耐高温低伤害压裂液配方优化评价研究

东海低孔渗气田具有埋藏深、温度高、低孔低渗的特征,加之海上压裂施工工艺,要求东海气藏压裂液应具有耐高温、耐剪切、低伤害、高温延迟交联、破胶快及易返排等特性。因此,研究在对稠化剂、交联剂、温度稳定剂以及破胶剂等优选的基础上,通过实验优选出适合此区块的压裂液体系;并对其性能进行评价。研究结果表明,优化后的压裂液耐温耐性能好,适用于160℃的地层,剪切稳定性强,高温延迟交联剂的使用提高了交联性能,施工摩阻低;配伍性强,对储层伤害率低;破胶性能能够满足海上压裂施工的需要。该体系在海上160℃储层压裂施工中得到成功应用,保证了海上压裂施工的顺利进行。     

胍胶压裂液伤害性研究

水力压裂过程中,压裂液的伤害影响着压裂改造的效果。胍胶破胶液中的水不溶物、残渣等固相颗粒不会侵入低渗地层,胍胶对地层的伤害可逆,可通过返排过程渐渐恢复至90%。胍胶对支撑剂导流层的伤害随浓度增加而增加,且几乎不可逆;关键是施工过程中就要降低伤害。对羟丙基胍胶与羧甲基羟丙基胍胶系列配方,以及不同浓度的配方分别对支撑剂导流层伤害分析,胍胶使用量越大、浓度越高、残渣越高对导流能力的伤害越大。在F4区块现场应用证明,降低胍胶压裂液的伤害可大幅提高产能。     

羟丙基胍胶压裂液重复利用技术研究

针对南泥湾采油厂压裂施工后返排液多、处理费用高,研究了羟丙基胍胶压裂液重复利用技术.首先,以羟丙基胍胶为稠化剂,硼砂为交联剂,缓释型SS-1为破胶剂制备可重复利用的压裂液基液.然后在40℃条件下,优化重复利用时破胶液与基液的混合比例,以及向混合液中加入交联剂、破胶剂和交联促进剂的量,满足现场施工60 s内交联、3 h后破胶的要求.通过室内实验确定了重复利用压裂液体系最佳配方:破胶液与基液混合体积比为1∶3,加入交联剂硼砂质量分数0.035%～0.045%,缓释型破胶剂SS-1质量分数0.25%～0.35%,交联促进剂质量分数0.03%～0.06%.性能评价结果表明,该压裂液体系具有良好的流变性和抗剪切性,滤失量小,破胶彻底和残渣低等优良性能,实现了压裂液的重复利用.     

黏弹性表面活性剂压裂液的合成与性能

合成了黏弹性阳离子表面活性剂,以此为主剂配制出不同浓度的黏弹性表面活性剂(VES)压裂液体系,考察其主要性能.结果表明:VES压裂液体系具有很好的低黏度特性、耐剪切性和黏弹性.在室温下,剪切速率180,s-1,黏度均小于20,mPa.s,且不随时间变化;高速剪切(996,s-1)后体系的黏度能得到快速恢复;在应力扫描范围内,弹性模量一直大于黏性模量,属于弹性流体;破胶后黏度小于3,mPa.s,表面张力小于35,mN/m,无残渣,破胶效果好,易返排,对地层伤害小.     

杏子川油田长2、长6储层压裂液配方优化研究

对研究区块现行压裂液配方进行了系统的性能评价,主要存在着压裂液破胶不彻底、返排困难,岩心伤害大等缺点。本文结合储层地质情况,分别优化出了适应于研究区块的长2、长6储层的压裂液配方,并对优化后的体系进行了系统科学的性能评价。优化后的体系,冻胶破胶粘度小于5 mPa·s,表面张力小于28 mN/m,界面张力1 mN/m,岩心伤害率小于30%,属于低伤害压裂液,可以更好的为实际生产服务。     

胍胶压裂液体系在70℃下的破胶与悬砂性能研究

针对70℃储层,采用水溶性较好、残渣含量较少的超级胍胶作为胍胶压裂液的稠化剂,选用交联效果较好的有机硼交联剂以及其他添加剂作为压裂用压裂液体系。压裂液除具备携砂等基本性能外,还具备快速破胶易返排的特点。通过对破胶剂破胶机理的分析,和对压裂液破胶、携砂性能的综合评价,得到最佳破胶剂加量范围,实现压裂作业完成后压裂液快速破胶返排,减少对地层伤害的目的。     

新型超高温压裂液的流变性能

利用羟丙基瓜胶和部分水解聚丙烯酰胺为复合增稠剂,引入具有延缓释放功能有机锆作为交联剂,开发新型超高温水基压裂液,并考察其流变性能。结果表明:引入复合增稠剂和具有延缓释放功能有机锆,能优化压裂液交联网络的结构;引入具有延缓释放功能有机锆使得压裂液在高温剪切过程中产生二次交联,从而极大提高压裂液的温黏性;在恒温200℃和剪切速率170 s-1条件下,连续剪切2 h以上,压裂液的剪切黏度大于80 mPa.s,可满足大庆油田4.7～5.0 km深层致密高温气藏增产改造的需要。     

一种延迟交联的抗高温加重胍胶压裂液的研究

深井储层埋藏深、岩性致密,破裂压力和裂缝延伸压力高,导致压裂施工压力高、难度大,常规压裂液密度低,无法保证施工安全和措施效果。为此,合成了一种有机硼交联剂YGB 1,通过交联时间的测定对交联比和调节剂用量进行优化;并对稠化剂、加重剂和其他添加剂进行了优选,形成了密度为1.35 g/cm³、延迟交联时间在3～17 min内可调、适用于160 ℃储层的加重胍胶压裂液配方。通过耐温耐剪切实验、悬砂实验、降阻实验和破乳实验对压裂液的各项性能进行了测定,结果表明,该加重胍胶压裂液各项性能优异,在160 ℃、170 s^-1下剪切2 h后黏度仍保持在150 mPa·s以上;当混砂比为25%时,使用20～40目的陶粒在90 ℃条件下测试悬砂实验,悬浮0.5 h后,陶粒无沉降;测试管路为6 mm,当排量为3.5 m³/h时,加重压裂液的降阻率为61%;破胶液表面张力为24.8 mN/m,残渣含量为398.2 mg/L;破胶液防膨率为91%。     

低温油气藏胍胶压裂液破胶酶的研制与性能评价

针对低温油气藏胍胶压裂液破胶效率低,返排困难造成储层污染严重的问题,通过发酵学方法利用地衣芽孢杆菌GD-551研制出一种低温油气藏胍胶压裂液专用生物酶破胶剂;测试该生物酶破胶剂的储层适应性,对比不同条件下酶破胶剂与常规(NH4)2 S2 O8破胶剂的破胶性能;通过室内基质岩心与可视化裂缝模型实验对比酶破胶剂与(NH4)...     

一种超长链双子表面活性剂压裂液的性能研究

为了丰富耐高温清洁压裂液体系,本文以来自于植物的芥酸为主要起始原料,嵌入酰胺基团,合成超长链双子表面活性剂(JS)作为稠化剂,并复合NH₄Cl助剂配制清洁压裂液体系。本文考察了JS的表面活性,并对JS/NH₄Cl体系进行配方优化,评价了优化体系的耐温耐剪切性、SEM和cryo-TEM形貌、黏弹性及压裂性能。结果表明：JS的CMC值低,优化的JS/NH₄Cl体系配方为2.0% JS + 1.0% NH₄Cl,该体系耐温耐剪切性良好,可形成三维网状结构,呈现弹性流体性质,与油可自动破胶,能够满足120 °C地层的压裂要求,具有良好的应用前景。     

油层水配制压裂液研究及性能评价

以油层水为基液,羟丙基胍胶为增稠剂,有机硼为交联剂,生物酶为破胶剂,研究出适用于不同温度的低温地层压裂液配方.确定稠化剂羟丙基胍胶的质量分数为0.4%,交联剂质量分数为0.5%.随着地层温度的升高,破胶剂生物酶的加量减少,25℃最佳质量浓度为100 mg/L,温度升至40℃时,生物酶最佳质量浓度仅50 mg/L.40℃条件下,该压裂液体系在170 s-1剪切速率下剪切30 min保留黏度大于50 mPa.s,测得破胶液黏度小于5 mPa.s.破胶液残渣质量浓度为450mg/L,残渣粒径平均值为2.8μm,岩心基质渗透率损害率为22.6%.     

压裂液温度稳定剂的评价方法设计和应用

为考察温度稳定剂对压裂液耐温性能的提升效果,设计从上限温度开始通过数值搜索方法逐步确定最高温度T_(max)(η_0,t_0)计算温度稳定剂对压裂液适用温度的提高值ΔT_(max)(η_0,t_0)的方法;通过实验分析两种压裂液温度稳定剂对有机硼交联羟丙基瓜胶压裂液的作用效果。结果表明:加入0.1%~0.8%的温度稳定剂S-1、S-2分别可以使得压裂液的最高适用温度提高4.5~10℃、6~14℃;所设计的评价方法可以判别不同压裂液温度稳定剂产品的作用效果差异。     

纤维压裂液携砂性能实验评价

 为了研究纤维对纤维加砂压裂的影响,设计了大型可视裂缝模拟系统及相应的实验方案,通过室内实验,研究了纤维加入方式、纤维浓度、温度等对纤维携砂能力的影响。实验结果表明:先加入纤维,再加入交联剂,最后加入支撑剂配置的压裂液携砂能力最好;在一定温度范围内,纤维质量浓度越高,纤维与支撑剂颗粒间摩擦系数越大,形成的网状结构越稳定,纤维的悬砂性越好,但温度大于80℃时,纤维携砂能力变差;增大纤维质量浓度,砂堤形态变平缓,堤峰向裂缝深部推移,支撑剂在裂缝深部的沉降量增加,有利于增加裂缝的有效长度。     

磺酸型表面活性剂压裂液的制备及性能研究

合成了一种阴离子磺酸型表面活性剂,将其与助剂配合使用作为压裂液增稠剂,在中性氯化钠溶液中反应交联,制得一种阴离子清洁压裂液.实验结果表明:体系配比为5%增稠剂+3.5%氯化钠时,性能较好,具有优良的耐温、耐剪切、流变黏弹性及携砂性,破胶彻底易返排,对岩层伤害小等特点,满足了低压、低渗透油气藏压裂液的要求.     

一种水溶性聚合物压裂液体系的研究

以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酸乙酯(EtA)为单体,以具有可逆加成-断链转移双重作用的双硫酯为引发剂,采用乳液聚合法合成了含有亲水段和疏水段的St-MAA-EtA嵌段共聚物增稠剂。考察了影响此嵌段共聚物压裂液性能的各因素。实验结果表明,该嵌段共聚物压裂液具有优良的耐温性能。在90℃,浓度为3%冻胶体系粘度大于450 mPa.s,浓度为1.5%,冻胶体系粘度大于130 mPa.s,能够满足实际生产要求。     

新型清洁压裂液的室内合成及性能研究

合成了烷基酰胺季铵盐类阳离子粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant,简称VES)EA-22,采用控制应变速率流变仪测定了50℃时3%EA-22+2%KCl体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在粘弹性.研究了EA-22作为清洁压裂液增稠剂的流变性能.实验结果表明,EA-22的合成方法具有反应条件缓和、产率较高、副反应少的特点,3%EA-22+2%KCl体系在80 ℃,105 s-1条件下表观粘度达到86 mPa·s,该体系能够满足悬砂性的要求;体系通过盐水饱和的低渗透岩心时滤失速度较低,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排.     

新型清洁压裂液的室内合成及性能研究

合成了烷基酰胺季铵盐类阳离子粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant,简称VES)EA-22,采用控制应变速率流变仪测定了50℃时3%EA-22+2%KCl体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在粘弹性。研究了EA-22作为清洁压裂液增稠剂的流变性能。实验结果表明,EA-22的合成方法具有反应条件缓和、产率较高、副反应少的特点,3%EA-22+2%KCl体系在80℃,105 s-1条件下表观粘度达到86 mPa.s,该体系能够满足悬砂性的要求;体系通过盐水饱和的低渗透岩心时滤失速度较低,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排。     

压裂管柱与压裂液多物理场分析

压裂作业是改进油气层渗透率、提高油气井产量的有效途径之一。压裂管柱在压裂施工中,地层温度及压裂液温度随井深发生线性或非线性变化,压裂液压力也随井深发生非线性变化。本文选取管内流动的压裂液、管外环空静止井液和压裂管柱为研究对象,建立了温度场、流场和应力场耦合分析的多物理场模型。利用ANSYS软件,计算得到1000m压裂管柱以及压裂液在井口处的温度均为20℃,管柱内外壁在井底处的温度分别为36.99℃、50.55℃,压裂液在井底处温度达到35.47℃。仍选取1000m压裂管柱模型,计算得出管柱在多物理场和应力场中,井口和井底处的等效应力相对误差分别为3.73%、5.97%。可见,采用应力场对压裂管柱强度评价影响不大,但对管柱的轴向应力、环向应力有一定的影响。     

压裂液黏度对水力压裂破裂压力及破裂形态的影响

随着非常规油气开发需求的增加,水力压裂技术作为油气增产的关键技术受到广泛关注。根据现场压裂结果显示,压裂液黏度作为易于调整的工程参数会对储层改造效率造成重大影响。为了探究压裂液黏度对水力压裂效率的影响,系统开展了不同压裂液黏度作用下砂岩室内水力压裂试验,揭示了压裂液黏度对水力压裂破裂压力、破坏形态的影响及内在机理。试验结果表明：低黏度压裂液将产生两翼平直窄裂缝,高黏度压裂液将形成单翼宽裂缝或分支裂缝。随着压裂液黏度升高,水力压裂过程中由于滤失产生的孔隙压力减小,破裂压力升高。通过试验结果得到了考虑压裂液黏度的计算式,对水力压裂参数设计具有指导意义。