国内变黏滑溜水研究进展及在川渝非常规气藏的应用

综述了国内变黏滑溜水技术的最新进展,举例分析了变黏滑溜水在川渝非常规气藏的应用情况,提出了变黏滑溜水的发展方向。变黏滑溜水通过调节降阻剂含量和/或引入交联剂的方式实现低、中、高黏液体实时切换;关键的降阻剂研究主要是含AMPS或SSS等耐盐基团的聚丙烯酰胺或疏水缔合聚合物的合成与性能评价等,满足压裂返排液配液和变黏的需要;变黏滑溜水性能研究主要是黏度对携砂性能、裂缝形态、降阻性能等的影响规律,但究竟何种黏度适合何种储层还未有定论;变黏滑溜水在川渝非常规气藏应用获得成功,在致密气应用的整体黏度较页岩气高,在深层页岩气的携砂能力还需进一步增强;疏水缔合聚合物类降阻剂、固体型降阻剂是变黏滑溜水的发展方向,有望解决高黏液体摩阻高、乳液降阻剂潜在环保风险等问题,对变黏滑溜水的研究和应用有一定的指导意义。      

滑溜水压裂液降阻剂的研制与应用

通过对高聚物降阻机理及影响因素的分析研究,借助正交实验设计方法,优选出降阻剂主要活性组分UJ,研制出低成本滑溜水压裂液降阻剂GCY-1,性能表征结果显示,该降阻剂具备高分子降阻特性,性能良好,并通过添加适当的压裂液添加剂,形成了滑溜水体系配方,该配方在现场应用4井次,降阻率可达63.6%,取得了良好的应用效果。     

抗盐型滑溜水减阻剂的性能评价

目前使用的大多数减阻剂抗盐能力无法满足滑溜水高矿化度配液用水的要求。为了获得可用高矿化度水配制的减阻剂,开展了疏水缔合聚合物抗盐型减阻剂GAF-RP的研究,评价了GAF-RP的溶解性、减阻性和抗盐能力等,研究了采用GAF-RP与增效辅剂GAF-2D和黏土稳定剂GAF-16配制的滑溜水体系的减阻性能、防膨性能及对岩心的伤害等,并在吉林某油田进行了现场应用。结果表明,GAF-RP减阻和抗盐效果均好于聚丙烯酰胺类减阻剂,GAF-RP溶解时间短,能在120 s内达到最大减阻率80%;抗盐达25×10~4mg/L,抗氯化钙1000 mg/L;GAF-RP配制的滑溜水体系具有较低的表面张力(27.1 mN/m)以及较高的防膨性能(防膨率大于80%),对岩心基质渗透率损害率小(小于5%);该滑溜水返排液可重复配液,返排液配制体系的减阻性能较好,减阻率为78.2%,压后返排率49.6%,日产油4.3 t,增产效果较好。     

滑溜水压裂液用乳液降阻剂的合成及应用

采用丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸及全氟甲基丙烯酸酯在反相乳液中共聚制备一种乳液降阻剂。该降阻剂溶解时间为40 s,配成滑溜水溶液CST值小于同条件下的KCl溶液,降阻率为72%～75%,岩心伤害率为5%左右,抗盐性达到200 g/L,可用现场返排液进行配液。在自211井的压裂施工测试,效果显著,可以充分满足现场施工需求。     

疏水缔合聚合物及共混聚合物水溶液性能研究

制备了一类以烷基（C12－C16）烯丙基卤化胺为疏水单体的阳离子型丙烯酰胺疏水缔合聚合物及与阴离子表面活性剂（SDS）共混的共混聚合物。比较了这类疏水缔合聚合物及共混聚合物、聚丙烯酰胺3种聚合物分别用于油田三次采油时的增粘性、抗温抗盐性能、粘附性、对石英砂的吸附情况和聚合物溶液的老化稳定性。这类水溶液疏水缔合聚合物及共混聚合物的增粘效果与超高相对分子质量聚丙烯酰胺相比有很大提高，但随着水的矿化度增加，溶液的粘度下降很快。研究认为这类疏水缔合聚合物及共混聚合物经改进后有希望作为油田三次采油的新型驱油剂。     

滑溜水压裂液用降阻剂的研究与应用进展*

滑溜水作为非常规油气开采应用最多的水基压裂液之一,其主要特点是能够降低摩擦阻力,而降阻剂作为核心助剂决定了滑溜水的性能和应用。本文结合国内外相关文献,分析了降阻剂的作用机理,介绍了天然聚合物型、表面活性剂型以及聚丙烯酰胺型降阻剂的研究及应用进展,认为速溶粉式聚合物降阻剂和W/W分散聚合物降阻剂具有较大应用潜力,能够实现高效携砂且耐盐的降阻剂是未来研究的重点。图2参46     

一种降阻剂与水作用力机理研究、合成及性能评价

以分子动力学方法对比了3种聚合物与水的相互作用能,由径向分布函数得到,聚合物中氧原子与水中氢原子形成的氢键是聚合物与水作用的主要来源。验证实验中以一种非离子表面活性剂型疏水单体与丙烯酰胺、丙烯酸共聚得到一种阴离子型三元疏水缔合聚丙烯酰胺作为降阻剂,核磁氢谱证明合成是成功的,光散射法测得三元聚合物分子量为2.83×106 g/mol。以清水在管道中流动的摩阻为空白组,计算降阻率。在聚合物加量0.025%条件下,PAM的降阻率最高仅达到40%,P（AM-AA-MPEG）的降阻率可达65%。与水相互作用能强的聚合物,降阻性能越好,聚合物在水中形成网状结构是降阻的直接原因,聚合物的长侧链也能提高降阻率。      

乳液型压裂液降阻剂的合成及其性能

采用反相乳液聚合法,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,过硫酸钠/亚硫酸钠为引发剂,失水山梨醇油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚为乳化剂,合成滑溜水压裂液用乳液型降阻剂;考察乳化剂和引发剂的用量、反应温度对单体转化率及产物性能的影响;采用FTIR和13C NMR等方法对产物进行表征。表征结果显示,产物为P(AM-AA-AMPS),黏均相对分子质量大于1×107。实验结果表明,合成降阻剂的适宜条件为:反应温度25℃、乳化剂用量3%(w)(基于乳液的质量)、引发剂用量0.025%(w)(基于单体的总质量),在此条件下单体转化率可达99.9%,乳液黏度为650 m Pa s,乳液固含量为35%(w);在清水中加入0.10%(w)的降阻剂,降阻率达到61.5%,剪切5 min时降阻率仅降至60.6%,且具有良好的抗剪切能力。     

页岩气压裂用滑溜水的研究及中试应用

针对页岩气储层超低渗透率（一般在毫微达西至微纳达西之间）、生产周期长和开采寿命长的特点,压裂施工规模大（“千方砂万方液”）,施工排量k（8—15m3／min）,施工摩阻高,因此室内在优选高效减阻剂、助排剂、防膨剂的基础上,开发了一种速溶、低粘、低摩阻、高防膨率、易返排的滑溜水。经室内评价和中试应用表明本品滑溜水在管径1寸半连续油管,排量0．17m3／min时,国外滑溜水降阻率为60．62％,而本品滑溜水则为64．74％,说明此体系具有较低的摩阻}生能和耐剪切性能,达到或超过国外水平。     

多功能滑溜水减阻剂的制备及性能评价

为获得滑溜水压裂液优良的减阻性,以柴油为分散介质、失水山梨醇单油酸酯和聚氧化乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯为复配乳化剂、过硫酸钾和偶氮二异丁腈为引发剂,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和α-十二烯(EA)为反应单体,采用反相乳液聚合的方法制备了滑溜水减阻剂DGSA-1。用红外光谱仪对合成产物的结构进行了表征。通过测定减阻剂水溶液的特性黏数,对减阻剂制备条件进行了优选,研究了减阻剂的抗盐性、表面活性和减阻性。结果表明,在AM、AMPS、EA 3种物质摩尔比为1.1∶1∶0.1、引发剂用量占单体总质量的0.048%、复配乳化剂的HLB值(表面活性剂的亲水亲油平衡值)为5.5、反应温度55℃、反应时间6 h的条件下制备的滑溜水减阻剂DGSA-1的减阻效果最佳。DGSA-1减阻剂具有分散溶解性好、抗盐、高效减阻和低表界面张力的特性。0.15%DGSA-1水溶液的黏度在2 min内达到最大,减阻率为73.2%,减阻性能优于国内外同类产品。图3表2参16     

压裂用减阻剂及其减阻机理研究进展*

减阻剂是致密砂岩、页岩等非常规储层改造压裂液的关键添加剂,其性能直接影响压裂施工效果。通过介 绍聚合物类减阻剂、表面活性剂类减阻剂和多元减阻剂,分析比较了3种减阻剂的优缺点及研究进展,重点阐述 了减阻剂的减阻机理及减阻失效机理,归纳总结了纳米材料在压裂减阻中的应用研究进展。指出在高温、高剪 切、复杂介质等非常规储层压裂环境中,同时具有储层伤害小、携砂能力强、减阻稳定且高效、易返排、易回收利 用等优点的新型多功能复合减阻剂将是今后研究的重要方向。     

Comparative Study of Drag Reducers for Light Hydrocarbon Flow

The study of drag reduction is very important for the transport of hydrocarbons through long pipelines. The reduction in pressure drop along the pipeline leads to larger volumes transported for the same pumping energy, or lower power pumps can be used to carry the same flow rate. In this study, two drag reducer agents were tested on commercial diesel. The experiments were run in rheometer and pipe in order to compare their relative capability to reduce torque and pressure drop, respectively. Despite the different flow mode and turbulence level in both methods, a qualitative correlation between their results could be established. The experiments conducted in a rheometer allow quickly selecting the best drag reducer agent with small sample volume and good accuracy. The limitations of this technique are also highlighted by comparison of the drag reduction measured using the two techniques.     

非常规油气开采压裂用减阻剂研究进展

体积压裂是非常规油气开采的主要手段.由于泵速高、液量大、排量大,要求压裂液具有可连续混配、低摩阻和高返排率性能,因此需要使用滑溜水压裂液体系.其中的核心组分高分子减阻剂直接决定了滑溜水压裂液的性能.本文针对近年来减阻剂的研究进展,综述了减阻剂类型和减阻机理,总结了影响减阻性能的因素,介绍了减阻剂的现场应用情况,展望了减...     

乳液降滤失剂的制备及其在压裂液体系中的应用

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和烯丙基聚乙二醇(APEG)为原料,制得多元共聚乳液GY-9。将GY-9与腐植酸混合得到降滤失剂GJH-1,考察了单体配比、腐植酸与GY-9配比、GJH-1用量、温度等对其降滤失性能的影响;研究了其对页岩的抑制性及其对防膨率的影响。实验结果表明,制备GY-9的最佳m(AM)∶m(AA)∶m(AMPS)∶m(APEG)=2∶1∶1.5∶3;当m(腐植酸)∶m(GY-9)=13∶7时,GJH-1的降滤失效果最好。在淡水基浆中添加1.0%(w,基于体系质量)GJH-1时,静滤失量、高温高压滤失量分别达到4.5 m L和6.7 m L,具有良好的降滤失性能;GJH-1对页岩膨胀有抑制作用,当GJH-1用量为1.0%(w)时,防膨率达87.7%;将GJH-1添加到压裂液体系中,可有效提高压裂液体系的耐温、耐盐性能,对破胶性能基本无影响。     

稠油降粘剂ASM的改性及复配性能研究

在合成稠油降粘剂ASM的基础上,采用十八醇进行酯化改性,同时将改性样品与表面活性剂进行复配,考查了降粘效果。实验结果表明,经过改性后的样品及复配样品的稠油降粘效果均有所提高,在50℃时,当降粘剂加量为240mg／l时,降粘率最高达72．5％。     

OPS和OPC系列稠油乳化降黏剂的研制

以工业品烷基酚聚氧乙烯醚OP-n（n=4,6,8,10,15）为起始原料,合成了烷基酚聚氧乙烯醚乙酸盐OPC-n和磺酸盐OPS-n两个系列的阴-非离子表面活性剂。以酸值和黏度不同的胜利单家寺和陈庄稠油为实验油样。将OPC-n和OPS-n溶于矿化度5811 mg/kg的胜利标准盐水和NaCl、CaCl2盐水中作为水相,按油、水质量比7∶3在50℃用玻棒搅拌混合,观察是否形成水包油乳状液并测黏度进行确认。在胜利标准盐水溶液中,OPC-n和OPS-n乳化稠油所需的最低质量分数,随稠油、表面活性剂类型及氧乙烯链节数n而变,一般而言,OPC-n系列中的OPC-8和OPS-n系列中的OPS-4乳化稠油的性能最好,该最低质量分数值分别为0.05%或0.025%和0.025%。在NaCl盐水溶液中,OPC-n的该最低质量分数值与稠油和n有关,均随盐含量增加而增大,在盐含量≤15%时,抗盐性最好的OPC-8和OPC-10的该值≤0.05%;OPS-n的抗盐性好于OPC-n。OPC-n的抗钙性良好,钙盐含量为2%时该最低质量分数≤0.1%;OPS-n的抗钙性更好,钙盐含量为2%和3%时该最低质量分数仅为0.025%或0.05%。表6参5。     

油基减阻剂的研制与应用

聚α烯烃是目前最为有效的减阻聚合物,影响聚合物减阻效果的因素很多,若想得到其中的规律性,一般的实验设计所需的工作量很大。本文提出采用均匀设计安排实验结合数据回归处理的方法,可以大大减少实验次数,提高了实验效率。另外,通过对国外两种减阻剂以及实验合成的高级α烯烃的均聚物、共聚物进行环道测试和凝胶渗透色谱(GPC)分析,研究了聚合物分子量对减阻效果的影响。     

耐温抗盐型乳化降黏剂AFOP的合成及性能

针对目前乳化降黏剂在稠油油藏化学驱和压裂采油过程中存在耐温抗盐性差的问题,以双酚AF(BPAF)、对羟基苯磺酸(PHSA)和辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为原料,采用两步三段法合成了一种耐温抗盐型乳化降黏剂AFOP,以耐温抗盐性、降黏性为指标,优化了降黏剂AFOP的合成条件,利用IR、GPC对AFOP的结构进行了表征,考察了在高温高盐情况下降黏剂AFOP对几种稠油的降黏效果,并与油田用降黏剂在高温高盐下的降黏效果进行了对比。研究得出AFOP最佳合成条件为BPAF、PHSA和OP-10的摩尔比为1∶4∶6,羟甲基化阶段碱性条件下在80℃下反应1.5 h,酸性条件下在80℃反应3 h,最后在100℃下缩聚反应6 h。在矿化度为8246 mg/L的模拟盐水体系中300℃下高温老化24 h后,质量分数1%的AFOP溶液与稠油间的界面张力仍能达到10-1mN/m数量级,油水比为7∶3时对渤海稠油的降黏率仍能保持在98%以上。乳化降黏剂AFOP具有优良的抗盐耐温性能,能够满足海上高温高盐油藏稠油开采的需要。图3表4参23