压裂液用黏土防膨剂的合成与防膨效果

黏土防膨剂是压裂液体系中不可缺少的核心添加剂,能有效抑制黏土膨胀、防止微粒运移、增加地层渗透率。以浓盐酸、三甲胺为主原料,合成三甲胺盐酸盐,并在弱碱性条件下滴加环氧氯丙烷生成有机阳离子聚合物,最后在60℃下与无机盐氯化铵反应,得到淡黄色的黏土防膨剂。通过红外光谱、热重/差热分析、X射线衍射分析对其结构进行表征,考察了反应原料、防膨剂加量对防膨效果的影响。结果表明,随有机阳离子聚合物加量增大,防膨率提高,有机阳离子聚合物加量以0.9%为宜。有机阳离子聚合物加量相同时,随环氧氯丙烷与三甲胺盐酸盐质量比的增大,防膨率增加;当二者的质量比为2:1时,加量为0.35%、0.6%、0.9%聚合物的防膨率分别为85.87%、87.07%、89.58%,防膨效果较好。当黏土防膨剂加量为0.4%时,防膨率达90%以上;加量增至0.8%时,防膨率达94.1%,防膨效果良好。     

小分子耐高温黏土稳定剂的制备与性能评价*

针对无机盐类黏土稳定剂耐水洗效果差、聚合物类高分子黏土稳定剂易吸附阻塞孔道且耐温性能差等问 题,采用三甲胺与γ-氯丙基三乙氧基硅烷制备小分子耐高温黏土稳定剂（ZWS-1）。评价了ZWS-1的防膨性能和 耐温性能,考察了其与KCl的复配性能,并对其防膨机理进行了分析。结果表明,ZWS-1的最佳制备条件如下： 反应物料硅烷与三甲胺物质的量比为1∶1.1、合成温度为90 ℃、反应时间为40 h、碘化钾用量为5%。ZWS-1的耐 温性较好,最佳加量为1.5%。KCl可提高ZWS-1溶液的防膨率与耐水洗率。在150 ℃下,配方为1.5% ZWS-1+ 4% KCl的复配体系的黏土防膨率为98.3%、耐水洗率为91.4%。ZWS-1可以将黏土团聚为颗粒,增加黏土的稳定 性;ZWS-1与黏土矿物表面的羟基发生脱水缩合反应,与黏土表面形成化学键起到了稳定黏土的作用。     

耐冲刷、长效聚季铵型阳离子粘土稳定剂的研制

以环氧氯丙烷、二甲胺为原料,采用亚硫酸氢钠、过硫酸铵引发体系,反应温度为65℃,反应时间为5h,聚合合成聚季铵型阳离子黏土稳定剂。通过静态膨胀实验、岩屑回收率实验、膨润土防膨稳定性、配伍性评价了的性能并对其作用机理进行了研究,结果表明1%的粘土稳定剂溶液离心法测得防膨率大于88%,与地层水配伍性好,具有耐冲刷、长效的优点。与KCl复配既可以达到较好的防膨效果又可以节约经济成本。     

稠油油藏用防膨抑砂剂的研制与性能研究

防膨抑砂剂是用来防止储层黏土膨胀及抑制地层砂分散、运移的稠油油藏用核心添加剂。以丙烯酰胺、三甲基烯丙基氯化铵为原料,70℃下反应4 h,得到防膨抑砂剂产品。通过红外光谱、热重/差热分析对其结构进行表征,考察了反应原料、防膨抑砂剂加量对防膨效果、抑砂效果的影响。结果表明,随丙烯酰胺与三甲基烯丙基氯化铵质量比的减少,防膨率增加,当丙烯酰胺与三甲基烯丙基氯化铵质量比为7:3时,加量为0.5%的防膨抑砂剂产品防膨率为94.90%,冲出地层砂的砂粒运移程度为未处理前的4.04%。而随防膨抑砂剂加量的增大,防膨率提高,防膨抑砂剂加量以0.5%为宜。由岩心伤害性能评价结果,在30℃、120℃温度下,防膨抑砂剂对岩心渗透率伤害率较小,均小于10%。     

柠檬酸羟基铝防膨剂的制备及其性能评价

以柠檬酸、Al Cl36H2O、丙三醇和Na OH为原料,采用先络合后中和的方法制备了柠檬酸羟基铝防膨剂(THL-1),分析了防膨机理。THL-1中含有大量的多核羟桥铝离子,多核羟桥铝离子带有大量正电荷,对钠基膨润土表面的负电荷具有较强的吸附作用。考察了在无Al(OH)3沉淀生成的条件下,柠檬酸与Al Cl36H2O的配比关系,研究了Al Cl36H2O含量及p H对防膨率的影响,考察了THL-1的防膨效果、耐水冲洗性能及其与压裂液的配伍性等。实验结果表明,当Al Cl36H2O含量大于17.5%(w)时,THL-1对钠基膨润土的防膨率大于90%,且趋于平缓。THL-1的防膨率与KCl相当,达93.6%,但耐水洗性能比KCl好,具有长期稳定钠基膨润土的作用;与TDC-15等阳离子聚合物型黏土稳定剂相比,THL-1具有防膨速率快、防膨率高、防后水质清等优点,且与压裂液具有良好的配伍性。     

彩133井区西山窑组油藏储层敏感性特征及注水防膨评价

通过对彩133井区西山窑组储层敏感性实验、注入水与地层水配伍性评价、储层注人水储层伤害评价、防膨稳定剂效果评价的研究发现,该井区储层具有强水敏特征,其临界矿化度为12447.46mg/L;注入水与地层水配伍性良好;当注入达30倍孔隙体积倍数时,储层注入水伤害模拟评价其渗透率损失率平均为41.6%;0.3%的彩-12#防膨稳定剂对储层具较好的防膨稳定效果.     

耐高温黏土防膨剂制备与基本性能

黏土防膨剂是压裂液体系中不可缺少的核心添加剂,其作用是能够有效抑制黏土膨胀、增加地层渗透率、提高原油采出率、防止黏土微粒运移,因此具有广阔的应用前景。研究以浓盐酸、三甲胺为主原料,合成了有机铵盐正离子,并加入长链脂肪酸酯,在一定温度下复合无机盐氯化钾,制备出黏土防膨材料。通过红外光谱、热重/差热分析、X射线衍射等对其结构进行表征,并对黏土防膨材料的基本性能进行了研究。结果表明,当浓盐酸与三甲胺的质量比较大时,产品防膨效果较好,且具有很好的耐高温性。将防膨材料以25%的质量分数配制成防膨剂,当防膨剂质量分数为2%时,防膨率达94.6%,该产品具有良好的防膨效果。     

低聚季铵盐型黏土稳定剂的合成与性能评价量

实验以1,2-二溴乙烷(EDB)和N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)为原料合成了一种水溶性低聚季铵盐型黏土稳定剂。最佳合成工艺条件为:反应温度70℃,反应时间8h,n(EDB)∶n(TMEDA)=1∶1,收率77.1%。研究表明,在黏土稳定剂质量分数为1%时,防膨率可达到89.8%;在质量分数1.5%时,缩膨率最高可达50.3%;而产物在持久防膨性能方面相对于无机黏土稳定剂表现出明显的优势。     

低聚季铵盐型粘土稳定剂的合成与性能评价

以1,2—二溴乙烷(EDB)和N,N,N’,N’—四甲基乙二胺(TMEDA)为原料,在室内合成了一种水溶性低聚季铵盐型粘土稳定剂。研究表明,最佳合成工艺条件为:在反应温度为70℃,反应时间为8h的条件下EDB和TMEDA按摩尔比为1:1反应后重结晶后产率达77.1%;实验表明,在质量分数为1%时,防膨率可达到89.8%,在缩膨方面也有极好效果,最高可达50.3%;而产品在持久防膨性能方面相对于无机粘土稳定剂体现出明显的优势。     

高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究

基于某油田配液污水,开展了高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究,用于解决黏土含量高、强水敏、弱胶结、易松散储层与压裂液体系接触后水化膨胀甚至岩石骨架垮塌堵塞压裂裂缝及基质孔隙、喉道等问题。实验结果表明,以KY-2为抗盐减阻剂、FP-3为有机胺复合防膨剂、ZP-2为助排剂,采用矿化度为15 548.96 mg/L的配液污水配制0.05%KY-2+0.4%FP-3+0.1%ZP-2高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系,其防膨率(96.2%)可与4%KCl相当,防膨效果好;清水冲洗10次后,防膨率仍有89.87%,长效防膨效果好;同时,在该配液污水条件下,减阻率达78.45%,降阻效果好。通过现场试验效果验证,该体系改善了强水敏储层KCl用量大,成本高,无法使用免混配工艺以及由于高矿化度导致减阻率下降的问题。