页岩油储层改造用压裂液体系的研究及应用

根据江汉油田页岩油藏具有低~中孔隙度、低一特低渗透率、地质构造复杂、敏感性强等非常规油藏的特征,室内研制了羧甲基羟丙基胍胶低伤害压裂液体系,评价了羧甲基羟丙基胍胶压裂液的溶胀性能、耐温抗剪切性能、破胶性能和对储层的伤害性能,以及无机盐离子对基液黏度的影响。实验结果表明,该压裂液的使用浓度为胍胶压裂液使用浓度的1/2时即可满足压裂施工的携砂要求,并且破胶后残渣含量低,降低了对储层的伤害,在潜页X井大规模压裂施工中应用成功。     

速溶胍胶压裂液体系性能评价

本文对速溶胍胶压裂液体系进行了流变性能、破胶性能、残渣含量的评价。实验结果表明,速溶胍胶压裂液体系溶胀速度快,对地层伤害小,在大规模的压裂施工过程中具有广阔的应用前景。     

快速水合胍胶压裂液的研究与应用

为满足水平井体积压裂技术中连续混配作业要求,并缓解常规羟丙基胍胶原料供给压力,开展快速水合胍胶压裂液体系的研究。探索对胍胶原粉进行细度分级和表面处理,使其能够快速分散水合,替代常规羟丙基胍胶,为水平井体积压裂的压裂液体系提供一种新的路径。本文优选配套杀菌剂,压裂液基液72 h稳定性提高70%;制备配套交联剂,有效降低稠化剂浓度,解决基液黏度高、冻胶交联速度快、残渣含量高等问题,改善混砂状态、施工摩阻和储层伤害。研究结果表明,快速水合胍胶压裂液的3 min溶胀率大于90%,72 h基液黏度保持率85%以上,交联时间30～180s,在120 ℃、170 s~(-1)剪切1h后的黏度达200 mPa·s,破胶后残渣含量小于400 mg·L~(-1),可适用于30～120 ℃储层的压裂作业。已在新疆油田开展5口水平井连续混配现场试验,施工及生产效果良好。     

金秋区块气田水回注增注措施

研制了一套适合川渝地区使用的酶破胶羟丙基胍胶压裂液体系,该酶破胶剂对压裂液稠化剂具有很好的专一破胶性能,与压裂液各种添加剂有良好的配伍性能。与常规破胶剂相比,酶破胶剂破胶更彻底,破胶液黏度小,残渣含量少,对支撑裂缝导流能力伤害小。在合川001-25井组3口井的现场应用表明,该酶破胶压裂液体系能够完全满足现场加砂压裂施工要求,返排液残渣含量明显低于常规破胶剂体系,且使用酶破胶剂的2口井压后增产效果较使用常规破胶剂的更好。     

硼修饰纳米二氧化硅交联剂研发及性能评价

针对目前常规有机硼、无机硼交联的瓜胶压裂液普遍存在羟丙基瓜胶用量大、残渣含量高等的问题,笔者先将硅酸钠水解制得纳米二氧化硅,然后将制得的纳米二氧化硅与γ-氨丙基三甲氧基硅烷反应得到表面修饰纳米二氧化硅,再与硼酸进行反应,最后制得可交联的硼修饰纳米二氧化硅交联剂,该交联剂粒径主要分别在7～11 nm,可有效降低瓜胶用量及残渣含量。研究了该交联剂交联的羟丙基瓜胶压裂液,室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好:在温度分别为50℃、120℃,剪切速率170 s-1下连续剪切120 min,最终黏度均大于50 mPa·s;50℃下破胶60 min,破胶液黏度小于5mPa·s;表面张力22.77 mN/m;防膨率89.6%;残渣含量145 mg/L;岩心基质渗透率损害率为9.82%～14.86%,压裂液各项性能良好,羟丙基瓜胶浓度降低20%,残渣含量降低25%,满足现场施工要求。      

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。     

快速水合瓜胶压裂液的研究与应用

为满足水平井体积压裂技术中连续混配作业要求,并缓解常规羟丙基瓜胶原料供给压力,开展快速水合瓜胶压裂液体系的研究。探索对瓜胶原粉进行细度分级和表面处理,使其能够快速分散水合,替代常规羟丙基瓜胶,为水平井体积压裂的压裂液体系提供一种新的路径。本文优选配套杀菌剂,压裂液基液72 h稳定性提高70%;制备配套交联剂,有效降低稠化剂浓度,解决基液黏度高、冻胶交联速度快、残渣含量高等问题,改善混砂状态、施工摩阻和储层伤害。研究结果表明,快速水合瓜胶压裂液的3 min溶胀率大于90%,72 h基液黏度保持率在85%以上,交联时间30～180 s,在120℃、170 s-1剪切1 h后的黏度达200 mPa · s,破胶后残渣含量小于400 mg · L-1,可适用于30～120℃储层的压裂作业。已在新疆油田开展5口水平井连续混配现场试验,施工及生产效果良好。      

超低浓度HPG在延长致密油藏的研究与应用

为了降低延长致密油藏压裂施工成本,针对致密油藏低孔、低渗、低压力等特点,室内从降低压裂液残渣和地层伤害的角度出发,通过系统评价开发出一套超低浓度胍胶压裂液体系。结果表明:该体系具有良好的耐温抗剪切性能、破胶性能,破胶液表面张力为24.51 mN/m,界面张力为0.784 mN/m,压裂液残渣含量为193 mg/L,岩心伤害率平均为21.21%。该体系在延长深层油藏进行了现场试验的4口井/5井层,试验井试油累计产油量比邻井提高29.04%,增产效果显著。超低浓度胍胶压裂液技术开发有效降低施工成本。     

建南致密砂岩气藏压裂液伤害主控因素

实验测定了建南致密砂岩油气藏羧甲基羟丙基瓜胶压裂液、低聚物压裂液和羟丙基瓜胶压裂液3种压裂液破胶后的黏度、表面张力及残渣含量,发现3种压裂液破胶后的性能参数存在一定的差异。通过测试不同压裂液体系对岩心的总伤害率和基质伤害率并计算出了水锁伤害率,发现岩心的水锁伤害率（65%~80%）远大于基质伤害率（5%~15%）,水锁伤害才是降低储层渗透率的主要伤害来源;且岩心基质伤害率和水锁伤害率不仅与压裂液的性能参数有一定的关系,还与岩心渗透率和岩性存在一定的关系。通过分解实验法逐步分析测定了这些因素对压裂液伤害的影响后得出,压裂液的残渣含量是影响基质伤害的主控因素;岩心渗透率是影响水锁伤害的主控因素。通过解水锁实验发现,严重水锁的岩心通过相应的解水锁措施后,岩心渗透率恢复值高达70以上,说明通过相应措施确实能减小水锁伤害。      

长庆油气田连续混配压裂液

长庆油气田连续混配压裂液中使用的增稠剂为羟丙基瓜尔胶改性产物CJ2-8,与羟丙基瓜尔胶相比,其水不溶物含量低(3.5%～5.5%),胶液黏度相近,溶解较快.在10℃、0℃水中高速搅拌15秒后分别放置3、30分钟,溶解率(以黏度计算)即超过80%.表观黏度～时间曲线(60℃)表明,连续混配时只要CJ2-8的溶解率达到80%(现场要求达到85%),压裂液即可满足施工要求.与低浓度(0.30%～0.36%)HPG压裂液相比,0.30%连续混配压裂液破胶性能良好,破胶残渣较低,对储层岩心的伤害率及其他性能相当.在连续混配车上以3 m3/min的排量在19℃水中配制28.4 m3CJ2-8溶液,搅拌混合4分2秒后定时取样,溶解率均超过90%.2005年在长庆油气田15井次压裂中试用连续混配压裂,配液总量超过2000 m3,出口溶解率超过88%,2006年起在西峰、姬塬、苏里格等油气田推广应用.     

醇基压裂液的研究与应用

以低分子醇类配制的醇基压裂液,应用于低渗透致密气藏可促进返排,有效解除水锁,增加气井产量。分析了低分子醇类对羟丙基胍胶分子(HPG)溶胀及交联的影响机理,研制了专用增溶剂和交联促进剂,实现了HPG配制醇基压裂液,醇含量可达20%(w),性能优良。该体系在JN气田致密砂岩储层成功应用,效果明显优于同类储层邻井。     

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。     

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。     

海水基速溶低摩阻胍胶压裂液的研究

海上油田压裂采用海水配制压裂液成为降本增效的有效技术手段,但海水水质具有硬度高、矿化度高等问题。针对此问题,笔者将胍胶原粉分子重建物理改性,并经羟丙基化学改性,取代度0.45的两次改性胍胶在海水环境中3 min增黏速率达90%,相比普通同取代度的羟丙基胍胶,分子重建羟丙基胍胶在海水中增黏速度明显提升。交联剂通过对比,优选树状大分子有机硼交联剂,由于硼原子在交联过程中扩散速率降低,在应用阻垢剂基础上交联胍胶过程中可实现延迟交联,形成的冻胶微观网格尺寸平均40～55 nm,比小分子络合硼交联冻胶网格尺寸大,有效延迟交联速度,降低压裂摩阻。由分子重建羟丙基胍胶、树状大分子有机硼交联剂制备的海水基压裂液经在120℃剪切,2 h的流变性能为200 mPa·s,大于行业标准,降阻率可达80%,黏弹性能高于一般小分子络合硼交联胍胶。      

新型改性羟丙基瓜胶及其在超高温压裂液中的应用

为提高稠化剂的抗温性,以羟丙基瓜胶、2-吡咯烷酮和（2-氯乙基）三甲基氯化铵为原料,合成了新型改性羟丙基瓜胶稠化剂。采用TGA进行了抗温性能评价,研究了稠化剂的交联条件以及压裂液的耐温耐剪切性能、破胶性能、残渣含量和岩心伤害评价等。结果表明,羟丙基瓜胶通过引入刚性基团改性后,热降解温度提高到了220℃,在0.6%的加量下增黏效果好。压裂液体系优选配方为:0.6%改性羟丙基瓜胶+0.5%高温防膨剂BZGCY-C-FP+0.5%高温助排剂BZGCYC-ZP+0.1%温度稳定剂BZGCY-Y-WD+0.2%碳酸钠+清水+有机硼锆交联剂BH-GWJL （交联比为100:0.4）,在200℃、170 s-1下剪切120 min后黏度保持在60 mPa·s以上,提高了稳定性。现场应用效果表明,该体系能够满足高温井施工要求。      

一种低浓度瓜胶压裂液用pH值调节剂

针对常规的羟丙基瓜胶和有机硼交联剂压裂液体系瓜胶使用量大、残渣多、成本高等问题,通过研究新型交联增效剂,改变交联环境,使有机硼交联剂在胶体体系内可以不断提供交联所需的B（OH）₄-,保证常规羟丙基瓜胶在极限的低浓度下发挥出最高的成胶性能,从而达到降低瓜胶压裂液稠化剂用量、减少压裂液残渣对地层的伤害目的,形成了一系列在45～120℃下,能有效降低瓜胶用量的低浓度压裂液体系。与常规体系相比,羟丙基瓜胶的使用量下降20%～35%,体系的残渣量减少25%～30%,但体系的耐温性能、耐剪切性能,携砂能力不变,可充分保障施工要求,降低了压裂液体系对地层的伤害,也缩短了配液时间和施工成本。      

延长气田压裂液体系室内评价研究

延长气田位于鄂尔多斯盆地中部,经勘探在上古生界砂岩地层发现了四套储层,通过评价均属于低渗透气藏,主要表现为储层物性差,平均渗透率(0.2~1.0)×10-3μm2、孔隙度(4.8%~7.5%),地层压力系数低,平均为0.852,基本无自然产能。因此,加砂压裂技术是气田勘探开发的关键技术之一。文章对现用羟丙基胍尔胶压裂液体系的添加剂性能及压裂液整体性能进行了评价,该体系能够达到行业标准的要求。