压裂用胶囊破胶剂性能评价方法研究

胶囊破胶剂主要应用于压裂施工中,起到延迟破胶的作用。现行胶囊破胶剂的评价方法仅采用机械压力将胶囊压碎,然后评价破胶能力,缺乏在地层压力和温度条件下对胶囊提前破裂释放出破胶剂情况的研究,难以对胶囊破胶剂的性能做出准确评价。基于此,本研究利用电导率仪对胶囊破胶剂的受热释放性进行研究;利用高温高压稠化仪模拟地层压力和温度,考查加入胶囊破胶剂的压裂液在高温高压条件下胶囊破胶剂对压裂液黏度的影响;利用扫描电子显微镜对热处理后的样品进行微观形貌分析。通过此3种方法对胶囊破胶剂的性能进行评价。研究发现:使用电导率仪对溶液电导率变化趋势测定,可反映胶囊破胶剂在溶液中的受热释放性能;使用高温高压稠化仪模拟地层工作条件,可评价胶囊破胶剂在高温高压条件下的破胶性能;使用扫描电子显微镜(SEM)观察胶囊破胶剂的微观结构,可反映胶囊破胶剂在高温下作用后包裹囊衣的受热变化情况。     

MCB系列微胶囊破胶剂的性能

为解决水平井分段压裂过程中前段压裂液快速破胶的问题,以过硫酸铵为破胶剂,采用乳液聚合法合成2种具有不同囊衣结构的微胶囊破胶剂。测定了微胶囊破胶剂的有效含量、包埋率、释放速率及延迟破胶效果。实验结果表明,MCB-1、MCB-2两种微胶囊破胶剂的有效含量分别为38.56%和39.69%,包埋率分别为83.85%和85.89%。与普通市售包蜡胶囊破胶剂相比,该微胶囊破胶剂的释放速率较慢。延迟破胶实验表明,微胶囊破胶剂可以在4h内保持压裂液的黏度缓慢降低,最终破胶后压裂液的黏度小于10mPa²s,显示出良好的延迟破胶性能,且对地层渗透率的伤害率小于12%。      

助破胶胶囊型压裂屏蔽暂堵保护剂的制备与性能评价

为降低压裂过程中压裂液滤失侵入储层、破胶后的固相残渣等给储层带来的伤害,基于屏蔽暂堵油气层保护理论,结合微胶囊破胶剂的特点,以有机酸为芯材、乙基纤维素为囊材、聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂、聚乙烯醇为保护剂,采用液中干燥法制备了助破胶胶囊型压裂屏蔽暂堵保护剂TD-1,优选了制备工艺条件,评价了TD-1的性能。结果表明,在聚乙烯醇加量2.0%、乙基纤维素与聚乙烯吡咯烷酮加量4.0%、搅拌速率为500 r/min的条件下制得的TD-1主要粒径约为300μm,包覆芯材有机酸的含量为34.1%,释放率为69.0%。TD-1有助于压裂液的破胶,可使压裂液破胶液黏度降低35.6%,固相残渣含量降低44.9%,并对压裂液黏度与破胶时间的影响较小。TD-1可在储层表面形成暂堵带,降低压裂液滤液、固相物质侵入储层造成伤害,提高渗透率恢复率11.32%,使岩心渗透率恢复率达82.47%,具有良好的屏蔽暂堵保护油气层的作用。图5表2参24     

胶囊破胶剂的生产工艺及释放机理

本文介绍了新型水基压裂液破胶剂——胶囊破胶剂的最新进展,研制囊衣、囊芯材料的选择,以及胶囊破胶剂的两种制备方法,提出Wurster流化床法是生产胶囊破胶剂的最佳方法,同时分析了胶囊破胶剂的释放机理。     

可回收再利用的低分子胍胶压裂液技术研究

为解决压裂作业水资源缺乏和返排液难处理的问题,利用pH值控制硼酸盐离解平衡移动原理来改变胍胶压裂液的交联状态,使其在酸性条件下非降解性破胶,胍胶分子结构不被破坏,可实现重复交联。采用生物降解技术,对胍胶进行降解,通过控制降解条件来控制胍胶的降解程度,从而控制胍胶的相对分子质量,制备出了相对分子质量为30×104~50×104、在硼酸盐条件下可交联的低分子胍胶,其水溶液黏度较低,水不溶物质量分数≤4%。并以某固体酸为囊芯、在水中可逐渐溶解的某高聚物为囊衣,采用空气悬浮成膜法制备出了一种胶囊破胶剂,在地面条件下显中性,保证胍胶压裂液顺利交联,而在地层温度和压力条件下逐渐释放出固体酸物质对压裂液非降解性破胶。以低分子胍胶为稠化剂,包裹固体酸的胶囊为破胶剂,开发出了可回收再利用的低分子胍胶压裂液,在四川须家河组储层改造中得到了广泛应用,对返排出的压裂液进行了回收再利用,节能减排效果显著。     

一种测定过硫酸铵胶囊破胶剂释放率的新方法

从分析胶囊破胶剂的释放机理出发,采用甲醛法测定了时间、温度、压力对胶囊破胶剂释放率的影响.实验结果表明,当温度低于70℃时,胶囊破胶剂释放率受时间的影响不大;当温度高于70℃时,胶囊释放破胶剂的初始时间随温度的升高而变短,释放率随温度的升高而上升;压力为30～50 MPa时,释放率约为50%,压力为60～100 MPa时,释放率约为90%.     

硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液回收再用可行性研究

探讨了羟丙基瓜尔胶/硼冻胶压裂液回收再用的可行性。分析了该压裂液冻胶在无通用破胶剂情况下的非降解性破胶机理,控制因素为pH值和温度,破胶液黏度最低可达基液水平。基于一种有机硼交联HPG冻胶压裂液的实验数据及文献资料,讨论了升温,使用缓释酸及稀释3种非降解性破胶方法。①根据压裂过程中裂缝附近温度场分布设计压裂液,携砂液耐温性只需达到裂缝内的较低温度,地层温度恢复后其黏度将大幅降低;使用产气生热剂可提高裂缝温度。②加入设定量未指明组成的缓释酸使实验压裂液120℃黏度降至<40 mPa.s,补加NaOH后黏度维持>200 mPa.s近3小时。③压裂液与地层水等量混合后破胶,黏度~20 mPa.s,复合清水压裂工艺即基于此原理。不同泵注阶段示踪剂产出曲线表明,影响压裂液返排的因素不只是黏度,某些未破胶压裂液的返排率反而很高;如使用方法适当,缓释酸破胶的返排率可以达到通用氧化型破胶剂破胶的相同水平。国外实践表明,重复使用低分子量瓜尔胶压裂液可提高压裂效果。图7参9。     

新型压裂液添加剂“胶囊破胶剂”的制备方法与研究

本文介绍了一种“延蜒”破胶剂，这种破胶剂用物理方法将囊核、囊幔、囊皮(包皮)三层结构粘结包裹在一起，制成三层球体式胶囊，其中囊核和囊幔的主要成份是以过硫酸铵为主体，用隔水性、耐温性、缓慢油溶性较好的聚合材料作囊皮制备而成，利用此技术是清除压裂液对油层伤害的有效方法。我们所研制的胶囊破胶剂能有效地将冻胶压裂液与破胶剂过硫酸铵隔离开来，该胶囊破胶剂能在不造成压裂渡液性能（如流变性、滤失性、携砂性等）过早丧失的前提下大剂量、高浓度使用。该方法与现技术相比，不仅提高了比常规破胶剂用量加入更高浓度，而且在进入地层后靠地层温度与闭合压力的作用，使它完全释放出过硫酸铵（APS）达到破胶的目的，不能更有交地清除流体残渣，减少压裂液对地层的伤害。本文还概述了“延蜒”破胶剂在室内研制的工艺过程，给出了该渐型破胶剂的主要性能和特点、及在现场的使用情况、效果分析和应用前景。     

可回收聚合物压裂液体系及其性能研究

为建立压裂返排液的重复利用技术,以聚合物(部分水解聚丙烯酰胺)、助排剂(氟碳表面活性剂)、黏土稳定剂(小分子阳离子聚合物)和有机金属交联剂为原料制得一种可由压裂液返排液配制的可回收压裂液体系,比较了用清水和破胶液(模拟现场返排液)配制的压裂液的各项性能。结果表明,部分水解聚丙烯酰胺在水中溶解迅速,可以满足现场连续混配施工;用清水配制的压裂液耐温(105℃)耐剪切性和剪切恢复性较好,常温下的黏度损失率为57%;压裂液弹性良好;同条件下与清水相比压裂液摩阻降低率大于40%;压裂液在95℃下可彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,残渣含量为11.7 mg/L,对岩心基质渗透率的损害率为10.94%。在破胶液中添加0.12%稳定剂即可作为配液水重复利用,破胶液配制压裂液的各项性能与清水配制压裂液的相当,可以满足现场压裂施工的需求。     

一种适用于页岩油气井工厂化体积压裂的新型液体破胶剂

针对页岩油气井工厂化体积压裂过程中固体粉末破胶剂使用存在人工强度大、安全风险高、且易出现混配不均匀导致破胶效果差的问题，基于过硫酸盐氧化破胶机理，研制了一种新型液体破胶剂。通过室内实验分析了配方组成、存储方式、存储时间、pH值等因素对液体破胶剂性能的影响。结果表明：密闭保存环境下过硫酸钾液体破胶剂性能更稳定，同时，体积浓度为0.06%或0.05%、温度90℃、破胶时间4 h的条件下该液体破胶剂分别对冻胶压裂液体系和变黏滑溜水两种常用压裂液体系均能彻底破胶，破胶液黏度小于5 mPa·s,满足现场压裂液破胶技术要求。历时23 d,在大庆油田1口页岩油水平井43段体积压裂成功应用，放喷求产阶段返排液黏度均小于2 mPa·s,破胶性能好、破胶彻底，有效解决了固体粉末破胶剂使用过程中存在的难题，为工厂化体积压裂施工提供了技术支撑。