纳米变黏滑溜水黏弹携砂机理与渗吸性能

纳米变黏滑溜水作为一种具有良好携砂性能和渗吸置换作用的新型压裂液体系,已成功应用于长庆油田页岩油体积压裂施工,现场试验结果表明其具有良好的携砂性能以及增产效果,40 %砂比条件下加砂过程压力平稳,压裂施工完成后单井日产油量可达11.31 t,但其携砂机理与渗吸性能尚不明确。因此对现场使用浓度的纳米变黏滑溜水与常规EM30S可交联滑溜水体系进行室内实验研究,通过动态携砂运移、透射电镜（TEM）、流变性能评价以及储层温压条件下的带压渗吸等实验方法,揭示了纳米变黏滑溜水的携砂机理并评价了其渗吸性能。实验结果表明,滑溜水弹性模量与黏性模量的交点值反映了滑溜水溶液的携砂性能,交点值越小,其弹性携砂性能越强;相同黏度下的纳米变黏滑溜水CNI体系黏弹模量交点值仅为0.0741 Hz,远低于现场用滑溜水EM30S的0.181 Hz,致使其静态和动态弹性携砂性能远高于EM30S;电镜结果表明纳米乳液与变黏滑溜水存在强化缔合结构是滑溜水的弹性携砂性能增强的主要原因。此外,带压渗吸实验结果显示,纳米变黏滑溜水具有良好的渗吸置换性能,能够置换出页岩纳米孔隙中的原油,整体采收率可达36 %;其中,不同孔隙类型的采收率排序依次为:介孔>微孔>宏孔。      

玛湖致密砂砾岩油藏纳米排驱滑溜水体系

玛湖油田致密砂砾岩油藏压裂液减阻剂为阴离子聚合物,易于与高矿化度配制水和压裂液添加剂中的有机或者无机阳离子发生反应而形成沉淀,堵塞致密砂砾岩孔隙,造成近井地带压力异常升高,不利于压裂裂缝的进一步延伸。为了实现储层保护、促进裂缝扩展,研究提出了一套具有原位驱油功能的纳米排驱滑溜水体系,结合室内环路摩阻测试和表界面张力测试实验,确定了该体系中各个组成部分的添加比例,并依据玛湖油田现场实验数据和实验材料,对整个纳米排驱剂体系的持续抗剪切能力、耐盐能力、溶解能力和洗油能力进行评价。结果表明,所研发的纳米排驱滑溜水体系在1.2×104s-1剪切速率下,减阻率为78.92%,且在该剪切速率下,利用玛湖油田不同矿化度配制水所配制的纳米排驱滑溜水体系剪切20 min减阻率依旧保持在73%以上,同时通过使用索氏提取装置测定纳米排驱滑溜水体系对玛湖油田油砂的洗油能力为93.3%。初步筛选出一套适用于玛湖油田砂砾岩油藏的纳米排驱滑溜水体系。      

中性酸化压裂一体化滑溜水体系研究

常规压裂作业后,通常采用酸化解除储层伤害,施工步骤多,经济性较差,研发能够实现压裂酸化一体化的液体体系具有重要的现实意义。通过测定中性且水溶性的脂类在不同温度和浓度条件下的有效生成H+浓度及对碳酸盐的溶蚀率,优选了自生酸压裂添加剂,并与滑溜水复配形成新型抑制与解除伤害的自生酸滑溜水压裂液体系;采用摩阻仪和压力传导实验对该体系的摩阻、伤害抑制与解除能力进行研究。研究结果表明:自生酸常温下基本不生酸,在储层温度下具有明显的缓速生酸效果,最终生酸浓度高达8%的等效盐酸,溶蚀碳酸岩量为0.41 g/mL;优选的自生酸与滑溜水配伍性能良好,减阻率达到72.3%;压力传导实验表明传统滑溜水产生了34.8%的储层伤害,该体系不仅不产生伤害,处理后的岩心反而高出原始岩心渗透率29.9%,体现出明显的一体化增产改造效果。      

低摩阻高比重耐高温压裂液的制备与性能评价

针对塔里木盆地顺北区块储层埋藏深(8600 m)、温度高(180℃)及岩性致密的特点,用稠化剂GX-100、自制的有机锆交联剂WQ-60和加重剂KCl制得低摩阻高比重耐高温压裂液体系,评价了该体系的耐温抗剪切性、减阻性及破胶性能,并在塔里木盆地顺北区块进行了现场应用。结果表明,配方为0.5%GX-100+0.65%WQ-60+2.5%pH调节剂+20%KCl的压裂液可加重至密度1.1 g/cm3。压裂液耐温抗剪切性能良好,在180℃、170 s-1下剪切90 min的黏度大于50 m Pa·s,降阻率超过60%,且具有低残渣、破胶水化彻底等优点,满足现场压裂施工要求。     

迪那2气田井筒高温解堵液体系

迪那2高压气田部分井存在出砂严重、生产管柱堵塞等问题,严重影响了气井安全、稳定生产,针对这一问题研制了一种耐高温螯合型高效解堵剂。首先,根据迪那气田的岩性特征,通过络合滴定试验优选了对钙、铝、铁金属离子螯合能力强的有机磷酸螯合剂,然后将该螯合剂与氢氟酸及有机弱酸相互组合,形成了多种解堵液基础配方体系。通过岩粉溶蚀和腐蚀实验,评价了一系列体系的溶解率、耐温及缓蚀能力,并由此确定了2种性能较好的解堵液体系,同时使用现场井筒堵塞物样品对其进行了溶解验证实验。结果表明,该体系能够耐受160℃的高温,随着时间的延长,溶蚀率不断增加,最高可达到75%。与土酸相比,新型解堵剂水溶液不仅酸度较低,腐蚀作用较弱,具有良好的溶解能力,还能够有效防止二次沉淀。对现场堵塞物溶解前后的矿物成分和溶液进行测试表明,该解堵液能够快速地溶解大部分的堵塞物,缓慢地溶解石英、长石等矿物,钙、镁、铝和硅等金属离子均能被有效溶解到溶液中,是性能优越的高温解堵液体系。      

储层温度条件下一步酸体系优选新方法

一步酸体系优选方法基于常温条件,往往无法真实、动态地反映储层温度条件下的实际情况,导致优选体系在残酸环境下依旧产生氟化物沉淀,对其应用造成一定困难。针对这一问题,在络合滴定法的基础上提出一种以螯合值为指标、夹逼准则为基础的一步酸液体系优选的新方法。测定了土酸、螯合酸1～4#5种酸液体系对Ca~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)、Si~(4+)4种金属离子的螯合能力,比较了土酸和优选的螯合酸注入岩心后对岩心渗透率的影响和岩心的伤害情况。结果表明,在25、60、80、90℃条件下,螯合酸4#对4种金属离子均有较好的螯合效果。在25、60、90℃下岩心经螯合酸4#处理后的渗透率分别是处理前岩心的1.68倍、3.14倍、9.21倍;经土酸处理后的岩心产生明显的二次沉淀,而螯合酸4#处理后的岩心无二次沉淀产生,验证了优选酸化液体系方法的可靠性。该方法可模拟不同地层温度条件下酸液体系中金属离子的实时反应动态,可真实地再现砂岩酸化液体系的二次沉淀问题。图8表5参10     

哈萨克K油田油井堵塞物分析及解堵技术

K油田井下油管、套管出现了较为严重的作业后堵塞问题,严重影响了油井正常生产。针对这一问题,鉴定了堵塞物类型并研制了一种螯合型高效解堵剂。首先,对K油田的储层特征进行了全面的分析,了解其潜在的油井堵塞可能,得出结垢和CO₂腐蚀剥落铁锈的可能堵塞原因。然后,根据XRF和XRD等大型仪器分析结果,确定了堵塞物的主体为氧化铁并含有少量石盐。最后,通过多种酸液体系的溶解实验,进一步确认了堵塞物类型,并优选出螯合剂与氢氟酸组合的解堵液配方体系和与之适应的缓蚀剂体系,同时使用现场井筒堵塞物样品对其进行了溶解验证实验。结果表明,该螯合型解堵液体系能够耐受120℃的高温,对油套管的N80钢片无溶蚀作用,而2 h内对堵塞物锈块样品有着高达82%的溶蚀率,达到既能保护油套管而又能溶蚀堵塞物的目的,显示出良好的解堵效率。该解堵液体系,加入KMS-Z缓蚀剂后,腐蚀速率大幅降低,低至8.91 g/（m2×h）,可超过行业一级标准。与之相比,土酸体系虽然具有良好的溶解能力,但腐蚀速率始终无法得到有效控制,这可能与铁锈溶解后三价铁的高氧化性有关。      

碳酸盐岩酸液注入段塞组合方式及其协同效应

伊拉克S油田主力开发层系为中高孔、中低渗的孔隙-裂缝型碳酸盐岩油藏，酸化是该油田增产改造的主要技术手段。碳酸盐岩酸岩反应速度快，为实现深部处理，酸液体系均以缓速酸为主。该油田目前使用了多种缓速酸，为了进一步降本增效，需要探索各种缓速酸最佳的段塞组合方式及其协同效应。因此选用3种缓速酸（乳化酸，交联酸，螯合酸），使用岩心流动仪和CT扫描仪，研究了单一缓速酸及其两两组合时的酸蚀蚓孔形态及变化规律，定义了一种碳酸盐岩酸液段塞组合选择方法，探索了不同酸液之间协同增效作用。实验结果表明：不同缓速酸段塞组合均具有一定的协同增效作用，主控因素为酸液类型，其中乳化酸和交联酸协同增效作用最强，协同效应达49.69%，可节省近一半的酸液用量，降本效果显著。实验结果可为酸液体系的选择及酸化工艺参数的优化提供理论依据。     

适用于致密砂岩储层气湿反转剂筛选与评价

通过接触角测试和可注入性实验对非离子型表面活性剂、含氟阳离子型表面活性剂、氟碳纳米液在致密砂岩储层的气润湿性改变能力和注入性进行评价。结果表明,相对于其他化学剂,氟碳纳米液CRS⁃850具有较好的气润湿反转效果,岩心表面接触角从45.6°增加到92.1°,由强水湿转变为气相润湿;处理前岩心自吸盐水量0.360 8 g,处理后自吸量下降至0.020 6 g,岩心自吸量下降幅度达98.85%。最大自吸速率从0.053 g/min下降至0.002 g/min;气润湿反转剂显著提高岩心内部液相渗流能力,增加气驱渗透率,岩心气驱渗透率恢复效果显著,在气驱盐水基础上提高了501.69%~673.91%,表明气润湿反转剂有利于致密砂岩储层解除液相伤害。     

致密砂岩油藏纳米乳液渗吸增产作用机理

纳米乳液作为一种纳米级胶体分散体系，因其优异的界面性能以及提高采收率效果被广泛应用于非常规油藏开发。基于低能乳化法制备了水包油型纳米乳液体系，通过室内实验明确纳米乳液静态吸附性能、润湿反转性能以及自发渗吸的内在联系，并分析纳米乳液在致密砂岩油藏中的渗吸增产作用机理。实验结果表明：纳米乳液的平均粒径小于10 nm，满足进入致密砂岩绝大部分孔喉的粒径要求，在致密孔喉内能充分扩散运移，从而扩大渗吸作用范围。纳米乳液的临界胶束质量分数为0.015%，能够有效降低油水界面张力至2 mN/m左右。纳米乳液的吸附等温线符合Langmuir 吸附模型，其润湿反转机理以吸附机理为主。纳米乳液能够增溶原油，并通过乳化作用进一步分散原油，减小乳状液中油滴尺寸，减弱油滴通过孔喉时的贾敏效应，降低渗流阻力。岩心润湿性会影响渗吸采收率，随着岩心亲水性增强而增加，不同润湿性岩心自发渗吸时孔隙动用程度存在差异，加入纳米乳液能显著提高油湿岩心内小孔渗吸采收率。同时，增加纳米乳液浓度与边界开放程度可以提高渗吸采收率，这主要是由于致密砂岩自发渗吸受毛细管力主导，边界开放程度增加能够扩大纳米乳液接触面积，纳米乳液浓度增加能够增强润湿反转作用与乳化作用，从而增强自发渗吸效果。