羧甲基羟丙基胍胶压裂液性能评价与研究

目前我国各大油田使用的压裂液主要是水基压裂液,胍胶原粉广泛用作水溶液增稠剂,胍胶经过改性后,增加了分子的分支程度,使其水溶速度加快,粘度提高,热稳定性增强,防腐储存性因改性而改善。将羟丙基胍胶(HPG)稠化剂部分基团改为羧甲基,使形成的胍胶压裂液具有了一些新的性能,在相同温度下,稠化剂使用浓度大幅下降,水不溶物含量降低,聚合物网状结构更好,弹性好,携砂能力强,并且在施工摩阻较小,对深井、大排量施工井更有利。该论文评价了羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)压裂液基础性能和在一定温度下的耐温性、破胶性能,评价出羧甲基羟丙基胍胶压裂液具有易配制、高弹性、高悬砂性及低稠化剂、低基液黏度、低残渣的特性。     

低浓度胍胶压裂液体系室内研究

目前全球瓜尔胶原材料紧缺,导致胍胶价格飙升,压裂成本攀升。因此,研究优选满足携砂要求的低浓度胍胶压裂液体系具有重大意义。通过实验,对低浓度胍胶压裂液体系的配方进行了研究,评价了低浓度胍胶压裂液体系的耐温耐剪切性能、流变性能、滤失性能、破胶性能、静态伤害和残渣伤害。实验结果表明,低浓度胍胶压裂液可满足压裂施工时的携砂要求,并且破胶后的残渣含量明显减少,降低了对储层的伤害,是一种低成本、低伤害压裂液体系。     

无破胶剂聚合物压裂液的研究

在合成了由短链分子聚合和交联的新型无破胶剂压裂液的基础上,考察了增稠剂浓度、交联剂用量对压裂液性能的影响,评价了新型无破胶剂压裂液的综合性能。结果表明,当增稠剂浓度在2.0%以上,交联剂浓度增加,液体的粘度迅速增大;无破胶剂压裂液在170 s-1的剪切速率下120 min后仍具有较好的剪切稀释性;新型无破胶剂压裂液与常规的胍胶相比,同样具有滤失量低的特点,在90℃下,压裂液仍有较好的携砂能力;其还具有表面活性剂清洁压裂液无残渣、易返排的特点。此外,该压裂使用方便,还可再生重复使用。     

水基压裂液增稠剂的研究进展

本文综述了水基压裂液增稠剂的研究进展。低伤害、耐高温的改性胍胶研究广泛。除香豆胶、魔芋胶的改性物外,新型低损害苦苈胶综合性能优于羟丙基胍胶。疏水缔型聚合物,与传统聚丙烯酰胺类比较,热稳定性更好、抗剪切性能更强,具有广阔的应用前景。     

低浓度胍胶压裂液在泥盆系东河塘组的研究应用

巴麦井区东河塘组储层泥质含量高、储层物性差、克氏渗透率在0.06~0.82md(平均0.34md),孔隙度4.7%~10.6%(平均7.7%),属于特低孔特低渗-超低孔超低渗透储层。为有效控制和降低压裂液对储集层的伤害,提高压裂效果,降低压裂成本,研发了满足特低孔特低渗-超低孔超低渗透储层压裂需要的低伤害、耐高温的低浓度胍胶压裂液体系配方。通过室内实验研究,对低浓度胍胶压裂液体系配方的耐温耐剪切能力、流变性能、静态滤失、破胶性能及残渣含量进行了评价。室内实验评价表明,该体系能够大大降低胍胶的使用浓度,降低压裂液的残渣含量,降低压裂液对储集层的伤害,具有优良的破胶、返排、降滤失性能,是一种低成本、低伤害压裂液。     

高温低浓度压裂液研究与应用

针对改性瓜胶高温压裂液增稠剂使用质量分数高、破胶性能低、成本高的问题,制备了可与羟丙基瓜胶交联且使形成的压裂液体系具备良好性能的硼交联剂,得到了适用于深层致密油气藏的高温羟丙基瓜胶压裂液体系。对影响交联剂的主要因素进行了分析和优选,基于优选结果制备了络合硼交联剂,并对其交联形成的羟丙基瓜胶压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:硼酸质量分数20%,交联促进剂质量分数7%,多元醇混合物质量分数25%～30%,可制备出优良的硼交联剂,其性能优于国内通常使用的有机硼交联剂。羟丙基胍胶使用质量分数为0.5%时,形成的高温低质量分数压裂液黏度提高74.5%,残渣质量分数降低48.7%,满足180℃储层改造的需要。     

耐高温胍胶压裂液及其对储层的伤害机理研究进展

随着油气资源的勘探开发不断向深层超深层储层发展,常规胍胶压裂液不能满足高温超高温储层压裂施工需求。国内外学者致力于从胍胶耐温改性与新型耐高温交联剂合成两个方向提升胍胶压裂液的耐温性能,同时研究了胍胶压裂液对储层的伤害机理,取得了较大进展。本文回顾了近年来国内外耐高温胍胶压裂液的发展动态,阐述了关于耐高温改性胍胶和耐高温交联剂合成的研究现状,从胍胶压裂液对储层的伤害类型和伤害机理角度进行了总结,重点分析了胍胶压裂液对高温储层伤害机理的研究进展。最后指出,应该继续通过化学改性进一步提高胍胶自身的耐温性能,同时加强对破胶剂和纳米交联剂的研究,并提出高效低伤害的纳米交联压裂液是耐高温胍胶压裂液未来可能的发展方向。     

一种酸性压裂液研制及其性能评价

针对低渗透、碱敏性储层,研制了一种以有机锆为交联剂,羧甲基羟丙基胍胶为增稠剂的酸性压裂液体系,并对压裂液相关性能进行了系统评价。实验结果表明,当增稠剂溶液浓度为0.4%,交联比为100∶2,破胶剂加量为0.06%时,与压裂液助剂粘土稳定剂、缓蚀剂、助排剂等配制的压裂液破胶液粘度为1.013 mPa.s,残渣含量为261 mg/L,防膨率为90.5%,表面张力为27.6 mN/m,平均缓蚀速率为0.826 g/(h.m2),在90℃下滤失速率为0.575×10-5 m/min0.5,对储层的伤害率小于15%。     

超级胍胶压裂液高温热稳定性影响因素及试验研究

本文分析了超级胍胶分子间作用力、压裂液中溶解氧及有机硼交联剂在高温条件下转化生成的H+对超级胍胶高温压裂液热稳定性影响,试验表明:通过交联剂类型及浓度优化,加入氢氧化钠、碳酸钠及多羟基醇能够有效增强高温压裂液热稳定性,使压裂液在140℃条件下具有较好的耐温耐剪切性能,而加入还原剂硫代硫酸钠使高温压裂液的热稳定性略有提高,但影响不大。     

一种新型水溶性聚合物压裂液的研制与应用

水基压裂液是油田压裂增产的主力体系,其增稠剂瓜尔胶的价格近5年呈倍增趋势,严重影响了油田压裂生产。本文通过对新型水溶性聚合物压裂液的研制,形成了具有增稠剂用量小、冻胶弹性好、残渣含量低、易破胶等优点的聚合物压裂液,在大庆油田多个区块进行了现场试验,工艺成功率100%,压后效果优于同区块对比井,成本低于常规水基压裂液。在瓜尔胶价格高于3.3万元/t的情况下,水溶性聚合物压裂液可部分替代常规压裂液。     

纳米二氧化硅增强胍胶压裂液性能研究

为提高压裂液性能,适应复杂油气藏的开发需求,往往采用改性稠化剂、温度稳定剂和新型交联剂来实现,但是这些方法目前对压裂液的性能提升已达到极限,本文采用纳米杂化的方式来提升压裂液综合性能。考察了纳米二氧化硅加入到胍胶压裂液中对其耐温性能、携砂性能、破胶性能和伤害程度的影响。结果表明,在相同的胍胶浓度下,在压裂液中加入3 000 mg/L的纳米SiO_2能使硼交联剂的用量减少0.05%,而压裂液冻胶黏度却提高了76 mPa·s。纳米SiO_2杂化压裂液相比于空白压裂液的耐受温度提高了20℃,在压裂液基液和冻胶中的沉降速度都明显变慢,说明纳米SiO_2增强了压裂液的黏弹性能,即增强了压裂液的携砂性能;杂化压裂液破胶后的黏度、表面张力和残渣含量都符合"水基压裂液通用技术指标";并且纳米SiO_2的加入能减小压裂液对岩心和支撑剂充填层导流能力的伤害。纳米SiO_2杂化胍胶压裂液满足现场施工和低伤害的要求。     

低渗储层改造低伤害压裂液体系研究

为了有效控制和降低压裂液对储层的伤害,提高压裂液体系的增油效果,降低压裂成本,在玛湖凹陷风城组低孔、低渗及非均质储层的压裂改造中,针对胍胶类压裂液残渣含量较多,容易对储层造成伤害,同时胍胶压裂液在碱性条件下交联,高矿化度对压裂液性能影响较大等原因,开展了低伤害压裂液体系改性黄原胶的研究。通过现场研究结果表明,改性黄原胶可以克服碱性环境、高矿化度以及硼离子的影响,破胶后残渣含量为90 mg/L,比HPG的残渣含量少56.5%,有效的减少了破胶液残渣对地层的伤害。在玛湖凹陷斜坡区进行了13井次的储层改造,10口井次获得工业油流,获油率55.6%,取得了较好的改造效果。     

压裂液中增稠剂的研究

石油压裂液的主要添加剂是增稠剂,在压裂工艺中起着重要作用。目前国内外压裂液的应用大多为胍胶及其衍生物,因此对增稠剂品种的增加与改进有利于压裂液的完善和应用。本文以魔芋粉作实验原料,对其增稠能力进行考察,探讨了各种因素对增稠能力的影响,并在此工作上对其进行改性,实现了较好的试验结果。     

改性瓜胶压裂液的制备及性能研究

分别以十二烷基和磺酸盐甜菜碱为修饰基团,以瓜胶原粉为主剂,制备了2种改性瓜胶增稠剂:疏水改性羟丙基瓜胶和磺酸盐甜菜碱型瓜胶。模拟现场配方,对其配制的压裂液的抗剪切性能和耐温性能进行评价。通过对比发现磺酸盐甜菜碱型胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有所下降,疏水改性羟丙基胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有明显改善。其中,疏水改性羟丙基瓜胶80℃下剪切60 min后,表观粘度为93.4 m Pa·s,比油田提供CJ2-6瓜胶耐温抗剪切能力有明显改善。可以考虑疏水改性羟丙基瓜胶在压裂液体系的进一步应用。     

改性瓜胶压裂液的制备及性能研究

分别以十二烷基和磺酸盐甜菜碱为修饰基团,以瓜胶原粉为主剂,制备了2种改性瓜胶增稠剂:疏水改性羟丙基瓜胶和磺酸盐甜菜碱型瓜胶。模拟现场配方,对其配制的压裂液的抗剪切性能和耐温性能进行评价。通过对比发现磺酸盐甜菜碱型胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有所下降,疏水改性羟丙基胍胶比油田提供CJ2-6胍胶耐温抗剪切能力有明显改善。其中,疏水改性羟丙基瓜胶80℃下剪切60 min后,表观粘度为93.4 m Pa·s,比油田提供CJ2-6瓜胶耐温抗剪切能力有明显改善。可以考虑疏水改性羟丙基瓜胶在压裂液体系的进一步应用。     

新型清洁压裂液性能评价

随着高深井作业对压裂液耐温耐剪切及流变性要求的提高和胍胶成本的升高,急需廉价且性能好的无机高分子稠化剂替代原有胍胶。本文通过对高分子稠化剂XH系列清洁压裂液的流变性、粘弹性、滤失性、静态伤害、残渣含量等多方面室内测试评价,结果表明该新型压裂液不但具有优良的耐温耐剪切性、低残渣含量、良好的破胶性能,还具有优良的携砂和助排能力,满足深井高温压裂作业要求。     

游园沟压裂工艺优化及应用

游园沟油田属中孔中渗油藏,地层压力低,温度低且闭合压力低;胍胶压裂液使用囊式破胶剂无法破胶,强氧化剂破胶较难掌控,这就要求压裂液满足低成本的同时,还具有破胶彻底、低残渣量等优点。低分子聚合物压裂液,利用其对矿化度敏感和强氧化剂协同作用破胶,破胶彻底水化;破胶后残渣含量较胍胶压裂液大大减少;基液粘度低,滤失系数小,其不易变质,易于存放;且具有良好的抗剪切能力和携砂、输砂能力,降低了施工风险,并用石英砂代替陶粒,降低了施工成本;本方案采用低分子聚合物压裂液、石英砂代替陶粒,并利用堵塞球在现场压裂改造。     

低成本清洁压裂液体系研究

水力压裂增产技术是目前改善油气层最为有效的方法,压裂施工过程中,压裂液的好坏决定施工的成败。针对水基压裂液体系的成本与清洁的要求进行了室内试验研究,对低成本清洁压裂液体系配方调试及综合性能评价进行了压裂液体系完善优化研究,完成了低成本清洁压裂液体系增稠剂的优选、配方的优化及压裂液体系性能评价全部室内研究工作,研制出低成本清洁压裂液体系与羟丙基瓜胶压裂液成本相当(约240元·m~(-2),相当于羟丙基胍胶压裂液的90%),并进行了现场试验,实验结果证明,能够满足现场施工要求,具有良好的推广应用前景。     

纳米交联剂BC-27的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面进行化学改性和修饰,制备出一种纳米有机硼交联剂BC-27,采用FTIR、SEM、高温流变仪、高温高压失水仪对交联剂BC-27及其配制的压裂液进行了结构表征与性能测试,考察了改性纳米SiO2含量、稠化剂羟丙基胍胶（HPG）质量分数、交联比（压裂液基液与交联剂的质量之比）、pH值对交联剂BC-27交联性能的影响,并测试了交联剂形成羟丙基胍胶压裂液的抗温抗剪切性能、静态滤失性能、破胶与反排性能以及岩芯渗透率伤害性能。研究结果表明：w（改性纳米SiO2）=0.18%时制备得到纳米交联剂BC-27的性能最佳;当压裂液基液中w（HPG）=0.35%,交联比为100:0.3,调节pH值约为11时,形成的压裂液冻胶效果最好,最高抗温温度为130℃,交联时间在89～225s可调;纳米有机硼交联剂BC-27配制的压裂液在130℃下连续剪切120min,其黏度仍保持在440mPa·s以上,而普通有机硼交联剂OS-150配制的压裂液仅为280mPa·s左右;有机硼交联剂OS-150形成的压裂液对储层岩芯伤害率为23.08%,而交联剂BC-27形成的压裂液仅为19.47%。该纳米交联剂性能优异,具有良好的延缓交联性能,可有效降低羟丙基胍胶用量。     

可再生低分子胍胶压裂液技术研究与发展

本文阐述了胍胶低分子化降解技术和低分子胍胶压裂液技术的研究现状,提出了低分子胍胶压裂液技术的研究方向,为今后开展无伤害或低伤害清洁压裂液技术研究提供技术借鉴。