纳米材料在石油工业中的应用展望

简要阐述了纳米材料的性质，重点综述和展望了纳米材料在油田开发方面、石油化工催化剂方面、润滑油添加剂方面及环境保护与治理方面的应用前景。     

新型CO2清洁泡沫压裂液性能研究

筛选了与CO2配伍的新型GRF清洁压裂液,采用大型泡沫循环回路,测试了GRF-CO2清洁泡沫压裂液的动态流变特性、携砂性能,同时评价了泡沫压裂液体系的静态破胶性能、助排性能和岩心伤害特性。结果表明,GRF-CO2清洁泡沫压裂液体系易破胶,破胶后无残渣,表/界面张力低,对岩心基质渗透率伤害低,当CO2泡沫质量达到55%~75%时,清洁泡沫压裂液体系流变性能好、动态携砂能力强,能够满足现场泡沫压裂施工的要求。     

延长油田深层压裂用破乳助排剂的研究

压裂是油气井增产、水井增注、提高油气井产能的一项重要措施,在压裂作业中,破乳助排是影响增产效果的重要因素。本文通过石英砂吸附模仿地层吸附的方法筛选表面活性剂种类,挑选出与石英砂吸附量小的表面活性剂进行复配得到助排剂,再在助排剂中加入合适的破乳剂,得到新的破乳助排剂配方。结果表明,当使用浓度0.005%的SR18Y和0.05%的APG1214复配时表/面张力低,助排率为83.9%;破乳助排剂的加量超过0.3%时,表面张力降低至23.5 mN/m、界面张力降低至0.5 mN/m以下;在40℃的实验温度下,经过120 min,脱水率迭90%;注入量为2.0 PV时,岩心伤害率为13.06%。     

疏水缔合聚合物溶液黏度的影响因素研究

研究了疏水缔合聚合物GRF-1加量、放置时间、溶液pH值、温度、盐加量、表面活性剂、过氧化物对聚合物水溶液黏度的影响。结果表明,随着GRF-1浓度的增大,水溶液黏度增加;并随着水溶液静置时间的延长,溶液黏度逐渐上升,静置4 h后的黏度基本稳定。在30℃下静置4 h,pH=7.50时的GRF-1水溶液的黏度最大。温度升高,溶液黏度逐渐降低。二价无机盐对溶液黏度的影响显著大于一价盐。阳离子、非离子和两性表面活性剂使水溶液黏度迅速降低,而阴离子表面活性剂可提高溶液黏度,阴离子表面活性剂加量为0.35%时的溶液黏度值最大,为310 mPa.s。过硫酸铵（APS）可显著降低水溶液黏度。剪切60 min时,聚合物溶液中加入0、0.01%APS后的黏度分别为50、10 mPa.s,降低80%。GRF-1水溶液具有明显的剪切变稀性,但剪切后的溶液黏度恢复率为94.7%。图7参10     

鄂尔多斯盆地延长组页岩气井壁稳定钻井液

针对鄂尔多斯盆地延长组页岩气水平井钻井过程中存在的裸眼井壁失稳问题,对该组地层进行理化性能分析,明确了导致页岩井壁失稳的主要因素,即钻井液滤液沿地层微裂缝进入地层引起伊蒙混层膨胀,岩石强度降低,为此提出了采用油包水乳化钻井液的技术对策。在此基础上,通过室内实验优选了一套页岩水平井油包水乳化钻井液。室内性能评价实验表明：该体系可加重至1.60 g/cm3,破乳电压高于800 V,抗温120℃,封堵突破压力为7.28 MPa,浸泡后对页岩强度影响较小,能够有效抑制页岩膨胀和封堵裂缝性地层,对于解决该区页岩气钻井过程中的井壁失稳问题具有指导意义。     

一种新型酸性交联CO_2泡沫压裂液研制及应用

针对延长气田低渗透储层,通过制备交联剂、起泡剂、助排剂,筛选黏土稳定剂等酸性压裂液添加剂,研制出了一种以CMHPG作为稠化剂的酸性交联CO2泡沫压裂液,并对压裂液的相关性能进行了评价。实验结果表明,压裂液的泡沫质量为79.59%,半衰期为110 min;压裂液破胶液的黏度为1.19 mPa·s,残渣含量为273 mg/L,防膨率为90.61%,表面张力为24.51 mN/m,在80℃下滤失速率为9.8×10-4 m/min1/2,对储层的伤害率小于19.79%。该压裂液泡沫质量高,破胶彻底,残渣较低,防膨效果显著,对储层伤害小,现场应用携砂性能好,增产效果明显。     

陆相页岩气储层裂缝支撑剂铺置规律研究

为了认识陆相页岩气储层裂缝中支撑剂的铺置规律,采用可视裂缝模拟系统开展支撑剂沉降铺置实验,模拟了不同压裂液黏度、排量、砂比、支撑剂粒径和支撑剂密度条件下支撑剂运移沉降的过程,同时采用PIV粒子测速技术绘制了砂堤入口处与前缘处的速度场,进一步分析了支撑剂铺置过程中颗粒的运动特征。研究结果表明,支撑剂在人工裂缝中的铺置分为四个阶段:早期阶段、中前期阶段、中后期阶段和平衡状态阶段。裂缝入口处:悬浮颗粒的速度方向近似水平向前,砂堤表面颗粒速度沿着坡面向上,支撑剂的推进主要依靠液体黏滞力的携带作用;排量增大,流场出现明显的扰动现象,排量越大,扰动程度越大。砂堤前缘处:坡顶处流场存在明显的涡流现象;液体黏度增加,涡流强度减弱,黏滞力增加,颗粒在液体冲击和携带作用下,铺置更远的距离;排量增加,整个前缘区域出现更大的旋涡,涡流作用更加强烈,此时液体的冲击作用使得支撑剂铺置效果更好;砂比增加,旋涡数量增加,强度增强,波及范围增大,支撑剂运移到裂缝更远端。滑溜水中支撑剂粒径越小、密度越大,砂堤越均匀,但要达到铺置效果,需要携砂液的作用。      

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在对MDEA溶液中各种杂质组分的分析基础上，通过发泡实验考察了操作条件及各种杂质组分对溶液发泡性能的影响。随着MDEA浓度、MDEA溶液温度的逐渐降低，发泡高度及消泡时间逐渐增大；另外随着通气流率和溶液中CO₂负荷的增大，MDEA溶液发泡高度及消泡时间也逐渐增大。考察了NaCl、CaCl₂、FeSO₄无机盐对MDEA溶液发泡性能的影响。MDEA溶液中有机杂质甲醇、三甘醇、重烃对MDEA溶液则具有一定的消泡作用，而气井缓蚀剂无疑是强的发泡剂。残液的加入使纯净的MDEA溶液发泡性能大幅度地增加，验证了MDEA溶液受到了污染是造成溶液发泡的主要原因。最后对MDEA溶液发泡提出了相应的处理措施和建议。     

固体草酸双层微胶囊化制备方法及性能评价

针对氯化铵/亚硝酸盐化学生热压裂液破胶体系存在的羟丙基瓜尔胶用量大、粘度难提高(一般为100mPa·s)、应用范围窄、压裂成本过大的问题,提出采用化学物理方法--油相相分离法将草酸微胶囊化.通过微胶囊制备实验,确定乙基纤维素作第一层囊壁,芯材比为10:2,石蜡作第二层囊壁,芯材比为5:2.缓释实验结果表明,微胶囊具有较高的产率,按上述条件制成的微胶囊具有很好的缓释性能,pH值为8左右的水溶液在3 h以后pH值才下降为7.5,对压裂液粘度不会造成很大的影响,很好地解决了氯化铵/亚硝酸盐化学生热压裂液破胶体系存在的问题.     

新型油基钻井液堵漏剂性能

页岩地层裂缝发育,易膨胀破碎,在钻井过程中极易发生裂缝性井漏等井下复杂事故,且多采用油基钻井液,其价格昂贵,若发生漏失,将造成重大经济损失。研制了一种具有疏松多孔内部微观结构的亲油型高分子树脂类油基钻井液封堵材料YDLJ-1。经实验证明,YDLJ-1具有良好的韧性与可变形性,能够保证注入地下时在地层裂缝中变形充填裂缝;具有良好的吸油膨胀性,5 h最大吸油膨胀量可以达到其干重的5倍;抗温达150℃,在150℃老化30 d仍然具有较高的抗压强度和变形特性;抗压强度是其他同类产品的20倍,正向封堵突破压力大于15 MPa,反向突破压力为0.9 MPa,能够满足防漏堵漏的要求。YDLJ-1在延长油田云页平1-1井石千峰组下部地层进行了试验,YDLJ-1用量2 t,钻井液漏失量比邻井减少30 m3,缩短堵漏时间2 d,其堵漏效果良好。