油田压裂用羟丙基胍胶的合成及性能评价

主要介绍了油田用羟丙基胍胶实验室制备方法。考察了胍胶含量对压裂液中水不溶物含量的影响,交联剂对胍胶压裂液粘度的影响,羟丙基胍胶压裂液耐温耐盐性。结果表明,羟丙基胍胶压裂液中水不溶物含量小于原粉胍胶压裂液水不溶物含量的1／2;交联剂的加入有利于提高羟丙基胍胶压裂液粘度;羟丙基胍胶压裂液耐温性不很理想;耐盐性明显好于原粉胍胶压裂液。     

羟丙基胍胶压裂液研究及应用

针对江汉油区存在低渗、低压、低饱和油藏，着重论述了羟丙基胍胶压裂液的基本性能，从配液、施工、排液等方面，分析讨论该压裂液应用情况，表明羟丙基胍胶压裂液耐温、抗剪切、残渣低、易破胶返排，防膨伤害小，增油效果好，适用于深井、低渗透、低饱和油田压裂。     

油田压裂用低残渣羟丙基胍胶合成工艺与性能研究

针对普通胍胶残渣含量高,易对地层造成损害这一问题,室内研制出了低于低残渣羟丙基胍胶。文中介绍了低残渣羟丙基胍胶的合成反应原理,研究了合成过程中相转移催化剂,醚化剂、碱量、反应温度,反应时间等因素对产品粘度和残渣含量的影响以及使用性能,最后提出了油田压裂用低残渣丙基胍胶的合成工艺技术条件。     

低浓度羟丙基胍胶压裂液在苏里格气田的应用

针对苏里格气田低孔、低渗透储层压裂增产改造的需要,在优化胍胶、交联剂和压裂液中其他助剂的类型并降低使用浓度的基础上,开发出一种新型低浓度羟丙基胍胶压裂液体系,并与常规羟丙基胍胶压裂液进行对比分析。结果表明:低浓度羟丙基胍胶压裂液体系的压裂液破胶液残渣含量为290 mg/L,不到常规浓度羟丙基胍胶压裂液残渣含量的2/3;低浓度羟丙基胍胶压裂液体系增稠效率高,携砂性能佳。截至2012年底,低浓度羟丙基胍胶压裂液体系在苏里格气田的3口直井和1口水平井上得到了成功应用。直井平均单井产气量为1.756 8×104 m3/d,相比采用常规压裂工艺的邻井产气量1.409 8×104 m3/d,增产效果明显。     

羟丙基瓜胶压裂液超低温破胶系统研究

对埋藏浅、油层温度低的油藏进行压裂改造，需要解决压裂液低温破胶化水问题。本文提出了过硫酸铵／激活剂Ｍ低温破胶系统，研究了采用该系统的低温破胶羟丙基瓜胶压裂液的配方、破胶化水及性能，介绍了该配方压裂液在延长油田（油层温度３０－５０℃）进行４４井次现场试验的结果。     

羧甲基羟丙基胍胶压裂液的研究与应用

苏北盆地致密砂岩段、有机质泥页岩段含油丰富,具有较大的开发潜力。该类油藏敏感性强,渗透率低,普通的胍胶体系容易对地层造成强水敏、强水锁伤害。针对此类储层特点,开展了羧甲基羟丙基胍胶压裂液配方研究,形成了适应不同温度的交联体系,具有水不溶物低,用量少,残渣低,易破胶;耐高温、高剪切,粘弹性好;返排率高,粘土抑制性能强等优点。经现场应用,可满足江苏油田非常规储层的压裂需要。     

羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术

随着油气储层压裂改造技术的广泛应用,压裂用水短缺和压裂返排液的有效处理已成为油气田亟待解决的问题。为了缓解新疆油田油田压裂用水与降低返排液处理成本,开展了羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术研究。研究结果表明,电解氧化处理可实现返排液的快速降黏与杀菌,然后利用气浮、沉降等方式即可将返排液中的悬浮物有效去除。通过调节处理后返排液的pH至6.5左右,实现了羟丙基胍胶粉在返排液中的分散起黏,即快速配制羟丙基胍胶基液。通过引入0.05%数0.2%的缓交联剂葡萄糖酸钠,利用缓交联剂与残余交联剂之间的络合作用,有效解决由残余交联剂的引起的交联过快问题,返排液配制的压裂液交联时间可控制在10数120 s之间。通过添加稳定剂亚硫酸钠消除返排液中残余的破胶剂,有效提升了压裂液的耐温能力。利用该方法累计完成2.2万方返排液的处理,配制出的羟丙基胍胶冻胶压裂液应用于新疆油田75口井的压裂改造中,井底温度范围22数97℃,施工成功率100%。     

羟丙基胍尔胶压裂液优化设计在沙南油田的研究与应用

针对沙南油田油藏,结合压裂工艺对压裂液的特殊要求,对羟丙基胍尔胶（Hr,g）压裂液进行优化设计,通过室内研究,优选出适合沙南油田60-70℃中温地层条件的新型HPG压裂液配方,前置液：0．42％HPG＋0．08％纯碱＋0．20％有机硼交联剂＋0．02％过硫酸铵破胶剂;携砂液：0．36％HPG＋0．08％纯碱＋0．14％有机硼交联剂＋0．014％过硫酸铵破胶剂。在沙南油田现场实施3口井,均取得成功,并获得良好的增产效果。     

微胶囊包裹化学生热压裂液破胶技术

低温浅层油气井的压裂,常由于低温下常规破胶剂活性太低而破胶困难。为避免这类问题的出现,可采用微胶囊包裹化学生热压裂液进行压裂。从化学生热体系的筛选、草酸微胶囊的制备及评价、微胶囊包裹化学生热剂与常规水基压裂液的配伍性等几个方面对用于低温浅层油气井的微胶囊包裹化学生热压裂液体系进行了研究。通过试验,选定NH4Cl-NaNO2生热体系,并根据其反应特点,对该体系的催化剂草酸,利用相分离法进行微胶囊包裹。当NH4Cl-NaNO2-草酸微胶囊与羟丙基瓜尔胶压裂液复配后,体系的稳定性及抗剪切性能都保持较好。结果显示,当体系初始温度为30℃、NH4Cl和NaNO2浓度为2.0 mol/L、草酸微胶囊质量分数为0.93%、过硫酸铵质量分数为0.93%时,170s-1剪切速率下连续剪切2h后,压裂液黏度能保持在300 mPa·s左右,生热峰值温度能达到78℃,4h后破胶液黏度为3.12 mPa·s。另外还对该压裂液的压裂工艺进行了阐述。     

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。     

纳米二氧化硅交联剂的合成及其交联形成羟丙基胍胶压裂液的性能研究

利用Stber法制备了单分散二氧化硅颗粒,对纳米二氧化硅表面进行化学修饰,合成了新型纳米二氧化硅有机硼交联剂。对合成的纳米交联剂的性能进行了评价,并对其交联的低浓度羟丙基胍胶压裂液的延迟交联性能、耐温耐剪切性能、破胶性能、滤失性能等进行了研究。纳米二氧化硅交联剂交联的0.25%羟丙基胍胶压裂液,随着交联比变化,延迟交联时间在80~130s可调,并且耐温性能最高可达120℃。证明通过简单方法合成的纳米二氧化硅交联剂具有优良的性能,可有效交联低浓度羟丙基胍胶压裂液。     

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。     

羟丙基胍胶压裂液滤饼对岩心伤害试验研究

以有机硼羟丙基胍胶羟压裂液为试验介质,研究了不同羟丙基胍胶浓度、试验压力、温度、挤入时间、岩心渗透性等条件下,压裂液滤饼特征参数和岩心的伤害程度。试验结果表明,当提高聚合物浓度、试验压力、温度、时间、岩心渗透性时,均可使得压裂液滤饼质量、岩心端面滤饼单位质量、滤饼中固体含量等滤饼参数增加,滤饼伤害程度加剧;因滤失液造成的岩心内部伤害率除随着聚合物浓度的增加而降低外,其它条件值增加时均使得伤害率升高;并且在压裂液对岩心的总伤害中,各个试验条件下由滤饼产生的伤害程度远远高于滤失液对岩心内部产生的伤害程度。     

可再生低分子量羧甲基羟丙基胍胶体系流变性研究

低相对分子质量胍胶压裂液正成为一种新型清洁压裂液。研究了硼砂交联低相对分子质量羧甲基羟丙基胍胶凝胶体系再生前后的流变性。考察了硼交联低相对分子质量羧甲基羟丙基胍胶凝胶体系的影响因素．研究了再生前后凝胶体系的粘度曲线、粘弹性和滞后环．并使用共转Jeffreys模型表征了凝胶体系的流动曲线。结果表明,再生后体系具有良好的粘弹性和剪切变稀特性,再生前后的流变特性基本不变,说明该体系具有良好的可再生性。共转Jeffreys模型可表征凝胶体系的流动曲线,计算值与实验值吻合良好。     

可回收胍胶压裂液用缓释酸破胶剂的研制

为了尽可能降低羟丙基胍胶压裂液的使用成本,研发新型压裂液添加剂以及开展羟丙基胍胶压裂液的回收利用意义重大。本文采用廉价的原料研制出了一种固体缓释酸型破胶剂,由于其在较高温度下可以缓慢释放出酸性物质,该破胶剂可以在一定条件下替代常规的胶囊破胶剂进行使用。同时由于其非氧化性破胶机理,可以实现羟丙基胍胶的非降解性破胶,在此条件下的返排液经过处理后可以重复使用。这为实现羟丙基胍胶的重复利用提供了可能。     

pH值对羟丙基胍胶压裂液性能的影响

为了弄清压裂液的 pH值在水力压裂施工不同阶段所起的作用, 开展了 pH值对羟丙基胍胶溶胀、 交联、 携砂、 破胶性能的影响研究。结果表明, pH=7～ 10时, 羟丙基胍胶在 20 min内完全溶胀; pH=11～14时, 羟丙基胍胶至少需要 50 min才能完成溶胀。Ostwald-Dewaele方程 能描述冻胶黏度随剪切速率变化关系, pH=7～12时的稠度系数较大, 大于16744 mPa· sn; pH=13～14时的稠度系数明显减小, 小于3130 mPa· sn。静态沉降实验表明, pH=9～12时的静态沉降速度较小, 为 1.31～5.94 mm/h; pH=7、 8、 13时的静态沉降速度较大, 大于 10.64 mm/h; pH=14时, 支撑剂 20 s内完成沉降。破胶实验研究发现, 冻胶在 pH=7～10时的破胶速度大于 pH=1～14时的破胶速度; pH=7～12时, 残渣含量较小, 为 400 mg/L左右。满足各施工阶段的 pH值范围为9～10。图5表2参12     

硼-羟丙基瓜胶交联体系高温压裂液配方的室内研究

介绍了高温硼交联剂和用高温硼交联剂交联羟丙基瓜胶体系的压裂液配方，以及该体系压裂液的室内性能评价。该压裂液具有伤害率低、破胶化水彻底等特点，适用于深层低渗油气藏，可以满足小于150℃油气层压裂施工的需要。     

液体胍胶制备方法及其耐高温体系性能

针对干粉羟丙基胍胶在配液过程中出现的问题,制备以白油、表面润湿剂（甲醇与水）和乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚）为主的液体胍胶增稠剂（LGC）,具有配制简单、分散速度快、溶胀时间短的特点。室温下,在自来水和人工海水中加入1.0%液体胍胶和0.15%甲醛,低速搅拌30 min后的黏度分别为110.11和112.40 mPa·s,与有效物含量相同的干粉羟丙基胍胶基液黏度相近。液体胍胶配制基液受水源pH值和矿化度的影响较小,用海水或矿化水配制可达到淡水配制效果,降低海上施工成本。液体胍胶和干粉胍胶配制的压裂液（羟丙基胍胶含量0.4%）在95oC破胶4 h后,破胶液黏度分别为3.542和2.243 mPa·s,破胶残渣分别为476和432 mg/L,差别较小。1.0%液体胍胶（有效物含量40%）压裂液在120oC下的初始滤失量为1.907′10^-4 m³/m²、滤失系数为0.997′10^-4 m/min^?、平均滤失量为0.366′10^-4 m³/(m³·min）。0.6%干粉羟丙基胍胶经过24 h溶胀后加入自制交联剂CYS-1及其他助剂,在160 oC、170 s^-1下剪切120 min后的黏度约180 mPa·s;CYS-1交联剂与液体胍胶在30 min内完成配制,在160oC、170 s^-1剪切120 min后的黏度约190 mPa·s;在170oC、1000 s^-1高速剪切3 min后,再在170 s^-1下剪切90 min的黏度大于122 mPa·s,实现快速配制、溶胀充分、耐高温耐剪切要求。     

胍胶基压裂体系研究进展及其在长庆油田的应用

综述了近年来油气田开发压裂需要的胍胶系类产品及相应辅助产品的研究进展。详细介绍了长庆化工生产的胍胶制品及其在长庆油田中的应用,特别是新型胍胶压裂液体系的开发。展望了胍胶制品及其压裂液体系的发展方向。