低伤害液体胍胶压裂液LGC-1性能研究与应用

对低伤害硼交联液体胍胶压裂液的性能进行了研究,结果表明:在压裂液性能相当的情况下,液体胍胶增稠剂较干粉胍胶具有加量低(90℃液体胍胶加量0. 4% )、分散增粘速度快(3min时原胶液粘度为85mPa·s)、抗温抗剪切性能好(90℃下剪切60min后,粘度大于65mPa·s)、破胶返排迅速(120min后破胶液粘度小于5mPa·s)、残渣少(986mg/l)及与地层液体相溶性好等特点。该压裂液在油田现场施工20余井次,获得了较好应用效果。     

苏里格气田可回收压裂液体系研制及应用

为了解决苏里格气田大规模增产带来的用水量急剧增加问题,以一种具有表面活性的多效丙烯酰胺共聚物增稠剂CJ3-1为主剂、增强剂ZJ(阴离子表面活性剂)和助排剂TGF(氟碳类表面活性剂)为辅剂制备了配方为0.4%增稠剂CJ3-1+0.4%增强剂ZJ+0.5%助排剂TGF的可回收压裂液体系,研究了该压裂液体系的携砂性能、耐温抗剪切性能、黏弹性能、减阻性能等,并考察了该压裂液的回收利用情况。研究结果表明,该体系具有良好的耐温抗剪切性能,在90℃、170 s~(-1)剪切60 min后的黏度保持在60 mPa·s左右,当剪切速率从170 s~(-1)增至1700 s~(-1)再恢复到170 s~(-1)时,压裂液的黏度迅速降低并快速恢复。该体系无残渣,摩阻低,携砂及返排性能良好,导流能力保持率为92%。已采用该压裂液施工300余口井,累计入地液量100余万方,回收利用40万方,回收压裂液经简单处理后就可再次配液使用,极大地缓解了苏里格气田因用水量急增而带来的困难。     

羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术

随着油气储层压裂改造技术的广泛应用,压裂用水短缺和压裂返排液的有效处理已成为油气田亟待解决的问题。为了缓解新疆油田油田压裂用水与降低返排液处理成本,开展了羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术研究。研究结果表明,电解氧化处理可实现返排液的快速降黏与杀菌,然后利用气浮、沉降等方式即可将返排液中的悬浮物有效去除。通过调节处理后返排液的pH至6.5左右,实现了羟丙基胍胶粉在返排液中的分散起黏,即快速配制羟丙基胍胶基液。通过引入0.05%数0.2%的缓交联剂葡萄糖酸钠,利用缓交联剂与残余交联剂之间的络合作用,有效解决由残余交联剂的引起的交联过快问题,返排液配制的压裂液交联时间可控制在10数120 s之间。通过添加稳定剂亚硫酸钠消除返排液中残余的破胶剂,有效提升了压裂液的耐温能力。利用该方法累计完成2.2万方返排液的处理,配制出的羟丙基胍胶冻胶压裂液应用于新疆油田75口井的压裂改造中,井底温度范围22数97℃,施工成功率100%。     

CJ2-3型可回收低分子量瓜尔胶压裂液的开发

低分子量瓜尔胶CJ2-3分子链上引入了亲水基团,水溶性好,水溶液30℃[η]值0.842 L/g,按3组K,α求得分子量3.86×105~5.93×105。CJ2-3压裂液以硼酸盐作交联剂,交联剂用量大于常规瓜尔胶类压裂液。0.35%压裂液基液在pH=8.5时黏度仅12 mPa.s,形成的压裂液在热剪切测试中(170 s-1)黏度几乎立即产生,温度达到设定值后黏度保持不变,且60℃、70℃黏度相差不大(在100 mPa.s上下),即该压裂液流变曲线变化平稳,温度敏感性小,易控制,携砂能力强,压裂施工设计难度较小。加入破胶剂(过硫酸铵)可使该压裂液破胶,破胶液黏度符合返排要求。室内模拟破胶实验结果表明,压裂施工完成后,CJ2-3压裂液与低pH值的支撑裂缝表面接触时pH值下降,pH≤8.0时破胶,破胶液黏度接近基液,其中的CJ2-3不发生降解。CJ2-3压裂液滤失控制性能好,滤失量小,滤饼可在地层中自行破胶,易清除。长庆油田的3口油井用CJ2-3压裂液压裂,未加破胶剂的1口井,压裂液返排率达92.9%,返排压裂液在30℃放置7天,黏度下降30.8%。返排压裂液中补加各种添加剂得到的回收压裂液,流变性和其他性能与原始压裂液一致。图5表8参4。     

胜利油田瓜胶压裂液返排液回收利用水质指标

通过对胜利油田多口压裂井返排液水质指标的分析,确定了瓜胶压裂液返排液的水质特点。在此基础上,分别考察了pH、还原性离子、硬度、矿化度、含油量和悬浮物含量对瓜胶压裂液性能的影响程度,确定了压裂液返排液回收利用需要控制的水质指标:pH值为6.5～7.5,Fe2+含量不超过5 mg/L,S2-含量不超过2 mg/L,Ca2+不超过500 mg/L,矿化度低于100 000 mg/L,悬浮物不超过300 mg/L,悬浮物和原油含量对瓜胶压裂液的基液黏度和耐温耐剪切性能无影响,说明悬浮物和原油与瓜胶和交联剂都不发生反应。因此,在压裂返排液回用过程中,可适当放宽对原油和悬浮物含量的要求。为压裂液返排液的回收利用提供了依据。      

“水质调节-絮凝-O3氧化”工艺处理胍胶压裂返排液 及回用技术

基于对延长油田某油井的胍胶压裂返排液的水质特性分析,采用"水质调节-絮凝-O3氧化"工艺对该压裂返排液进行处理,通过实验探索各工艺参数对处理效果的影响,并考察了处理后返排液回配滑溜水压裂液的性能。先将压裂返排液的pH值调至9.0,然后加入800 mg/L絮凝剂IF-A和1.0 mg/L助凝剂FA-B,再在通臭氧量30 mL/min处理500 mL返排液的情形下通气处理40 min。处理后水质呈无色、清澈透明状,SS含量小于3.00mg/L,Fe离子含量0.5 mg/L以下,黏度降至1.28 mPa·s,细菌含量低。用处理液回配滑溜水压裂液的各项性能与用自来水配制的滑溜水压裂液性能相近,符合DB.61/T 575—2013《压裂用滑溜水体系》标准,满足滑溜水压裂液配制用水要求。图3表2参11     

海水基速溶低摩阻胍胶压裂液的研究

海上油田压裂采用海水配制压裂液成为降本增效的有效技术手段,但海水水质具有硬度高、矿化度高等问题。针对此问题,笔者将胍胶原粉分子重建物理改性,并经羟丙基化学改性,取代度0.45的两次改性胍胶在海水环境中3 min增黏速率达90%,相比普通同取代度的羟丙基胍胶,分子重建羟丙基胍胶在海水中增黏速度明显提升。交联剂通过对比,优选树状大分子有机硼交联剂,由于硼原子在交联过程中扩散速率降低,在应用阻垢剂基础上交联胍胶过程中可实现延迟交联,形成的冻胶微观网格尺寸平均40～55 nm,比小分子络合硼交联冻胶网格尺寸大,有效延迟交联速度,降低压裂摩阻。由分子重建羟丙基胍胶、树状大分子有机硼交联剂制备的海水基压裂液经在120℃剪切,2 h的流变性能为200 mPa·s,大于行业标准,降阻率可达80%,黏弹性能高于一般小分子络合硼交联胍胶。      

可回收胍胶压裂液用缓释酸破胶剂的研制

为了尽可能降低羟丙基胍胶压裂液的使用成本,研发新型压裂液添加剂以及开展羟丙基胍胶压裂液的回收利用意义重大。本文采用廉价的原料研制出了一种固体缓释酸型破胶剂,由于其在较高温度下可以缓慢释放出酸性物质,该破胶剂可以在一定条件下替代常规的胶囊破胶剂进行使用。同时由于其非氧化性破胶机理,可以实现羟丙基胍胶的非降解性破胶,在此条件下的返排液经过处理后可以重复使用。这为实现羟丙基胍胶的重复利用提供了可能。     

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。     

瓜胶压裂液体系示踪剂的筛选

在油气田开发过程中,多数油气井压裂通常是采取分段压裂,各层段一起合排,此过程目前常用总的返排量来判断整体压裂液的返排效果,而无法了解各个层段压裂液的返排情况。为了评价各层段压裂液的返排效果,可在各层段压裂过程中加入一定浓度的不同示踪剂,在返排时对压裂液返排液进行连续取样,检测返排液中各种示踪剂的浓度,从而判断各层段的返排效果,计算压裂液在地层中的残留量。而在压裂中所用示踪剂需要与压裂液配伍,对油田常用的几种示踪剂进行了实验评价。实验研究结果表明,小分子醇类和无机阴离子(SCN-和Br-)不适合作为瓜胶压裂液示踪剂,2种微量物质TA和TB与瓜胶压裂液配伍,不会对压裂液成胶和破胶产生影响,并且由于其在地层环境中有较低的吸附量,不会对定量测量造成影响,可初步选为压裂液示踪剂。     

速溶胍胶压裂液的研制及再生可行性研究

针对压裂施工时压裂液配制效率低,施工后返排液多、处理费用高且近期胍胶原料价格大涨等问题,研制了一种速溶胍胶压裂液。通过溶解速率测定、破胶及重复交联性能评价等一系列实验．将该胍胶与常规胍胶性能进行对比．并研究了该速溶胍胶的再生利用可行性。实验结果表明,速溶胍胶溶解快、分散性好、破胶彻底,以此作为增稠剂组成的压裂液体系耐剪切性能良好,具有一定的可再生性,经济环保,具有广阔的应用前景。     

镇北长8酸性羧甲基胍胶压裂液的研究及应用

针对镇北长8储层特征,研制开发出了一种新型酸性羧甲基胍胶压裂液体系,确定了该压裂液的配方。室内实验表明,该压裂液在酸性条件下交联,流变性能好,能完全破胶,破胶液粘度为3.44mPa.s,破胶残渣只有144mg/L,对储层伤害低。目前已成功压裂镇北长8地区6口井,增产效果明显,说明该压裂液适合用于碱敏储层改造。     

低残渣硼交联液体瓜胶压裂液LGC性能研究与应用

在水基压裂过程中,需要先将瓜胶干粉配制成原胶液,在配制原胶液时,不仅需要干粉与水混合的特殊设备,溶胀时间长,而且易产生大小不同的"鱼眼"和局部结块.为了解决该问题,西安石油大学和吐哈油田在1993年合作研究开发了低残渣硼交联液体瓜胶压裂液技术.液体增稠剂LGC为浅黄色液体,固相含量为60%,易溶于水,不溶于油,1.0%水溶胶表观粘度大干120 mpa·s.对低残渣硼交联液体瓜胶压裂液LGC的性能进行了研究,结果表明:LGC较瓜胶干粉具有易分散水化、增粘速度快、水不溶物少、抗温抗剪切性好、破胶快、残渣少及与地层液体相容性好等特点.该压裂液于1996年首次在新疆油田成功地进行了现场试验,2002～2003年在陕北油田现场施工20井次,获得了较好应用效果.     

胡芦巴胶硼砂压裂液在长庆油田深井中的应用

胡芦巴胶是我国自主种植、加工的一种天然植物胶,含有丰富的半乳甘露聚糖,通过深加工改性,可用作水基压裂液稠化剂.胡芦巴胶硼砂交联压裂液具有良好性能,通过实验对压裂液流变性、携砂能力、破胶性能、滤失性、储集层伤害程度等项目进行评价,其性能基本达到胍胶硼砂压裂液水平,某些性能甚至优干胍胶硼砂压裂液.长庆油田深井试验表明,胡芦巴胶硼砂压裂液可满足压裂携砂、增产、降低成本的要求.胡芦巴胶除用作增稠剂以外,其副产品还可以用于医药、食品等行业.如规模化生产,成本将进一步降低,与胍胶相比胡芦巴胶的价格更具有优势.随着我国低渗透油田开发规模不断增加,水力压裂作业数量逐年上升,胡芦巴胶硼砂压裂液具有广阔的应用前景.图7表7参10     

新型压裂液体系性能评价

针对瓜胶压裂液成本大幅增加的问题,开展了替代瓜胶的新型压裂液体系研究。通过对改性黄原胶及高分子聚合物压裂液体系的综合性能评价,初步形成了一套改性黄原胶滑溜水和一套聚合物压裂液室内配方。目前,改性黄原胶压裂液还存在耐高温耐剪切性能差、破胶液残渣含量高的问题,聚合物压裂液存在稠化剂加量高、延迟交联性能与耐高温性能难以达到平衡的问题。新型压裂液体系进一步改进后可现场选井进行试验。     

低伤害LMWF压裂液

介绍了一种低伤害LMWF压裂液，它用改性的低分子量瓜尔胶配成基液．经硼交联得到LMWF压裂液。该体系不用破胶剂。靠pH值变化自动破胶，因而减少了不溶性残渣。避免了对储层的伤害，提高了地层渗透率。对该体系的流变性、破胶性和再循环使用性的评价表明。该体系具有良好的携砂性能、长时间的流变稳定性；由于不合破胶剂，LMWF压裂液稳定，能长时间泵送；当压裂作业完成后，pH值降低，当pH值低于8时低分子量聚合物凝胶的交联性能随即丧失．压裂液恢复到起始的低粘度。使LMWF压裂液能迅速彻底地从裂缝中返排。应用表明，LMWF压裂液对地层伤害小，携砂性能好。提高了产油量。该体系可循环使用。节约了成本，保护了环境。     

不同助剂对Welan gum压裂液流变性能影响研究

Welan gum(威兰胶)是一种由葡萄糖、甘露糖和葡萄糖醛酸等组成的杂多糖,其溶液具有较好的流变特性。黏土稳定剂、助排剂、杀菌剂、无机盐等助剂是水基冻胶压裂液除主剂以外的重要添加剂,在压裂液的配方中起着不同的作用。根据实验结果,讨论分析了这几种压裂液添加剂对威兰胶压裂液性能影响。结果表明,采用威兰胶制备的压裂液基本满足压裂液施工对液体各项性能指标要求。威兰胶加量越大,压裂液增黏性越好;威兰胶压裂液加0.5%(w)KCl与不加KCl相比较,压裂液黏度下降40%以上;杀菌剂对威兰胶压裂液黏度影响不大;在压裂液中分别加入0.3%(w)助排剂和COP-1与未加的压裂液比较,170s~(-1),剪切60min后,压裂液黏度降幅分别为41.49%和61.82%。     

低浓度羟丙基瓜尔胶压裂液体系的研究

为有效控制和降低压裂液对储层的伤害,进一步提高压裂液效果,降低压裂成本,开发了满足低渗透储层压裂需要的低质量分数、低残渣、低伤害的胍胶压裂液体系。该压裂液体系胍胶浓度为0.35%,交联剂用量为0.50%,破胶后残渣为144 mg/L,破胶剂用量为0.008%,破胶时间为3 h,与常规胍胶体系相比破胶残渣下降率为51.52%,起泡剂、黏土稳定剂、助排剂用量均为0.50%,温度稳定剂为0.10%。流变等研究分析结果表明该体系具有良好的抗温抗剪切能力,当温度达到140℃时黏度大于100 m Pa·s,在170 s~(-1)剪切90 min后黏度大于80 m Pa·s。通过对岩心伤害率与静态滤失进行研究发现伤害率下降均大于50%,静态滤失较小,有利于降低对储层的伤害。     

超低浓度胍胶压裂液体系在大牛地致密气田的现场试验

大牛地气田具有低压致密、储层物性差、易水锁伤害及敏感性等特征,不经过储层改造措施无法获得高产能。在常规0.45%(w)胍胶压裂液体系的基础上,通过对交联剂、助排剂和破胶剂进行优化调整,研发出一种超低浓度胍胶压裂液体系。结果表明,使用强交联剂SITAR-11,可将羟丙基胍胶的质量分数由常规的0.45%降低至0.30%,交联后的冻胶在90℃、170s~(-1)下剪切120min后,黏度大于140mPa·s,在38%的高砂比时,仍具有优良的携砂能力。使用生化复配型高效助排剂ZITHE-34,破胶液表面张力降至22.4mN/m,界面张力降至0.9mN/m。使用压裂破胶酶FANFA-06和APS耦合式破胶技术,残渣量由常规体系破胶后的300mg/L降至180mg/L,降低了对地层的伤害。在大牛地气田山1和盒1储层进行了2口水平井的压裂施工,压裂过程中加砂比和施工压力均满足设计要求,压后返排率为28.2%和30.1%,无阻流量为7.7×10~4 m~3/d和10.8×10~4 m~3/d,增产效果显著。