国内外滑溜水减阻剂研究进展

滑溜水压裂技术是非常规油气增产应用最为广泛的技术之一.加入减阻剂改善流体的流变性,能有效降低压裂液在流动时产生的湍流摩擦阻力,达到降压增注的施工要求.深入调研了国内外滑溜水减阻剂的研究进展,综述了传统聚合物与新型纳米减阻剂的研究进展与应用现状,分析了减阻效果影响因素,对后续的研究具有一定参考价值.     

超分子压裂液体系的研制及评价

为解决现有交联压裂液抗剪切稀释性差、仅靠高黏度携砂,且残渣含量高易造成储层损害等问题,利用超分子聚合物化学原理,设计和制备出了一种超分子聚合物稠化剂,并研制出了配方简单、无需交联的超分子聚合物压裂液,并对其流变性、静态悬砂性、破胶性、静态滤失性和岩心基质伤害率进行了评价。结果表明,该压裂液体系在130℃、170 s-1剪切2 h后黏度可保持在140 m Pa·s;支撑剂的24 h和48 h沉降速率分别为3.7×10-4 mm/s和5.6×10-4mm/s;在80℃时加入0.05%的破胶剂过硫酸钾,2 h破胶后,破胶液黏度为1.32 m Pa·s,破胶液表面张力为25.23 m N/m,破胶液透明、基本无残渣;初滤失量为2.32×10-3 m3/m2,滤失系数为1.86×10-4 m3/min0.5,滤失速率为3.23×10-5 m/min,压裂液滤液对岩心基质的伤害率为10.8%。室内评价结果证明,该超分子聚合物压裂液体系满足致密气藏使用要求。     

一种物理凝胶压裂液的耐温耐剪切评价与机理分析

研究了一种物理凝胶压裂液的耐温耐剪切机理,主要分为以下3个方面:使用透射电镜分析了溶液微观结构,解释了线性型高聚物（HPAM）和聚合物稠化剂（SMPT）在高剪切速率下的降解现象;通过测试耐温耐剪切实验前后样品的黏弹模量,对比分析了HPAM和SMPT耐温耐剪切降解的影响因素;通过测试物理凝胶0.6% HPAM+0.5% PHCA与0.6% SMPT+0.5% PHCA耐温耐剪切实验前后样品的黏弹模量与微观形貌,分析了物理凝胶耐温耐剪切降解的影响因素。实验结果显示,经过120℃,170 s-1的耐温耐剪切实验,物理凝胶0.6% HPAM+0.5% PHCA转变为黏性流体;相反,经过150℃的耐温耐剪切实验,物理凝胶0.6% SMPT+0.5% PHCA的弹性因子保持率为78.9%,说明该物理凝胶压裂液经受高温剪切可保持强弹性流体特征。阿伦尼乌斯方程η=A e（－Ea/RT）活化能计算结果表明,PHCA可以降低SMPT溶液的活化能获得高稳定性流体,表明PHCA增强了SMPT溶液的结构稳定性。      

一种高温耐剪切超分子缔合弱凝胶清洁压裂液体系

超分子聚合物化学是超分子化学与高分子化学相互交叉融合形成的新方向,因此基于前期对超分子压裂液的研究成果,采用对疏水单体增溶性能好的ASF-1两性离子表面活性剂,与自制的LCM长碳链阳离子不饱和成链单体、自制的HTM抗高温单体等进行胶束共聚合反应,合成了一种高温耐剪切的超分子聚合物稠化剂SPM-2。通过复配具有蠕虫状胶束的物理交联剂PCA-1,制备出一种超分子缔合弱凝胶压裂液（0.8% SPM-2+0.5% PCA-1）。该压裂液具有超分子“蜂巢”网格结构,表观黏度随物理交联剂加量增大而持续增加,达到了胶束与聚合物链的强物理交联效果。该压裂液在150℃、170 s-1、2 h下表观黏度保持在58 mPa·s左右,相比超分子聚合物溶液提高了30 mPa·s ;剪切速率从40 s-1增至1 000 s-1,再降到40 s-1后,压裂液黏度迅速降低并快速恢复,剪切回复性好;在0.01~10 Hz内进行频率扫描,压裂液弹性明显优于黏性;支撑剂沉降速率小于8×10-3 mm/s,悬砂能力相比稠化剂溶液提高了一个数量级;在90℃、2 h下破胶液黏度小于2 mPa·s,未检出残渣;岩心伤害率小于10%。室内实验结果表明,该压裂液可满足致密砂岩气藏高温储层压裂需求。      

耐高温交联酸压裂液的研制及其性能评价

针对黏弹性表面活性剂(VES)转向酸使用成本高，耐温性差以及现有胶凝酸破胶不完全的问题，本研究首先通过水溶液聚合法合成稠化剂和有机锆交联剂，然后在质量分数为20%的盐酸水溶液(下同)中将稠化剂通过有机锆交联剂进行交联，得到耐高温交联酸基液，再根据压裂液性能要求添加高温缓蚀剂、助排剂、铁离子稳定剂和黏土稳定剂，研发了一种耐180 ℃高温的交联酸压裂液。采用高温高压流变仪、压裂液摩阻测试仪和表界面张力测定仪等对交联酸压裂液进行性能评价。结果表明，所制备的交联酸压裂液在180 ℃、170 s^-1条件下剪切120 min后，黏度仍可维持为73 mPa·s，加入0.15%过硫酸铵破胶后，黏度降为3.2 mPa·s，高温流变性和破胶性能良好。     

溴化1-辛基-3-甲基咪唑聚集状态对蛋白质结晶的影响研究

研究了离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑（［C₈mim］Br）添加剂的聚集状态对蛋白质结晶过程的影响。实验发现［C₈mim］Br可以改善溶菌酶晶体形貌,影响晶体数量和晶体尺寸。通过测定不同浓度［C₈mim］Br下溶菌酶的溶解度、结晶动力学、聚集状态和ζ-电势,揭示了离子液体［C₈mim］Br对溶菌酶结晶的影响机理。结果表明,［C₈mim］Br与溶菌酶的作用方式随［C₈mim］Br的聚集状态而改变。当［C₈mim］Br浓度较低（<0.1 mol/L）时,［C₈mim］⁺与溶菌酶分子之间存在疏水作用,可以促进蛋白质分子聚集,促进结晶过程。当［C₈mim］Br浓度较高（>0.1 mol/L）时,［C₈mim］⁺自发聚集成胶束,并与蛋白质分子相互作用形成溶菌酶-胶束复合物;动态光散射（DLS）结果显示结晶过程以溶菌酶-胶束复合物为基本单元聚集,因此结晶过程减缓,晶体质量提高。     

随钻堵漏用疏水缔合聚合物的作用机理分析

针对常规堵漏材料难以对非均质强的渗透地层实现随钻封堵的难题，以长碳链烷基二甲基烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸为单体，通过调整引发剂比例和种类及反应条件后，合成了一种随钻堵漏用疏水缔合聚合物JD。通过红外光谱表征，合成产物为4种单体的共聚物。分别对0.3%和0.6%的JD溶液及加有0.3% JD的4%膨润土浆进行透射电镜分析表明，聚合物分子之间通过疏水缔合形成了类似胶束的疏水缔合结构，其尺寸约为0.1~0.2 μm，同时疏水缔合聚合物与膨润土之间形成了动态网架结构，这正是其具有优良封堵性能的原因。通过使用FEIQuanta200F场发射环境扫描电镜测试得到，加入JD后的滤饼表面有大量聚合物形成的网架结构。静态封堵结果表明，在钻井液体系中加入0.3% JD，粒径为0.45~0.90 mm砂床的漏失量降低82%，粒径为0.22~0.45 mm与0.12~0.22 mm砂床可完全封堵，即JD可对不同漏失情况的砂床实现有效封堵，使钻井液可以随钻封堵非均质性渗透地层。配伍性评价表明，JD与SMP-Ⅱ、SPNH、聚合醇有良好的复配效果，与Redu1、NH₄-HPAN、乳化沥青复配黏度和切力有所增大，因此JD更适用于黏度和切力不太高的体系。