含纳米颗粒的黏弹性表面活性剂泡沫压裂液性能

为了实现低压、低渗、强水敏等非常规油气资源的高效开发,研究了纳米颗粒在高温条件下对黏弹性表面活性剂(VES)泡沫压裂液的性能影响。压裂液体系中以阳离子表面活性剂作为起泡剂,将亲水型纳米SiO_2颗粒和黏弹性的蠕虫状胶束加入到基液中,从而对泡沫的稳定和压裂液的增黏起到协同作用,最终提高了压裂液的高温抗剪切性、黏弹性、稳定性和悬砂性。实验结果表明,含有纳米SiO_2颗粒的VES泡沫压裂液配制简单、成本较低,抗高温能力达到120℃,能在地层条件下自动破胶,在90℃下的半衰期接近80 min。与常规压裂液相比,含纳米颗粒的VES泡沫压裂液性能提高显著,对于特殊油气藏的开发极具潜力。     

一种超长链双子表面活性剂压裂液的性能研究

为了丰富耐高温清洁压裂液体系,本文以来自于植物的芥酸为主要起始原料,嵌入酰胺基团,合成超长链双子表面活性剂(JS)作为稠化剂,并复合NH₄Cl助剂配制清洁压裂液体系。本文考察了JS的表面活性,并对JS/NH₄Cl体系进行配方优化,评价了优化体系的耐温耐剪切性、SEM和cryo-TEM形貌、黏弹性及压裂性能。结果表明：JS的CMC值低,优化的JS/NH₄Cl体系配方为2.0% JS + 1.0% NH₄Cl,该体系耐温耐剪切性良好,可形成三维网状结构,呈现弹性流体性质,与油可自动破胶,能够满足120 °C地层的压裂要求,具有良好的应用前景。     

新型低聚物清洁压裂液结构与性能研究

压裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液。研究的清洁压裂液体系由低聚物、表面活性剂和盐组成,不含有交联剂。通过溶液的表面张力和粒径方法研究了压裂液的组成与性能之间的关系。并测试了压裂液的耐温抗剪切性能、携砂性能、破胶性能等。研究表明,两性表面活性剂和阳离子表面活性剂的加入,使得清洁压裂液的表面张力降低,携砂能力增强。该体系清洁压裂液遇到一定量的油、气以及地层水时会自动破胶,对地层伤害小,耐温抗剪切性能好,可用于120℃地层。     

磺酸型表面活性剂压裂液的制备及性能研究

合成了一种阴离子磺酸型表面活性剂,将其与助剂配合使用作为压裂液增稠剂,在中性氯化钠溶液中反应交联,制得一种阴离子清洁压裂液.实验结果表明:体系配比为5%增稠剂+3.5%氯化钠时,性能较好,具有优良的耐温、耐剪切、流变黏弹性及携砂性,破胶彻底易返排,对岩层伤害小等特点,满足了低压、低渗透油气藏压裂液的要求.     

适于低渗透储层的QC-VES清洁压裂液体系实验研究

针对陕北"低渗、低压、低温"的储层特点,研制了QC-VES清洁压裂液。首先,以QC-1表面活性剂为主剂、JH-1为反离子助剂、KCl为黏土稳定剂,运用单因素实验法得到了清洁压裂液配方:1.2%QC-1+0.3%JH-1+0.2%KCl。按照SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》和SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》对QC-VES清洁压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:QC-VES清洁压裂液体系为假塑性非牛顿流体,稠度系数为1.93,流动指数为0.32;具有较好的黏温特性,在80℃、170 s-1剪切速率下连续剪切60 min,黏度仍保持在70 mPa·s左右;具有优良的黏弹性,悬砂性能良好;破胶液黏度为3.42 mPa·s,易返排;残渣接近于零,对于低渗储层岩心伤害率较小,静态平均伤害率为8.59%。     

黏弹性表面活性剂压裂返排液的界面性能及驱油效果评价

为实现黏弹性表面活性剂压裂返排液的重新利用,开展了黏弹性表面活性剂压裂破胶液的界面性能和驱油效果评价研究。实验结果表明,在表面活性剂质量分数为0.1%、温度为60℃的条件下,该类返排液与原油的界面张力可达到0.001 9 m N/m。同时提高温度和添加少量醇溶剂可进一步改善体系的界面活性,对Na Cl和Ca Cl2体现出较强的抗盐能力。驱油实验结果表明,对于渗透率在(0.758~1.593)×10-3μm2的天然岩心,相比单纯水驱,该类返排液平均驱油效率提高8.37%。该类返排液具有较强的界面活性,能够有效降低注入压力,提高驱油效果,可作为驱油剂应用于低渗透油藏。     

表面活性剂压裂液机理与携砂性能研究

用透射电镜和扫描电镜等多种实验手段,结合表面活性剂溶液的基础理论,通过对表面活性剂内外在宏观与微观关联性质的分析,研究并基本认清了表面活性剂压裂液的成胶机理和破胶机理;论证了表面活性剂压裂液以弹性携砂为主的机理,提出了用悬浮切力来表征表面活性剂压裂液携砂性能的新方法。实验结果表明:在100 s?1的剪切速率下,胍胶压裂液和表面活性剂压裂液最低携砂黏度分别为100 mPa.s和30 mPa.s,在同样剪切速率下表面活性剂压裂液的最低携砂黏度比胍胶压裂液小得多。     

用于压裂液的胶囊破胶剂性能评价

胶囊破胶剂是近年发展起来的一种新型破胶技术。它是以一种或多种常用的破胶剂为囊心,表面裹上一层防水的囊衣材料而形成的微小胶囊,具有延缓释放破胶剂的特点,在压裂作业中可高浓度使用而不影响其它流变性能。简述了胶囊破胶剂技术的现状、类别、特点,并选用国内外的部分胶囊破胶剂样品进行了室内性能评价实验。     

不同助剂对羟丙基胍胶压裂液低温破胶性能的影响

为解决水基压裂液在陕北油田特低温(15~30℃)条件下的破胶问题,研究了不同助剂对硼交联羟丙基胍胶水基压裂液破胶性的影响.实验发现:在破胶温度一定的情况下,压裂液中的增稠剂加量、体系pH值和不同类型的破胶剂及其加量等对压裂液的破胶均会产生不同程度的影响.在破胶剂中影响最大的是三元复合破胶体系.当破胶温度在15℃时,与单一剂((NH4)2S2O8)比较,二元破胶体系((NH4)2S2O8/加速剂A))将破胶时间缩短了41 h,三元破胶体系((NH4)2S2O8/H2O2/加速剂A)将压裂液的破胶时间缩短了45 h,且单井可节约费用近700元.该体系破胶剂在陕北特低温油田应用了30余井次.     

生物酶降解压裂液伤害性能

针对煤层气储层温度低、凝胶体系破胶不彻底以及返排困难的难题,探讨了生物酶作为压裂液破胶剂对储层伤害程度。实验选用了生物酶破胶压裂液、过硫酸铵破胶压裂液和模拟煤层水对储层煤样进行伤害,处理后煤样分别进行扫描电镜、气体渗透率和原始煤样气体解吸实验。实验结果表明:生物酶能够对侵入裂隙中的压裂液有效破胶,不影响储层的裂隙发育结构,改善孔隙内气体导流能力,提高储层的气体渗透率;生物酶破胶体系能够显著降低对原始煤样中吸附气自然解吸的影响,气体解吸率达到了95. 65%;生物酶降解产生二氧化碳的速率与破胶程度正相关;低温对酶活性影响较小,60℃内温度升高降解速率增大。可见生物酶作为煤层气开发压裂液破胶剂效果明显。     

海水基清洁压裂液体系PA-VES90的制备及性能研究

为了降低海上油田压裂成本,开发研究了能够用海水、淡水或地层水配制的海水基清洁压裂液体系PA-VES90,并且实现了主剂PA-1和激活剂PA-JX1的工业化生产.室内评价结果表明:PA-VES90压裂液在90℃,170s-1下剪切1.5h,其黏度在40mPa·s以上,满足现场携砂要求.体系破胶简单彻底,利用2％的原油和柴油作为破胶剂,在2.5h完全破胶.破胶液具有较低表面张力,容易返排.体系对岩芯基质渗透率损害率和动态滤失渗透率损害率小于10％.用现场水样配制的清洁压裂液体系无沉淀、无絮凝,与地层流体配伍性良好.     

气体对阴离子表活剂压裂液破胶实验研究

阴离子表活剂压裂液是新型清洁压裂液,原油和地层水对其破胶机理与实验研究已相当充分,但气体对其破胶作用至今研究很少.为解决阴离子表活剂压裂液在压裂应用中的障碍,研究采用一套实用的实验流程,评价了天然气、氮气、二氧化碳三种常见气体对阴离子表活剂压裂液的影响.实验证明,三种不同的气体对阴离子表活剂压裂液的降粘幅度存在较大的差别,其中,二氧化碳气体对阴离子清洁压裂液降粘幅度最大,可使交联液体彻底破胶,天然气对阴离子型表活剂压裂液降粘幅度较小,氮气对阴离子压裂液的粘度几乎没有影响,氮气和天然气可以使液体泡沫化,从而有利于返排.实验结果为优化压裂设计提供了依据,可有效提高现场压裂施工成功率.     

粘弹性胶束压裂液的流变动力学研究

研究了粘弹性胶束清洁压裂液(VES-60)的流变动力学,首次建立了粘弹性胶束的流变动力学模型和方程,并用于描述粘弹性胶束压裂液的形成过程。结果表明：流变动力学模型能够确切描述粘弹性胶束的形成过程,模型计算值和实验值吻合良好,模型参数物理意义明确、合理。     

海水基清洁压裂液体系PA-VES90性能研究

摘要：为了降低海上油田压裂成本,开发研究了能够用海水、淡水或地层水配制的海水基清洁压裂液体系PA-VES90,并且实现了主剂PA-1和激活剂PA-JX1的工业化生产。室内评价结果表明：PA-VES90压裂液在90℃,170s-1下剪切1.5h,其粘度在40mPa.s以上,满足现场携砂要求;体系破胶简单彻底,利用2%的原油和柴油作为破胶剂,在2.5h完全破胶,破胶液具有较低表面张力,容易返排;体系对岩芯基质渗透率损害率和动态滤失渗透率损害率小于10%;用现场水样配制的清洁压裂液体系无沉淀、无絮凝,与地层流体配伍性良好。     

硼交联水基冻胶压裂液的研究发展现状

综述了硼交联水基冻胶压裂液的国内外研究发展现状．着重介绍了国外应用核磁共振（ＮＭＲ）能谱技术研究硼交联机理得出的结论、有机硼配合物交联剂的延迟交联机理和优异性能、硼交联压裂液的粘弹性和测定方法以及破胶剂的最新发展成果—胶囊破胶技术．指出了硼交联水基冻胶压裂液的几个重要研究和发展方向     

新型缔合压裂液黏弹性控制滤失的特性研究

研究的新型缔合压裂液（GRF 压裂液）无造壁性,因此,设计了一种适合此类压裂液滤失量测定的简易装置
并制定了其滤失测定方法,评价结果表明其滤失性能较好。利用RS6000 流变仪及岩芯驱替装置研究了GRF 压裂液
的黏弹性对其在多孔介质中渗流阻力的影响,结果表明：GRF 由于具有优良的黏弹性,能在岩芯孔隙中建立有效的渗
流阻抗R0,并且黏弹性越强、岩芯渗透率越低,R0 就越大,压裂液渗流越困难;而液体表观黏度和黏弹性对滤失的
影响实验结果进一步表明,液体黏弹性是压裂液滤失控制的最主要因素,因此提出了GRF 压裂液黏弹性控制滤失的
理论。     

多糖水基压裂液添加剂

本文分析了国内外多糖水基压裂液添加剂的发展现状,指出植物胶和纤维素衍生物等多糖被广泛应用于配制水基压裂液。国外普遍使用瓜尔胶作胶凝剂。通过对瓜尔胶进行化学改性和使用新型交联剂,可以改善压裂液的耐温性,降低残渣量,并进一步发展延缓交联等新技术.文章还建议我国应努力开发适合我国条件的多糖压裂液新品种。     

泡沫压裂液的两相欧拉颗粒流数值模拟

从两相流的角度出发，将泡沫压裂液的气相处理成气泡相并建立两相欧拉颗粒流模型来研究泡沫压裂液的流变性．研究发现：气泡尺寸随剪切速率增加而减小是泡沫压裂液呈剪切稀化的重要原因，泡沫压裂液的黏度及非牛顿流体性质主要由气泡相黏度产生；气泡间的摩擦和碰撞是泡沫压裂液黏度急剧上升的主要因素，摩擦产生的黏度在高气相体积分数时占主要地位；两相之间基本没有相间滑移速度存在，两相的湍流脉动动能随气相体积分数的增加而增加，管壁附近的湍流脉动动能最大；有效黏度的模拟值与实验结果基本吻合，但模拟值稍微偏大，这可能是因为实际泡沫压裂液中的气泡在剪切场中发生了破碎和变形．但是，该两相流模型不能用于气相体积分数大于65％以上的泡沫压裂液．     

清洁压裂液在奈曼油田的应用

清洁压裂液是一种表面活性剂凝胶压裂液,基本配方为1.8%十二烷基三甲基溴化铵CTAB+0.7%水杨酸钠NaSal,在70℃下以145.8 s-1率剪切1 h,黏度大于110 mPa*s.破胶后黏度小于5 mPa*s,残渣为0 mg/L,对导流能力的伤害率小于5%.现场试验1口井,压裂后平均日产液14.75 t,日产油7.01 t,见到了明显的压裂效果.