZ）增黏、耐温耐剪切、渗吸采收率性能的影响研究,构建优化了一套残渣低、相对分子质量低的渗吸采油非交联缔合型清洁压裂液体系。研究表明：破胶液中残渣含量及相对分子质量越低,对渗吸采收率影响越小。配方为0.3%稠化剂CFZ+0.2%渗吸剂SZX-1+0.06%破胶剂APS的渗吸采油非交联缔合型清洁压裂液体系,在90℃、170 s-1下剪切90 min的黏度为77.43mPa·s,破胶液在油湿岩心表面接触角为31.6°,油水界面张力为0.66 mN/m,残渣含量为17.2 mg/L,相对分子质量为1.15×104,渗吸采收率为14.8%。该体系可为进一步提高压裂后的渗吸采收率提供理论依据及技术支持。     

合成聚合物XJJ- 4 耐高温压裂液室内研究

采用自制聚合物配制出了合成聚合物基高温压裂液研究了体系组成对压裂液性能的影响,考察了组成为:0.40%稠化剂XJJ-4+0.25%交联剂J-1+0.015%pH调节剂W-1+0.2%助排剂。压裂液体系的耐温抗剪切性、黏弹性、流变性以及破胶性。研究结果表明,该压裂液体系在150℃、170 s~(-1)下连续剪切2h后的黏度约120mPa·s,耐温抗剪切性良好;在线性黏弹区内,体系储能模量G′恒大于损耗模量G″,是典型的黏弹性结构流体;稠度系数(2.141 mPa·S~(0.476))较大,流变行为指数(0.476)较小,具有明显的非牛顿流体行为;加入0.01%破胶剂APS,在150℃下3 h完全破胶水化,破胶液黏度1.38mPa·s,残渣含量15 mg/L,且破胶液具有较低的表面张力(26.24mN/m)和界面张力(1.83mN/m),有利于压裂施工后破胶液顺利返排,降低对地层的伤害。     

低温压裂液在煤层气井的应用

针对山西煤层气井储层低温、低孔、低渗地质特征,室内优选了低残渣稠化剂、交联剂、助排剂、破胶剂、破胶激活剂等添加剂,形成了低伤害、低温易破胶的压裂液体系,并对其进行了性能评价,发现具有优良的耐温耐剪切性能、破胶彻底、低滤失、低残渣特点。通过现场十多井次的应用证明,该压裂液体系具有携砂效果好、破胶彻底特点,取得良好的施工效果。     

快速起黏胍胶压裂液的制备及性能

研制了一种压裂液快速起黏剂NC-1,考察了起黏剂NC-1对胍胶压裂液体系起黏速率、基液黏度及耐温耐剪切性能的影响,研究了不同酸类型对胍胶压裂液体系起黏性能的影响及质子对胍胶形成氢键的影响,并考察了起黏剂NC-1的现场工业应用情况。实验结果表明,0.015%(w)NC-1使胍胶压裂液体系90 s内起黏黏度达到充分起黏黏度的85%,与无机酸以及纯有机酸相比,起黏剂NC-1配制的压裂液体系具有更好的起黏性能与黏度保留率及耐剪切性能;该起黏剂可提供大量的质子,使胍胶与水形成氢键的数量增加,从而起黏速率加快。工业应用试验结果表明,利用起黏剂NC-1配制的胍胶压裂液体系起黏速率快,携砂性能较好。     

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 ...     

疏水缔合物在压裂液中的应用

疏水缔合型压裂液作为一类新型低伤害压裂液体系,由于其独特的流变性能应用在压裂改造中。讨论了稠化剂、盐对基液表观粘度的影响。随着盐浓度的增加,基液表观粘度降低;120℃缔合基压裂液在该温度下,170S-1的剪切速率下连续剪切2h后,表观粘度为43mPa.s;150℃缔合基压裂液在该温度下,170S-1的剪切速率下连续剪切100min后,表观粘度为40 mPa.s;该配方具有较好的耐温耐剪切特性。通过粘弹性测试得出该结构流体在整个扫描过程中储能模量高于损耗模量,表现出以弹性行为为主。少量破胶剂即可使压裂液在4h后完全破胶,且破胶液粘度小于5mPa.s。破胶液的固相含量为零,残渣含量极低,与常规瓜胶压裂液相比,降低了液体对地层的伤害。     

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。     

新型改性羟丙基瓜胶及其在超高温压裂液中的应用

为提高稠化剂的抗温性,以羟丙基瓜胶、2-吡咯烷酮和（2-氯乙基）三甲基氯化铵为原料,合成了新型改性羟丙基瓜胶稠化剂。采用TGA进行了抗温性能评价,研究了稠化剂的交联条件以及压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能、残渣含量和岩心伤害评价等。结果表明,羟丙基瓜胶通过引入刚性基团改性后,热降解温度提高到了220℃,在0.6%的加量下增黏效果好。压裂液体系优选配方为:0.6%改性羟丙基瓜胶+0.5%高温防膨剂BZGCY-C-FP+0.5%高温助排剂BZGCYC-ZP+0.1%温度稳定剂BZGCY-Y-WD+0.2%碳酸钠+清水+有机硼锆交联剂BH-GWJL （交联比为100:0.4）,在200℃、170 s-1下剪切120 min后黏度保持在60 mPa·s以上,提高了稳定性。现场应用效果表明,该体系能够满足高温井施工要求。      

油醇系浓缩缔合聚合物压裂液增稠剂的制备与应用

针对目前压裂液干粉增稠剂连续配注工艺技术,存在劳动强度大、粉尘大、混合不均匀、溶解时间长、易形成粉粒和产生局部冻胶结块等问题,研究开发了一种由液体石蜡、甲醇、疏水缔合聚合物增稠剂、分散剂配制而成的稳定性、流动性均良好的油醇系浓缩缔合非交联压裂液增稠剂。性能测试结果表明,该油醇系浓缩缔合非交联压裂液增稠剂配制的压裂液水化时间仅为2 min,溶解过程中无"鱼眼",可实现现场快速配制,缔合非交联压裂液具有良好的耐温抗剪切性,当增稠剂有效质量分数为0.65%时,在150℃,170 s-1下恒温剪切2 h,黏度保留值为103 mPa·s。此外,缔合非交联压裂液还具有携砂性佳、易破胶返排、低摩阻(降阻率为63.15%)、低残渣(小于80 mg/L)、低滤失、低伤害(动态滤失渗透率损害率为30%)的特点,较瓜胶压裂液性能更优,是一种性能好的清洁型压裂液。该缔合非交联压裂液目前在胜利A区8口井的应用,取得了良好的应用效果。      

一种可回收清洁压裂液的研制和应用

在长庆油田体积压裂施工中需要配制大量压裂液,为避免大量消耗水资源,需对压裂液进行回收利用,而长庆区域普遍使用的羟丙基瓜胶体系回收后不能用于携砂,低分子瓜胶压裂液的回收利用工艺复杂。因此研制了一种可回收的清洁压裂液,该压裂液由3% XYCQ-1稠化剂、0.05% XYPJ-2破胶剂及（0.01%~0.10%）XYTJ-1水质调节剂构成。XYCQ-1稠化剂是将蔗糖经微生物培育、发酵而得到的一种微生物多糖稠化剂,在10 s内可使压裂液黏度趋于稳定,增稠快。XYPJ-2破胶剂是一种天然酶和分子改造酶的混合物,由特异水解稠化剂的多糖构成,通过对稠化剂分子结构进行定点突变,促进酶有针对性的反应,形成非天然的新二硫键,从而保证了破胶液的再次成胶反复使用。XYTJ-1水质调节剂与返排液中的Ca2+、Mg2+等高价金属离子可形成溶于水的络合物或螯合物,消除高价离子对成胶的不利影响。实验表明,该压裂液耐温80.0℃,且有较好的悬砂、降阻及助排性能,在常温静置24 h和80℃水浴中静置15 min后基本无沉降,注入排量为64 L/min时降阻率为67%,岩心损害率仅为6.70%。该压裂液在长庆区域油水平井体积改造中应用21口井,施工用液10.46×104 m3,返排液经分离沉砂等简单处理后即可再配压裂液,处理工艺简单,且回收液配制的清洁压裂液携砂性能良好,现场回收利用多达10次,表明该新型清洁可回收压裂液能满足多级压裂施工要求。      

耐温230℃的新型超高温压裂液体系

目前使用的天然植物胶压裂液,耐温极限约为177℃。为了解决压裂液的耐超高温问题,通过大量的室内实验,筛选出新型的超高温稠化剂、耐高温的锆交联剂、高温稳定剂和有效的破胶剂,形成了一种耐温在200～230℃的超高温压裂液体系。实验结果表明,这些添加剂协同作用下,形成适用于地层温度高于常规冻胶耐温极限的超高温聚合物压裂液体系,该压裂液在230℃时具有很好的耐温耐剪切性能,并且显著降低了聚合物用量,可以实现完全破胶,对支撑剂导流层的伤害小。      

高温低伤害低摩阻压裂液体系研究与应用

中原油田油井压裂层位较深,地层温度高,压裂液耐温需高达170℃以上。针对此油藏条件进行室内研究,配制出适于中原油田开发的新型压裂液体系。实验结果表明,该新型压裂液体系在深层高温井压裂改造中不但能保持良好的携砂性且具有低摩阻性,投入产出比大于5。同时发现,高温压裂液体系中,新型交联剂是影响压裂液耐温性能的主要因素。该体系的研制为深层高温井压裂技术的应用提供了良好的技术支撑。     

自生能压裂液室内实验与浓度优化

为了克服常规羟丙基瓜胶压裂液在低温、低压、低渗油气藏的破胶、快速返排、减小伤害等方面的不足,对自生能压裂液进行了系统评价,分析了该压裂液中生热剂用量和催化剂含量对反应速率、生热峰值的影响,确定了适用于低温地层压裂的最佳生热剂用量2.0 mol/L和催化剂百分含量0.4%;进一步探讨了不同条件下的反应热峰值及达到峰值的时间,完成了该压裂液破胶后的黏度测定（低于5 mPa·s）;同时分析了反应产生的氮气量及其对破胶液密度与助排效果的影响。该研究结果为自生能压裂液在低温低压地层的应用提供了重要的实验数据和技术支撑。     

海水基压裂液研制

为了满足海上低渗油藏大型压裂需求,研究优选可用海水配制的压裂增稠剂和交联剂,形成了耐温150℃的海水基压裂液。该压裂液用过滤后的海水直接配制,无需屏蔽或除去Ca²⁺、Mg²⁺。实验表明压裂液与地层流体混合无絮状或沉淀,残渣含量仅为61.3 mg/L,对岩心基质伤害率低于20%;另外,增稠剂溶胀速度快,比常规瓜胶提高50%以上,可实现连续混配。通过GS16-23井先导性试验表明,海水基压裂液现场配制工艺简单,性能稳定,施工顺利。该井压前停喷,压后3 mm油嘴,日产油11.17 t、产气1×10⁴m³。     

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。