单相微乳凝胶压裂液体系的制备与性能

实验结果表明:在常规凝胶(胍尔胶)压裂液体系中添加质量分数为3.8%～16.7%的单相微乳液,40～100℃下可快速形成单相微乳凝胶压裂液体系.单相微乳凝胶压裂液体系的破胶时间可控制在60～120 min,且单相微乳的加入对破胶后体系的黏度没有影响.单相微乳凝胶压裂液体系与常规凝胶压裂液体系相比,破胶前,黏度要高10%,滤失量低50%,摩阻要低8%～10%.破胶后,单相微乳凝胶压裂液体系呈微乳特性,表面张力约为常规凝胶压裂液的一半,且悬浮残渣能力强,返排压力低.经单相微乳凝胶压裂液体系处理后的岩心渗透率恢复值高30%,裂缝导流段渗透率恢复率高30%～40%.因此,单相微乳凝胶压裂液体系具有高黏度、低滤失量、低摩阻、良好的破胶性能和较强的悬浮残渣能力等独特性能,使其在压裂后返排能力强,残渣滞留量少,对储层伤害低,岩心和裂缝导流段的渗透率恢复值高.     

酸性清洁压裂液体系性能研究及现场应用

为了适应CO_2泡沫压裂施工要求,通过芥酸酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺盐胶束与高分子量聚氧化乙烯(PEO)共混,制得一种耐酸性表面活性剂/聚合物清洁压裂液;并对压裂液的相关性能进行了系统评价。实验结果表明:在80℃、90 min剪切作用后,压裂液黏度依然维持90 m Pa·s左右;储能模量G'为7 Pa,耗能模量G″为1 Pa,压裂液具有较好的黏弹性;压裂液在矿化度1 000~8 000 mg·L~(-1)均可满足悬砂要求;破胶液黏度低于5m Pa·s,残渣含量为50 mg·L~(-1),破胶液表面张力为23.88 m N·m~(-1),界面张力为0.024 6 mN·m~(-1),破胶残渣粒径平均值为40 nm;岩心伤害率在11%以下,压裂液对支撑剂短期导流能力的伤害率在15%以下,可满足压裂施工要求。现场试验结果表明:该压裂液携砂性能好,泡沫质量高,增产效果明显,适合CO_2泡沫压裂施工。     

鄂尔多斯盆地低渗透岩心水测渗透率和气测渗透率关系研究

为研究鄂尔多斯盆地延长组低渗透储层的渗流特征并探讨其分类标准,对岩心气测渗透率(Kg)和水测渗透率(Kw)进行了测定分析。研究结果表明,Kg与Kw线性相关性良好,随Kg增大Kw也在增大,但不同Kg区间Kw增大幅度差异明显,总体表现为Kg<0.5×10~(-3)μm~2、0.5×10~(-3)μm~20.8×10~(-3)μm~2三段式,Kw与Kg拟合直线段的斜率依次为0.0961、1.2993、0.2103,Kg/Kw平均值依次为19.27、3.97、3.22,(Kg-Kw)/Kg的变化范围依次为95.71%~92.12%、81.42%~66.08%、71.13%~65.54%。鉴于Kw随Kg的变化规律,建议取气测渗透率0.5×10~(-3)μm~2和0.8×10~(-3)μm~2分别作为致密储层、超低渗储层的上限,进一步精细划分低渗透储层。     

生物酶SUN-1/过硫酸铵对羟丙基瓜胶压裂液破胶和降解作用

针对延长低渗、低压和低温油藏压裂过程中压裂液破胶慢以及破胶液残渣大对储层造成的伤害,以生物酶SUN-1/过硫酸铵为复合破胶剂,在40℃以下,分别考查SUN-1加量、过硫酸铵加量、引发剂加量、温度和pH等因素对压裂液破胶速度和破胶液残渣的降解作用的影响,最后优化出复合破胶的最佳条件.利用马尔文激光粒度仪分析了在复合破胶剂的作用下,破胶液中固体颗粒粒径分布,利用岩心流动仪和支撑剂导流仪评价了复合破胶剂作用下的压裂液破胶液对岩心和支撑剂导流能力的伤害.结果表明:生物酶SUN-1/过硫酸铵复合破胶剂的最佳使用温度低于50℃,交联液过硫酸铵中加质量分数为200×10-6的酶,原胶液pH=7~8,与单剂比较复合破胶剂对压裂液的破胶时间减小了近43%,残渣降解下降了44.6%,固体颗粒粒径中值下降40%,对支撑剂导流能力的伤害下降了近60%,岩心伤害下降近43%.     

新型聚合物压裂液的动态滤失及其对地层伤害规律研究

为研究新型聚合物压裂液滤失及对地层伤害规律,设计了一套压裂液动态滤失及岩心伤害测试装置,研究了剪切速率、滤失压降、岩心渗透率3种因素对压裂液滤失量、滤失系数及岩心伤害率的影响,并与常规胍胶压裂液进行了对比分析。实验结果表明:剪切速率升高时,压裂液滤失系数及总滤失量均升高,岩心伤害率在低剪切速率阶段增幅较大,而在高剪切速率阶段增幅较小;滤失压降升高时,初期压裂液滤失量增加,滤失系数基本不变,岩心伤害率逐渐升高;岩心原始渗透率升高时,初期压裂液滤失量及滤失系数均升高。3种影响因素下新型聚合物压裂液相对于胍胶压裂液均表现出良好的低滤失性及低伤害性。     

实际油藏条件下毛管力曲线测定方法

研发高温高压毛管力曲线测定仪,使用地层水和含有溶解气的地层油,模拟油藏温度和压力条件,测定渗透率不同的3块岩心的地下毛管力曲线,并与压汞法得到的地下毛管力曲线进行对比。结果表明:由压汞毛管力曲线按照常规转换方法得到的地下毛管力曲线均比实测毛管力曲线低,两种曲线在曲线平缓段有较大差别,渗透率为(0.3~1.3)×10~(-3)μm~2的岩心,润湿相饱和度70%时毛管力差值为0.08~0.12 MPa;通过压汞毛管力曲线与实际毛管力曲线拟合,渗透率为(0.3~1.3)×10~(-3)μm~2的岩心实际转换系数为4~5(常规转换系数为7.26),渗透率越高的岩心拟合系数越低。     

基于灰色关联法的裂缝导流能力影响因素分析

通过室内裂缝导流能力实验,评价压裂液残渣、纤维质量分数、支撑剂嵌入以及铺砂浓度对裂缝导流能力的影响,并采用正交试验和灰色关联分析法研究各参数对导流能力的影响程度。结果表明:铺砂浓度从6 kg/m2依次增加到8 kg/m2、10 kg/m2时裂缝导流能力增幅分别为50%、25%;压裂液残渣对裂缝导流能力的伤害率在30%以上,而且胍胶质量分数每增加0.1%导流能力下降20%;对于实验所用岩心,支撑剂嵌入使导流能力下降了8.8%;纤维的加入会降低导流能力,质量分数每增加0.1%导流能力大致降低3%;各参数对导流能力影响程度由大到小依次为铺砂浓度、胍胶质量分数、纤维质量分数、闭合压力。     

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%.     

田菁胶残渣及其对压裂井产能的影响

油层水力压裂施工中常用的水基冻胶压裂液在破胶后一般都有一定量的残渣.这种残渣一方面可堵塞地层和支撑裂缝孔隙,另一方面可形成滤饼,降低滤液侵入地层深度,减轻地层伤害.本文用田菁压裂液研究了其残渣含量对不同渗透率人造岩心伤害程度的影响,并在模拟压裂液滤失条件下测定不同残渣含量的压裂液对填砂裂缝的伤害程度.用数值模拟方法研究了地层及裂缝的伤害程度及压裂液侵入地层的深度对压裂井产能的综合影响.结果表明.当综合考虑压裂井地层和裂缝伤害程度预测出的产能.较接近实际产能.并提出了根据地层渗透率选择压裂液残渣含量的参考方法.     

岩心渗透率的精确计算方法及其适用范围实验研究

通过对非达西二项式渗流方程推导,建立了计算高速非达西渗透率的方法,并结合400块岩心的气体单相渗流实验结果,明确了不同渗透率计算方法的适用范围:储层渗透率小于10×10-3μm2时,滑脱效应对气体渗流产生了较大影响,应进行克氏渗透率校正计算;大于50×10-3μm2时,高速非达西渗流对气体渗流产生了较大影响,达西定律不再适用,应采用高速非达西渗透率的计算方法;介于(10~50)×10-3μm2时,需要同时考虑两种渗流规律的影响而采用复合计算方法。经与岩心分析资料对比,用此计算方法得到的渗透率值更加接近实际地层情况。     

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。     

注水开发对碎屑岩储层物性影响规律实验研究

针对渤海油田碎屑岩储层长期注水开发导致储层黏土矿物的含量及构成发生变化,进而影响储层的物性及油田开发效果的问题,采用注水模拟实验、岩心观测、扫描电镜、密闭取芯等手段对水驱前后储层孔隙度、孔隙结构、渗透率、岩心电阻增大率的变化进行了研究,并对其变化原因进行了分析。实验结果表明:在油田注水开发过程中孔隙度基本不发生改变。渗透率为(200～400)×10~(-3)μm~2的储层注水后期渗透率呈上升趋势,电阻增大率指数以及饱和指数下降,孔隙结构变化幅度较小。渗透率为(20～100)×10~(-3)μm~2的储层在注水后期渗透率呈下降趋势,电阻增大率指数以及饱和指数上升,孔隙结构变化幅度较大。     

低伤害小分子瓜尔胶压裂液性能研究

华北油田致密储层属于低孔低渗储层,需要压裂改造才能投产,但储层厚度小,孔吼半径小,在压裂过程中应特别关注入井流体对储层的伤害问题。提出采用分子量为常规瓜尔胶一半的小分子瓜尔胶作为压裂液的稠化剂的方法,以降低压裂液高分子稠化剂对储层孔吼的堵塞的伤害,提高改造效果。优选了与小分子瓜尔胶匹配的分散剂、助排剂、黏土稳定剂,形成了适应华北油田致密储层的低伤害小分子瓜尔胶压裂液体系。该压裂液体系可以在5 min内完全溶胀;该压裂液体系在130℃温度下剪切2 h后,黏度保持在80 m Pa·s以上,满足携砂的要求;压裂液体系在90℃可在90 min内完全破胶,破胶液粒径小于10μm;对华北油田致密岩心伤害率小于16%,残渣含量小于10%,对支撑剂导流带的伤害小于15%。可满足华北油田致密储层的压裂要求。     

基于格子玻尔兹曼方法的碳酸盐岩数字岩心渗流特征分析

基于不同分辨率的碳酸盐岩二维扫描电镜(SEM)图片,利用模拟退火法分别建立相应的大孔隙和微孔隙数字岩心,提出一种新的叠加耦合方法,构建能反映不同尺度孔隙特征的碳酸盐岩数字岩心,利用格子玻尔兹曼方法对数字岩心的渗流特征进行分析。结果表明:模拟退火法构建的数字岩心能够较好地表征真实孔隙之间的连通特性;叠加后的数字岩心能同时描述大孔隙和微孔隙特征,其渗透率(1.64×10-3μm2)均大于大孔隙数字岩心(1.12×10-3μm2)和微孔隙数字岩心(0.036×10-3μm2),微孔隙虽然本身渗透率很低,但对提高整个碳酸盐岩数字岩心的连通性有重要作用。     

无残渣纤维素压裂液在苏里格东区致密气藏的应用

无残渣纤维素压裂液体系在酸性条件下实现交联,具有基液配制简单、增黏速度快、无鱼眼、携砂性能好、破胶彻底、无残渣、低伤害及自身防膨等特点,跟羟丙基瓜胶压裂液相比,更适用于易受外来流体伤害的低渗特低渗储层的压裂改造。现成功应用于苏里格东区致密气藏。试验结果表明,该压裂液基液能在2 min达到其最高黏度的97.5%,破胶液表面张力为24.68 m N·m-1,压裂液残渣含量为0,岩心损害率为12.3%,极大降低了对储层和裂缝导流能力的伤害。在苏里格气田进行了现场应用5口井11层(段),压裂效果显著,压后平均日产气量是邻井的2~5倍。     

乳化能力对低渗透油藏表面活性剂驱油效果的影响

为明确表面活性剂的乳化性能和界面活性对水驱后的残余油或剩余油影响的主次关系,在结合定边油田A区油藏特征的基础上,筛选出界面张力高-乳化能力强(0.2%AES)、界面张力低-乳化能力弱(0.2%WLW)、界面张力低-乳化能力中等(0.2%BS16-18+0.05%AES)的三种表面活性剂体系,开展了室内渗透率为0.2×10~(-3)μm~2、2×10~(-3)μm~2、20×10~(-3)μm~2级别的三组低渗透岩心的驱替实验。驱油结果显示:0.2%BS16-18+0.05%AES体系驱油效率都是最高,采收率增幅为1.90%～8.90%,0.2%AES体系驱油效果居中,0.2%WLW体系最差。乳化携带和聚并对剩余油的驱替效果要好于界面活性的作用,乳化作用同时也增加了微观波及效率。     

低伤害多羟基醇压裂液体系研究

针对长庆油气田超低渗透的储层特点,从减少稠化剂集团在储层中的滞留、降低压裂液对储层的基质渗透率和支撑裂缝的伤害出发,开发出一种新型低伤害、低成本的低聚合多羟基醇水基压裂液体系.该压裂液体系以低聚合多羟基醇为稠化剂,有机硼为交联剂,合成了一种释酸剂作破胶剂.通过室内实验确定了压裂液的最佳配方:低聚合多羟基醇质量分数为2.0%、交联剂质量分数为0.8%、pH值调节剂质量分数为0.16%,并对其性能进行了评价.评价结果表明,该压裂液体系具有很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,对储层伤害小于常规胍胶压裂液.因此,该压裂液体系具有很好的应用前景.     

低渗储层液锁伤害的精确测量与评价

针对现有液锁伤害测量方法操作复杂、测定数据精度低的问题,设计了高精度注入装置和对应的液锁伤害测定方法,并形成了低渗储层液锁伤害评价方法。研究表明:所设计的注入装置更加精确、实用;液锁伤害主要发生在含水饱和度相对较高的区间上,渗透率伤害率随着含水饱和度的增加而逐渐增加,整体都在50%以上,呈现出"S"形曲线形态,且渗透率越低其曲线的"S"形态越明显;液锁伤害率曲线随渗透率的增加以渗透率为2.2×10~(-3)μm~2和15.5×10~(-3)μm~2为拐点而呈现三段式降低,渗透率越高,伤害程度越小;液锁阻塞半径随产量的增加而增加,在产量一定时,阻塞半径随液锁伤害率的增加而增加,并依照阻塞半径变化曲线建立了液锁伤害评价标准,将液锁伤害率在0～27%、27%～43%、43%以上三个区间上的伤害程度分别定义为低伤害、中等伤害和高伤害三个等次,其对应的阻塞半径分别为0～1.5、1.5～6、6 m以上;液锁伤害应以预防为主,适时地采取措施防止液锁伤害的发生,并要建立合理的气井生产制度。所设计的实验装置和实验方法操作性强、数据可靠,为深入研究储层伤害提供了重要依据,为油气田开发及储层保护提供重要的技术参考。     

安塞油田长2段储层四性关系及有效厚度下限确定

为提高鄂尔多斯盆地安塞油田长2段有利区域预测精度,结合该区域目前地震资料品质较差,测井资料较为丰富,利用岩心分析及测井成果,分别从岩性、物性、电性和含油性四个方面分析了长2段储层的特点.结果表明,长2段储层为低孔、低渗储层,油气的富集受储层岩性和物性的影响.选取声波时差、岩心分析等资料建立岩心、物性、含油性测井解释模型,并将测井解释孔隙度、渗透率与岩心分析对比,解释成果吻合度较好,即建立的模型能适用于长2段分析.最后确定长2段储层有效厚度下限标准:物性下限孔隙度为12%,电性下限电阻率为12Ω·m,渗透率为1×10~(-3)μm~2,声波时差为243μs/m.     

致密砂岩气藏纳米封堵型低伤害压裂液研究

针对常规胍胶压裂液对致密砂岩气藏伤害大的难题，通过分子结构设计和正交实验，研制了一种纳米封堵型低伤害压裂液，在致密气藏压裂施工中能封堵部分压裂液于储层基质外，施工后液体能快速返排，从而有效降低稠化剂分子的滞留吸附与液相伤害。该压裂液在35$\sim$140℃、170 s$^{-1}$条件下剪切120 min，终黏度大于80 mPa$\cdot$s；能彻底破胶，残渣含量低，破胶液表面张力为25.91 mN/m，对致密砂岩岩芯伤害率低于15%，封堵性能及其他综合性能满足现场施工要求。该压裂液在ZJ125井现场应用，效果良好，施工后液体返排快，返排率高达75.94%，比邻井提高47%，天然气产量1.647 5$\times$10$^4$m$^3$/d，是邻井JS316HF井产量的两倍，显示了其在致密砂岩气藏中良好的低滞留特性。