CO2响应性增强泡沫体系室内试验研究

为解决低渗透油藏CO₂驱气体窜流影响开发效果的问题,以泡沫综合值为评价指标,通过搅拌法优选发泡剂,建立了CO₂响应性增强泡沫体系,配方为0.1%发泡剂AOS+4.0％小分子胺+水。该体系在接触CO₂前黏度与水接近,与CO₂作用后黏度可升高18倍以上。性能评价结果显示:CO₂响应性增强泡沫体系的泡沫综合值可达到常规泡沫体系的11倍以上;具有明显的剪切稀释特性,流变方程符合幂律流体流变模式;比常规泡沫体系具有更强的黏弹性,可以封堵优势渗流通道,抑制非均质低渗透油藏CO₂驱气体窜流,提高低渗透油藏CO₂驱的采收率。研究结果表明,CO₂响应性增强泡沫体系可以解决低渗透油藏CO₂气体窜流问题,提高CO₂驱的开发效果。      

二氧化碳泡沫压裂技术在低渗透低压气藏中的应用

针对低渗透、低压气藏压裂改造中压裂液返排困难的问题,研究了CO₂泡沫压裂技术,分析了CO₂泡沫压裂过程中井筒和储层温度场变化对CO₂液气转化的影响,对提高CO₂泡沫压裂液的流变性、内相恒定与工艺措施等进行了室内研究.现场试验表明,CO₂泡沫压裂技术能减少进入地层的水基压裂液量,提供地层液体返排的能量,达到了压裂液自喷、快速、多排的目的,从而降低了压裂液对储层的二次伤害,提高了低渗透、低压气藏的压裂效果.     

CO2泡沫压裂井筒气-液-固三相流动模型

CO₂泡沫压裂技术具有低伤害、易返排、节约水资源等优点,已被广泛应用于非常规油气开采,但目前CO₂泡沫压裂液井筒流动模型大多只考虑气、液两相,忽略了支撑剂固相对CO₂泡沫压裂液流动性的影响。通过体积平均法将支撑剂固相与CO₂泡沫耦合建立气-液-固三相CO₂泡沫压裂液井筒流动计算模型,并与现场压裂井实测温度数据对比,温度平均误差仅为2.7%,验证了模型的正确性。实例计算表明:支撑剂固相会使CO₂泡沫压裂液井筒压力升高,井筒内温度和压力随支撑剂体积浓度的增加而增大,体积分数从0增加到0.3,井底压力增大9.0 MPa;泡沫质量增加会明显增大井筒内CO₂泡沫压裂液温度;增大质量流量会导致温度和压力降低,质量流量增加10 kg/s,井底压力降低5 MPa、温度降低0.4℃。研究成果可以实现CO₂泡沫压裂井筒气-液-固三相流动温度和压力等参数耦合计算。     

可动凝胶体系渗流流变特性及其表征

通过室内流变实验和渗流流变特性实验,研究了可动凝胶体系的流变特征,分析了可动凝胶体系的损耗模量和储能模量的量值变化关系,阐明了可动凝胶体系的粘弹特性及触变性。根据实验和非牛顿流变学理论,建立了多参数粘弹-触变性本构关系,并在实验和应用中得到验证。模型计算结果与实验数据相吻合,本构方程的稳定性较好。     

页岩储层超临界CO2压裂液滤失规律实验研究

压裂施工过程中,压裂液的滤失量是影响压裂裂缝几何形态和压裂效果的主要因素,但目前中国还没有对页岩储层超临界CO₂压裂液滤失规律实验方面的报道。因此,结合中国典型页岩气储层特征,研究了非线性滤失条件下,不同初始相态的CO₂压裂液在地层岩心中的滤失规律,在此基础上分析了CO₂压裂液滤失规律的主要影响因素,以及不同实验条件下CO₂压裂液的滤失机理。实验结果表明,CO₂压裂液的滤失规律受注入压力、压差、裂缝开启度及压裂液黏度等因素的影响,随着注入压力、压差、裂缝开启度的增大,CO₂压裂液滤失速率增大;不同滤失实验条件下,影响CO₂压裂液滤失规律的主导因素不同,当CO₂压裂液处于超临界状态(7.38 MPa,31.1℃)时,由于黏度较大,超临界CO₂压裂液的滤失系数相对较小。      

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及其乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。结合实验,对其渗流方程计算结果进行了检验。结果表明,用粘弹流体的渗流方程可以较准确地描述三元复合体系的渗流特性。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义     

粘弹性流体偏心环空流动的数值计算

利用共转Maxwell本构模型建立了粘弹流体在内管做轴向运动的偏心环空中定常流动的控制方程，采用控制容积法和ADI方法对流场进行了数值计算，分析了偏心度、内管运动速度、流体的弹性对速度分布及内管所受径向力的影响，得出了聚驱井抽油杆偏磨加重的原因。     

用有限体积法对粘弹性流体的扩张流动进行数值模拟

采用Phan-Thien-Tanner(PTT)本构方程,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性.利用有限体积法对粘弹性聚合物溶液在突扩孔道内的流动特征进行数值模拟;绘制了流函数和速度等值线图、轴向距离与中心线速度图;研究了粘弹性的变化对微观波及效率的影响.数值模拟结果表明,聚合物溶液的粘弹性是影响波及效率的主要因素.凸角处的流动区域随着弹性的增加而不断增大,因此滞留区域不断减小,微观波及效率不断增大;具有粘弹特性的聚合物溶液相比于纯粘性的牛顿流体更利于提高驱油效率.     

CO_2泡沫压裂液的流变特性研究

利用大型多功能泡沫回路(MPFL)装置研究了泡沫压裂液的流动行为特征,获得了不同CO_2泡沫质量压裂液的流变参数,并使用RS75控制应力流变仪研究了CO_2泡沫压裂液的粘弹性能,分析了泡沫质量与表观粘度、粘弹性、微观结构、支撑剂沉降速率的关系。研究结果表明,MPFL是开展泡沫压裂液研究的良好专用装置,FL-36起泡剂具有良好稳泡能力,研究的泡沫压裂液具有低密度、低滤失量、流变性能好、携砂能力强、低伤害等特点。     

水基冻胶压裂液触变性本构方程的研究

本文通过对国内油气田的三种主要水基冻胶压裂液的流变性研究,从触变性结构理论的角度分析并导出其本构方程,还给出了实验验证及确定本构方程中的具体参数。     

CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液研究与试验

目前常用的压裂液存在与非常规油气储层配伍性差、破胶返排困难和容易对储层造成二次伤害等问题,无法满足非常规油气井压裂施工的需求。为此,结合清洁压裂液和泡沫压裂液的特点,研制了新型双子表面活性剂WG-2,形成了一种CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液,并对其综合性能进行了评价。评价结果表明:该压裂液具有较强的泡沫稳定性、良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、破胶性能和低伤害特性。CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液在X-3井进行了现场试验,该井压裂施工过程顺利,压裂后的日产油量是采用羟丙基胍胶压裂液邻井X-4井的2倍多,增产效果显著。室内与现场试验结果表明,该压裂液能够满足非常规油气储层的压裂施工作业,具有良好的推广应用前景。      

抗高温清洁CO2 泡沫压裂液在页岩气储层的应用

为了实现裂缝型、低压、低渗、强水敏、易水锁等特殊油气藏的高效开发,采用研发的多元共聚物、黏度增效剂、调节剂等和CO2 混配,得到一种抗高温清洁CO2 泡沫压裂液（BCF 压裂液）。对压裂液体系进行了综合性能测试,结果表明:BCF 泡沫压裂液抗温能力可达140 ℃,在90 ℃下泡沫液具有优良的携砂性能,其半衰期超过5 h,泡沫液滤失系数与胍胶冻胶相当, 并且压裂液破胶彻底,破胶液残渣含量低至1 mg/L、表面张力在24 mN/m 以下。BCF 压裂液体系在延长油田YY2 页岩气井得到了成功应用,加砂成功率100 %,求产后单井无阻气量达到1.0×105 m3/d,是邻井产量的3 倍。试验表明,该压裂液具有常规CO2 泡沫压裂液不可比拟的优点,对此类特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。     

超临界C02／胍胶泡沫压裂液流变特性研究

泡沫压裂在提高低渗砂岩和碳改盐储层的油气产量方面取得了权其显著的效果,得到了广泛应用。但过去针对C02泡沫压裂液的实验研究大多压力较低,C02处于气体状态,而在实际压裂工艺中对C02泡沫压裂液来说,C02常处于超临界状态。为了更好地预测压裂效果,对处于超临界状态时的C02沫压裂液的流变参数进行研究就显得很有必要。为此,建立了一套大型的高压、高温实验系统,利用管式流变仪来研究实际压裂条件下C02泡沫压裂液的流变特性。结果表明：该压裂液具有剪切稀化性质,可用幂律模型处理;通过数据处理得到了该压裂液在不同压力、温度和泡沫质量下的有效粘度、流变指数和流变系数;并详细研究了压力、温度和泡沫质量对泡沫压裂液有效粘度、流变指数和流变系数的影响。     

CO2泡沫压裂液的研究与应用

泡沫压裂液适用于低压、水敏性储集层。通过室内试验及研究，优选出CO2泡沫压裂液配方，得出对其性能测试的结果：起泡，稳泡能力强，流变性能，携砂能力好，低滤失，破胶快等，岩心实验证实具有低膨胀及低伤害特性，可以满足压裂工艺设计的要求，CO2泡沫压裂施工中，如要提高施工规模，增大砂量及砂液比，使用酸性交联压裂液体系可确保施工的顺利进行。在长庆油田等现场实施的CO2泡沫压裂液增产效果良好。     

泡沫压裂设计中的敏感性分析

利用给出的泡沫压裂设计程序对影响泡沫压裂的主要参数进行了敏感性分析，着重讨论了泡沫压裂液的干度，气体密度，气体在裂缝中的膨胀体积，油层温度以及作为泡沫压裂液内相的砂子对泡沫压裂的影响。在泡沫压裂敏感性分析的基础上，得出了一些适用于泡沫压裂的规律，这些规律与适用于常规非泡沫压裂的规律是不同的。     

CO2泡沫压裂在煤层气井中的适应性

CO2泡沫压裂液由于对储层伤害小、返排能力强、滤失量小和携砂能力强等特点,在油气田,特别在低压、水敏性储层中得到应用.CO2泡沫压裂液与常规水基压裂液最大的差异是交联环境的不同.常规水基压裂液是在碱性环境下交联、酸性环境下破胶,而CO2泡沫压裂液则要求在酸性环境下交联.为使稠化剂在酸性条件下能形成良好的冻胶,开发研制出了AC-8酸性交联剂,并通过室内研究,形成了CO2泡沫压裂的配套技术.现场应用表明,CO2泡沫压裂液是一种优质低伤害压裂液体系,该体系粘度高,滤失量低,能够清洁裂缝,对地层损害小,易返排,能够满足煤层气井的压裂施工.     

泡沫压裂液研究进展

针对泡沫压裂液在国内外的研究历程,分别将国外和国内泡沫压裂液的研究进展总结为水基泡沫压裂液、植物胶泡沫压裂液、交联泡沫压裂液、高稳泡性泡沫压裂液4个发展阶段和非交联泡沫压裂液研究、酸性交联CO2泡沫压裂液研究与应用、有机硼（碱性）交联N2泡沫压裂液研究与应用3个方面,指出泡沫压裂液的泡沫质量、温度、压力、剪切速率等因素对泡沫压裂液流变性、摩阻、气泡稳定性等影响机理复杂,在认识上还存在着争议与分歧,提出解决CO2泡沫压裂液的腐蚀性、开发出酸性交联稠化剂及多样性酸性交联剂和进一步提高泡沫压裂液耐温抗剪切性及内相气泡的稳定性而增强泡沫压裂液的携砂能力是泡沫压裂液研究发展的主要方向。     

二氧化碳泡沫压裂液性能研究

对低压、低渗、水敏地层采用CO2泡沫压裂技术,起到增产增注效果。泡沫压裂由于具有地层伤害小、返排迅速、滤失低、粘度高、摩阻低以及携砂能力强等优点,因而在以上储层的改造中得到了广泛应用。研究了影响CO2泡沫压裂液性能的主要因素,如泡沫质量、温度、压力、稠化剂、酸性交联剂,并对CO2泡沫压裂液性能进行了评价。