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。     

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     

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。     

四川页岩气开发用耐高矿化度滑溜水技术研究

针对滑溜水耐高矿化度、耐高硬度性能差等问题,通过降阻剂分子量与结构分析,发现高分子量、线性分子链结构、分子侧链带空间位阻大功能单体有利于提高降阻性能和耐盐性能,并以此开发了一种耐高矿化度、耐高硬度降阻剂,引入助排剂、杀菌剂等,形成了耐高矿化度、耐高硬度滑溜水。在矿化度为10×10~4 mg/L和硬度为3000 mg/L下的降阻率达73%;在返排液矿化度40 000 mg/L、硬度1000 mg/L下进行了现场试验,施工曲线平稳,估算降阻率达75%,表现出良好的降阻性能。     

页岩气藏清水压裂减阻剂优选与性能评价

针对页岩气藏清水压裂时由于施工排量大,导致液体所受剪切速率较高的现状,利用大型摩阻测定仪,对4种阴离子型减阻剂进行室内评价。结果表明,4种减阻剂的降阻效果均随着剪切速率的增大而趋于变好,其中XT-65B的降阻效果最好。通过分析剪切速率、剪切时间和剪切路径等对减阻剂降阻效果的影响可知:随着剪切速率的增加,减阻剂降阻率呈下降趋势;在低速剪切(500 s-1)条件下,减阻剂降阻率对剪切时间不敏感,而在高速剪切(5 000 s-1)时,减阻剂降阻率随剪切时间的增加而急剧下降;不同剪切路径对减阻剂降阻效果影响显著,较高的剪切速率会对减阻剂分子结构造成不可恢复的伤害。由电子显微镜对XT-65B减阻剂剪切前后的分子结构微观观测结果可见:当剪切速率较低(500 s-1)时,分子结构被轻微破坏;当剪切速率较高(5 000 s-1)时,分子结构破坏较为严重。     

降阻剂聚集形态与降阻性能研究

为明确滑溜水压裂液降阻剂宏观降阻性能的微观控制机制,利用环境扫描电镜对不同类型的聚合物降阻剂形成的聚集体结构进行大量微观表征,结合体系降阻性能测试,从聚合物分子聚集态层次揭示浓度对不同降阻剂体系降阻性能作用的微观机理。研究发现,滑溜水降阻剂在极低浓度下聚集形成丝状结构,随着降阻剂浓度的不断提高,这些丝线状结构逐渐缠结连接形成骨架,最终围成多层次的“蛛网状”聚集体网络结构。同时不同类型的滑溜水降阻剂所形成的网络结构又具有各自的特点,其中以乳液型和悬浮液型降阻剂网络结构最为完整,而粉剂型降阻剂由于溶解速度较慢,形成聚集体网络结构分布不均,网络强度普遍不高。降阻剂浓度对降阻剂聚集状态影响极大,在低浓度条件下,3种降阻剂形成的网络结构平均骨架厚度约为0.1～0.3μm。随着降阻剂浓度的增大,体系网眼形状由不规则逐渐转变为多边形,部分降阻剂可形成强度较高、稳定性较好的圆形网络支撑结构,网眼尺寸减小,骨架厚度增加。当降阻剂浓度增加为0.05%时,骨架厚度可达0.3～0.9μm,网络结构强度显著提高。滑溜水降阻剂形成的聚集体网络结构会对体系降阻性能产生重要影响,降阻剂加量与体系降阻性能之间并非表现出...     

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。     

致密油层体积压裂滑溜水体系研究及在昌吉油田的应用

针对昌吉油田致密油水平体积压裂要求,研制出新型耐温耐盐降阻剂WH24及具有助排、破乳、黏土防膨和杀菌作用为一体的多功能增效剂。通过室内实验对滑溜水体系进行评价,直管降阻实验结果显示质量分数0.06%~0.1%降阻剂的滑溜水降阻效果明显。大排量连续混配滑溜水体系在昌吉油田致密油层3口水平井共计55层的压裂施工成功率100%,滑溜水施工排量11 m3/min,降阻率相比清水可降低80%。该滑溜水体系出色的降阻效果为昌吉油田致密油层的体积压裂成功实施奠定了基础,同时也节约了成本,减少了环境污染。     

聚丙烯酰胺类乳液型降阻剂的研制与应用

以丙烯酰胺、丙烯酸为单体,采用反相乳液聚合法合成油田压裂用乳液降阻剂,合成过程加入阳离子表面活性剂提高产品的稳定性与水溶性。优化合成条件为：总单体质量分数38%,产物平均相对分子质量在8×10⁶以上,有效物固体含量在32%左右。现场应用试验表明,0.35%降阻剂配制成的滑溜水降阻率达到65%以上,具有较好的携砂能力。     

特低渗储层压裂用降阻剂 CFZ-1的研制及应用

为了解决冀东油田高尚堡深层特低渗储层大规模体积改造用滑溜水体系添加剂种类多、成本高的问题,针对储层温度高、黏土含量高及吼道细等特点,以超分子化学为基础,结合溶液流变学,以过硫酸钾或亚硫酸氢钠为引发剂,将具备表面活性的12-烯丙氧基十二烷基羧酸钠和防膨性能的长碳链烷基阳离子季铵盐等多种单体通过共聚反应,合成一种高分子表面活性剂类聚合物,再通过氢键、离子键、范德华力等分子间作用力,逐渐缔合形成超分子网络结构的表面活性剂类聚合物减阻剂CFZ-1。研究了该降阻剂的减阻性能、降解性能及降解后液体对地层的伤害性能等。研究表明:与在用瓜胶体系对比,0.15%数0.2%的CFZ-1溶液的减阻率高10%,对岩心基质渗透率的伤害低3%数5%。以CFZ-1为主剂配制的滑溜水体系现场成功应用8井次,累计使用1.98万m3,现场配制工艺简单,单方滑溜水成本较胍胶类滑溜水下降63%,最高携砂比达到22%,单井压后增产效果明显。图3表5参15     

大牛地气田多级注入酸压工艺优化研究与应用

页岩储层需要采用大排量、大液量体积压裂才能获得工业气流,体积压裂要求压裂液具有可连续混配、低摩阻和高返排率性能。根据四川页岩储层特征和实验结果,研制了降阻性能高的聚丙烯酰胺降阻剂、高效复合防膨剂及微乳助排剂,研制了适于四川页岩气体积压裂的滑溜水。该配方在四川W、C区块直井8井次现场试验表明,降阻率为65.5%～68.3%;W区块平均返排率为46.19%,C区块返排率27.93%;累计增加井口测试产量6.24×104～11.35×104 m3/d。     

降低压裂施工摩阻技术研究

深井在实施压裂施工时,往往面临着地面施工压力高,设备承压有限,甚至压不开地层的情况。如何在现有施工设备条件下确保设备安全和施工成功成为亟待解决的问题。文章在分析压裂施工摩阻构成基础上,分别从降低管柱沿程摩阻、降低压裂液摩阻和裂缝缝内摩阻三个方面探讨了降低压裂施工摩阻的措施,并在现场进行了实施,施工后取得良好效果,为深井压裂提供借鉴。     

压裂施工动态摩阻模型建立及其敏感性分析

准确掌握压裂施工动态是提高压裂工艺成功率的关键,施工压力是反映压裂施工动态的最直接有效的指标,而压裂施工动态摩阻会对施工压力产生干扰。在理论分析的基拙上,分别建立了压裂施工过程中的管柱摩阻、射孔孔眼摩阻及裂缝迂曲摩阻计算模型,并对各类摩阻的影响因素进行了敏感性分析,最后通过实例验证了压裂摩阻计算模型的准确性。研究结果表明：所建立的压裂施工动态摩阻计算模型基本能满足工程需要;当孔眼密度足够大时,与管柱摩阻和裂缝迂曲摩阻相比,射孔孔眼摩阻可忽略不计;裂缝宽度对裂缝迂曲摩阻的影响最为显著,在压裂施工过程中,保证足够的裂缝宽度能有效降低裂缝迂曲摩阻     

JY1HF井筇竹寺组页岩气体积压裂实践

井研-犍为区块筇竹寺组页岩气为页岩气勘探突破的有力区块,储层埋深3 500~4 000 m,资源量为4 658.1×10~8m~3。JY1HF井为区域内第一口水平井风险探井,储层表现为水平应力差异大(32 MPa)、脆性矿物含量中等(56.2%)等特征。针对储层特征,通过体积压裂改造形成复杂裂缝网络,将大通径压裂技术、变排量控缝高技术、水平井分段优化技术、高砂比体积压裂技术等先进技术进行集成创新,并成功应用于JY1HF井。该井压后在油压18.5 MPa下,测试产量5.9×10~4m~3/d,获得较好的增产效果,证实该套技术在井研-犍为区块具有较好的适应性。     

蜀南页岩气藏体积压裂效果预测新方法

针对四川长宁—威远地区龙马溪组页岩储层特点,在完善现有的总有机碳质量分数、渗透率和吸附气体积分数评价方法的基础上,采用灰色关联分析方法修正了储层含气性分类评价标准。综合岩石力学参数、脆性特征、地应力和天然裂缝发育状况,对岩石可压性进行定量分析,应用层次分析法建立了岩石可压性评价标准。通过现场压裂测试分析和裂缝解释,给出了适应于该区的改造体积计算模型,并分别对含气性、可压性和改造体积这三者与产量的相关性进行了分析。结果表明,改造体积与压后产量的相关性最高,含气性次之,可压性最低。综合考虑含气性、可压性和改造体积的影响,建立了多因素压后产量预测模型,预测结果与已有生产井产量拟合较好。实例给出了新方法的计算过程,预测结果更准确。     

川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算

以降阻比法为基础,分别对有机硼交联(HPG)压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析,结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据,对管柱摩阻计算公式进行修正改进后,提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性;同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算,可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算.对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义.     

一种页岩体积压裂复杂裂缝的量化表征

基于典型页岩压裂复杂裂缝分布形态,在考虑裂缝复杂程度、裂缝分布和裂缝对产量贡献的基础上,建立了复杂裂缝表征方法,提出了裂缝潜能指数的概念,作为定量对比复杂裂缝优劣的参数之一。使用上述裂缝表征方法计算裂缝在距离改造点不同位置处的分布密度,以判断裂缝系统的增产有效性。根据4种典型裂缝分布形态的表征结果,相对于裂缝分布曲线先缓慢上升后急剧增加的内疏外密裂缝系统,分布曲线先急剧增加后缓慢上升的内密外疏的裂缝增产效果更好。开展了页岩水力压裂物理模拟实验,进行了裂缝形态表征对比。结果表明,与高水平地应力差条件相比,低水平地应力差下形成的裂缝网络的潜能指数和单位复杂程度对应的潜能都明显较大,说明低水平地应力差下的裂缝网络具有较大的提高产量潜力。研究结果显示,建立的裂缝表征方法综合体现了裂缝复杂程度、裂缝分布特征和裂缝对产量的贡献,可用于评价和描述页岩压裂复杂裂缝的增产有效性。     

Perforation friction modeling in limited entry fracturing using artificial neural network

The effect of perforation friction on hydraulic fracturing treating pressure is normally considered negligible. However; this is not the case in limited entry fracturing. In limited entry fracturing, perforation friction is utilized to attain large frictional pressure drop. During the treatment injection, the frictional pressure offsets the stress differences between the zones to ensure fluid injection through every perforation in each interval. The major constraint with this diversion mechanism is perforations erosion when proppant laden slurry pumped through it. The purpose of this paper is to provide a new model to assess the perforation friction after perforation erosion by proppant laden slurry. The methodology involves the application of artificial neural network (ANN) to predict the final hydraulic perforation diameter. In order to train, validate and test the proposed ANN model; real field data of limited entry fracturing treatments have been used. The paper reviews the previous research progress on the assessment of perforation friction. A comparison between the new proposed ANN model and the previous perforation friction correlations demonstrates that the results from ANN model are the most reliable estimation of perforation friction real data.     

页岩气井体积压裂条件下的水泥环界面裂缝扩展

射孔会对井筒完整性造成局部损伤,尤其是导致水泥环本体破坏以及第一界面(套管-水泥环界面)、第二界面(水泥环-围岩界面)的胶结脱离、微环隙等,在后期页岩气水平井体积压裂过程中,由于高压流体的注入,界面微环隙将会加剧甚至发生裂缝扩展,影响封固性能。针对这一问题,建立了界面裂缝扩展数学模型,通过流体连续性方程、泊肃叶定律和净压力与缝宽弹性关系以及边界条件联立得到非线性偏微分方程组,利用对控制方程无因次化的方法求得自相似解。使用该模型对现场算例进行了计算,并分析了各参数对界面裂缝长度的影响。研究结果表明:适当提高水泥环弹性模量,适当降低井口压力和压裂时间有利于减小界面裂缝扩展长度,有利于保障水泥环长期有效封固。研究结果能够对页岩气井体积压裂条件下的水泥环封固性能进行评价和预测,同时在满足油气开采要求的前提下,对相邻射孔段间距的优选,也具有一定的指导意义。