近十年国内超高温压裂液技术研究进展

随着深层超深层储层改造技术的发展,对超高温压裂液提出了迫切的需求。10年来我国开发的超高温压裂液按稠化剂类型主要分为三类:超高温羟丙基瓜尔胶压裂液和羧甲基羟丙基瓜尔胶压裂液、超高温改性瓜尔胶和聚丙烯酰胺混合基压裂液、超高温合成聚丙烯酰胺压裂液。本文介绍了近10年来这三类超高温压裂液技术在我国的研究应用和最新进展,指出了这些压裂液的缺点和局限性,提出了超高温压裂液技术的研究方向。     

低残渣羧甲基压裂液在苏里格气田的应用

低残渣羧甲基压裂液是在保持瓜尔胶优点的基础上形成的新型压裂液体系,与羟丙基瓜胶相比,羧甲基压裂液体系具有稠化剂增黏速度快、交联性能好、摩阻相对小、耐温抗剪切性能强、剪切恢复性好、破胶性能优异、残渣低等优点。在苏里格气田现场施工中应用,解决了生产中出现的交联时间短、基液存储时间短和过破胶现象;增大了产能,节约了成本。     

羧甲基瓜尔胶水溶液流变特性研究

研究了羧甲基瓜尔胶水溶液的流变特性,考察了羧甲基瓜尔胶浓度、温度、pH值及外加NaCl浓度对羧甲基瓜尔胶水溶液表观黏度的影响.结果表明,羧甲基瓜尔胶水溶液表观黏度随浓度的增加而增大,随温度的上升而降低,随NaCl浓度的增加而明显降低,稳定的pH值范围为6～8.羧甲基瓜尔胶水溶液具有剪切变稀特性,溶液表观黏度随剪切速率的变化可用Ostwald-Dewaele方程描述;零切黏度可由Spencer-Dillon经验公式外推得出,其与温度的关系符合Arrhenius公式.羧甲基瓜尔胶水溶液具有一定的触变性和黏弹性,黏弹性随浓度的增加而增强.图10表2参16     

超低浓度压裂液技术在海拉尔油田的应用

针对海拉尔油田低渗透储层压裂增产改造的需要,开发应用了一种新型超低浓度羧甲基瓜尔胶压裂液,并和羟丙基瓜尔胶压裂液进行了对比分析。结果表明:其水不溶物含量降低了一个数量级,增稠效率更高,最低使用质量分数仅为0.2%,破胶后残渣含量降低了70%以上。该技术在海拉尔油田低渗透储层现场应用164口井437层,施工成功率94.7%,取得了良好的增产效果。     

海水中瓜尔胶溶胀性能研究

针对海上连续混配海水基压裂液过程中稠化剂溶胀问题,开展了瓜尔胶溶胀性能的研究。考察了瓜尔胶取代基类型、取代度、搅拌速度、瓜尔胶加量、pH值和温度对瓜尔胶溶胀性能的影响。结果表明,我国某海域海水水样矿化度为34440 mg/L,富含Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Cl^-、SO₄^2-。在常规条件下（20℃、300 r/min、pH=7.5）,羧甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶（取代度0.30）、羟丙基瓜尔胶（取代度0.15）、未改性瓜尔胶在海水中的溶胀时间分别为25、50、55、60 min,对应的表观黏度分别为63、59、45、23 mPa·s。以羧甲基瓜尔胶为研究对象,考察其他因素对溶胀性能的影响。优选的配制方案为：搅拌速度400~500 r/min、温度30~40℃、pH值6~7,瓜尔胶加量0.5%以内。溶胀时间能控制在10 min以内,满足连续混配海水基压裂液施工要求。     

压裂液屈服应力实验研究

压裂施工过程中裂缝内浓缩的压裂液具有较高的屈服应力,会导致压裂液返排效率低,有效缝长短。实验原理基于虎克定律,压裂液屈服前的应力与应变为线性关系;当其偏离线性关系时,压裂液屈服。采用自制实验装置考察了瓜尔胶与破胶剂浓度对压裂液屈服应力的影响。实验结果表明,瓜尔胶浓度较低时,压裂液屈服应力较小,瓜尔胶浓度4.8g/L时的屈服应力仅为0.329Pa;随着瓜尔胶浓度的增加,压裂液屈服应力迅速增大,瓜尔胶浓度为24g/L时,屈服应力增至63.292Pa。在压裂液中加入破胶剂可以有效减小压裂液的屈服应力。压裂液屈服应力为0时,瓜尔胶浓度与所需破胶剂量的关系近似为线性关系,瓜尔胶浓度越高所需破胶剂量越大。     

超级瓜尔胶理化特征及压裂液配方评价

针对大庆油田特低渗透储层压裂增产改造的需要,开发了一种新型超级瓜尔胶压裂液.利用核磁共振和黏度实验技术表征了超级瓜尔胶的化学结构和相对分子质量,利用流变仪测定了超级瓜尔胶压裂液的流变性质.结果表明:超级瓜尔胶与瓜尔胶原粉的化学结构基本相同,但是相对分子质量却比瓜尔胶原粉高1.4倍左右;在相同温度和相同剪切速率条件下,配...     

氢键抑制方法减少瓜尔胶压裂液对砂岩储层的吸附伤害

为了减轻瓜尔胶压裂液在砂岩多孔介质中产生的吸附伤害、降低其对致密砂岩储层渗透率的伤害,以四川盆地中侏罗统沙溪庙组砂岩为研究对象,根据热重实验确定瓜尔胶在砂岩表面的吸附量,并利用X射线电子能谱测试结合岩心流动实验,分析瓜尔胶压裂液在砂岩多孔介质中的吸附作用机理,再通过核磁共振和CT成像,研究压裂液吸附对砂岩孔喉结构变化和氢键抑制剂对压裂液综合性能的影响。研究结果表明:(1)压裂液会吸附在岩石多孔介质内部,导致岩石孔径变小、储层渗透性变差,吸附量约为3.9 mg/g;(2)砂岩表面的含氧基团与瓜尔胶分子形成的多重氢键作用是砂岩多孔介质与压裂液之间发生吸附的主要作用力,氢键抑制剂可以降低瓜尔胶在砂岩中的吸附量和对储层渗透率的伤害程度;(3)氢键抑制剂的加入对压裂液流变性影响不大,但却可以有效地降低破胶液的表面张力和残渣含量。结论认为,氢键抑制剂可以解除瓜尔胶与砂岩的吸附作用,有效地降低瓜尔胶压裂液对储层的伤害,并且不会影响压裂液的综合性能;该研究成果对于认识氢键抑制剂的性能、改进瓜尔胶压裂液体系、提高致密砂岩储层的增产改造效果等都具有重要的意义。     

微滤膜过滤法检测压裂液残渣含量的研究

针对离心法检测压裂液残渣含量出现残渣颗粒分离界面不清、清液无法完全傾出的问题,提出用微滤膜过滤法检测压裂液破胶后的残渣含量。通过用激光粒度仪对瓜尔胶和聚合物类压裂液破胶液残渣颗粒粒径的分析,确定了微滤膜孔径,研究了滤样量、温度和压力对微滤膜通量的影响,比较了微滤膜过滤法和离心法检测破胶液残渣含量的效果。结果表明,微滤膜过滤法检测适合在常温(30℃)下进行。瓜尔胶系列压裂液破胶液残渣过滤的微滤膜孔径为3μm,操作压力在0.2~0.3 MPa为宜,瓜尔胶和瓜尔胶改性产品压裂液破胶液适宜的滤样量分别为25和50 mL;聚合物类压裂液破胶液残渣过滤的微滤膜孔径为0.22μm,操作压力为0.1 MPa,滤样量为150 mL。微滤膜过滤法实现了残渣颗粒从破胶液中的完全分离,重现性和精密度好于离心法。     

新型低损害植物胶压裂液及其在低渗透储层中的应用

为了满足大庆油田低渗透储层压裂增产改造的需要,开发了一种新型低损害植物胶压裂液。室内实验和现场应用结果表明,与目前广泛使用的羟丙基瓜尔胶压裂液相比较,新型低损害植物胶压裂液具有聚合物浓度低、破胶液残渣含量少、对地层和裂缝导流能力损害低、成本低、增产效果显著等诸多优点。新型压裂液中高分子聚合物的分子量和化学结构与羟丙基瓜尔胶不同,因而其性能有明显优势。