油气藏改造酸化用缓蚀剂研究现状及未来发展方向

综述了国内外油气藏改造酸化过程中使用的缓蚀剂的发展状况,深入探讨了缓蚀剂作用机理,分析了缓蚀剂配方组成,针对应用范围较广的季铵盐型、曼尼希碱型和其他类型缓蚀剂进行了详细阐述,同时根据化学合成的缓蚀剂对生物和环境具有一定毒性,指出了未来酸化用缓蚀剂开发向着绿色、高效、环保的方向发展。     

支撑剂单颗粒沉降速率与线性胶压裂液黏弹性关系

通过线性胶压裂液中的单颗粒支撑剂静态沉降实验,研究黏弹性对支撑剂沉降速率的影响,并尝试用线性胶压裂液内部结构的表征解释所得结论。结果表明,支撑剂单颗粒沉降速率都随着黏弹性模量的增大而减小。对于羟丙基瓜尔胶HPG和纤维素FAG-500线性胶,以黏性为主,耐高温聚合物XST239线性胶黏性和弹性相当,此3种液体悬砂能力是黏性和弹性综合作用的结果,所以与复模量G*拟合相关系数最高,拟合结果分别为lgu=-1.6928 lgG*+0.2468、lgu=-0.9214 lgG*-0.1824、lgu=-0.8307 lgG*-0.2132。低浓度速溶黄原胶XCD溶液以弹性为主,支撑剂沉降速率由弹性模量决定,lgu=-2.0426 lgG'-0.1286,场发射冷冻扫描电镜FE-SEM表征分析表明,XCD液体内部为蜂窝结构,XST239液体内部是非常密集的片层结构,HPG和FAG-500液体内部为疏松的片层结构。     

长链氧化胺黏弹性清洁压裂液及其流变特性

本文获得了由长链氧化胺表面活性剂LAO与反离子盐复配形成的清洁胶束压裂液体系,并进一步研究了该体系流变性能、耐温性能及其相关影响因素。结果表明,LAO清洁压裂液最优组成为2%LAO+3%水杨酸钠(NaSal),该体系的耐温极限为120℃。该体系在110℃、170 s~(-1)下剪切1 h后,体系黏度可保持在30 m Pa·s以上。同时,该体系具有良好的携砂性能和明显的黏弹性、触变性和剪切变稀特性。破胶实验表明,在压裂液与原油体积比不大于40:1时,原油可使该体系顺利破胶,破胶液黏度小于3 m Pa·s。     

油酸酰胺丙基二甲基叔胺改性黄原胶溶液的流变特性

为改善黄原胶的流变性能,以油酸酰胺丙基二甲基叔胺与环氧氯丙烷为主要原料合成了长链疏水阳离子醚化试剂,并以此阳离子醚化试剂对黄原胶(XG)进行改性制得了长链疏水两性黄原胶(OD-XG)。研究并比较了OD-XG和XG溶液的流变特性,包括稳态黏度、流动曲线、触变性及黏弹性,并进一步研究了其耐温耐剪切性和破胶性能。研究结果表明,OD-XG溶液的黏度较XG显著增加,质量分数为0.6%的OD-XG溶液的黏度(237.97 mPa·s)比XG溶液黏度(74.12 m Pa·s)增大了221%;XG和OD-XG溶液的流动曲线可用非线性共转Jefferys本构方程描述;OD-XG溶液的黏弹性及触变性较XG溶液均显著提高;OD-XG溶液的耐温性能提高,80℃恒温剪切90 min后,质量分数0.4%的OD-XG溶液的保留黏度(70.10 mPa·s)约为XG溶液保留黏度(35.14 mPa·s)的2倍。破胶过程流变性研究结果表明,加入破胶剂过硫酸铵后OD-XG溶液的破胶情况良好。     

支撑剂单颗粒沉降速率与线性胶压裂液黏弹性关系

通过线性胶压裂液中的单颗粒支撑剂静态沉降实验,研究黏弹性对支撑剂沉降速率的影响,并尝试用线性胶压裂液内部结构的表征解释所得结论。结果表明,支撑剂单颗粒沉降速率都随着黏弹性模量的增大而减小。对于羟丙基瓜尔胶HPG和纤维素FAG-500线性胶,以黏性为主,耐高温聚合物XST239线性胶黏性和弹性相当,此3种液体悬砂能力是黏性和弹性综合作用的结果,所以与复模量G*拟合相关系数最高,拟合结果分别为lgu=-1.6928lg G*+0.2468、lgu=-0.9214 lg G*-0.1824、lgu=-0.8307 lg G*-0.2132。低浓度速溶黄原胶XCD溶液以弹性为主,支撑剂沉降速率由弹性模量决定,lgu=-2.0426 lg G'-0.1286,场发射冷冻扫描电镜FE-SEM表征分析表明,XCD液体内部为蜂窝结构,XST239液体内部是非常密集的片层结构,HPG和FAG-500液体内部为疏松的片层结构。     

羧甲基黄原胶溶液流变减阻特性研究

为提高黄原胶(XG)的流变和减阻性能,用醚化剂(氯乙酸钠)对XG进行改性制得羧甲基黄原胶(CMXG)。研究了CMXG的流变特性(剪切变稀性、黏弹性、触变性)、耐温耐剪切性和减阻性能。结果表明,与XG相比,CMXG的黏度显著增加,6 g/L CMXG溶液的黏度比XG增大了156%;CMXG溶液的弹性模量、黏性模量、触变性和耐温性能均显著提高。XG和CMXG溶液均具有剪切变稀性,黏度随剪切速率的变化曲线可用Cross模型表征。CMXG溶液在光滑管中的减阻率随浓度和流量的增大而增大,1g/L CMXG溶液的最大减阻率为64.3%,减阻效果好于XG。     

低碳烃无水压裂液交联流变动力学研究

本文以双烷基磷酸酯作为胶凝剂,络合铁作为交联剂,对煤油基压裂液和柴油基压裂液交联过程流变学进行了研究,并建立了交联过程流变动力学模型,分别表征煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程。结果表明,可分别用二级和三级交联流变动力学模型描述煤油基压裂液和柴油基压裂液的交联过程,模拟值与实验值吻合良好,模型参数具有明确的物理意义;模型的结构变化速率常数k随着胶凝剂浓度的提高而减小,最大弹性模量G'max随着胶凝剂浓度的提高而增大。     

表面活性剂提高致密油藏渗吸采收率研究

为了明确表面活性剂改变岩石润湿性及降低界面张力的特性对致密油藏渗吸采油的作用效果,获得表面活性剂渗吸采油的有利条件,通过测量岩心接触角和表面活性剂溶液与油间的界面张力,研究了3 种常用表面活性剂重烷基苯石油磺酸盐（ZPS）、十二烷基苯磺酸盐（SDBS）和磺基甜菜碱（SB）对致密岩心渗吸采收率的影响,分析了自发渗吸机理。结果表明,阴离子表面活性剂改变岩心润湿性的能力好于非离子表面活性剂,两种阴离子表面活性剂（ZPS、SDBS）将岩心表面由油湿反转为水湿,非离子表面活性剂（SB）降低了岩心表面接触角,但未达到润湿反转的效果;油湿岩心介质在注入水溶液中不发生渗吸,表面活性剂引起的接触角改变可实现油湿岩心渗吸采油;岩心原始润湿性影响渗吸采收率,渗吸采收率增幅从大到小依次为水湿岩心>中性岩心>油湿岩心;三种表面活性剂均可使界面张力降至最佳渗吸界面张力范围10^-1～10^-2mN/m,油水界面张力的降低有利于提高岩心自发渗吸采收率。图1 表1 参12     

有机锆交联AM/DMAM/AMPS三元聚合物流变动力学

以乳酸/丙三醇有机锆为交联剂,聚合物[一种耐高温的丙烯酰胺(AM)/N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)三元聚合物]为稠化剂,获得了耐高温聚合物凝胶.研究了聚合物凝胶的流变学特性(黏弹性、触变性)及其交联流变动力学,获得了聚合物交联过程中黏度、黏弹性模量随时间的变化关系,并考察了剪切速率和温度对凝胶形成的影响,建立了交联流变动力学模型.结果表明,交联聚合物凝胶具有明显的黏弹性和触变性;在180℃、170 s^-1下剪切120 min后,黏度达176.8 mPa·s,获得了耐高温达180℃的凝胶;一级交联流变动力学模型可拟合聚合物的交联流变动力学过程,拟合的模型参数物理意义明确合理.     

油酸酰胺丙基二甲基叔胺改性羟丙基胍胶耐高温压裂液的交联流变性能

为获得耐高温压裂液增稠剂新体系,采用油酸酰胺丙基二甲基叔胺疏水改性羟丙基胍胶(HPG),获得一种新型疏水改性耐高温耐剪切稠化剂(O-HPG)。利用红外光谱FTIR、低核磁共振LF-NMR、热重TGA等分析方法表征结构。利用4-参数振荡剪切交联流变动力学方程描述交联过程。进一步研究O-HPG与HPG溶液与有机锆交联剂交联形成凝胶的耐高温性耐剪切性能。研究表明,4-参数振荡剪切交联流变动力学方程可以很好拟合交联过程并得到最佳交联条件;向质量分数0.6%O-HPG基液中加入0.25%体积比的有机锆交联剂FAC-201(锆离子含量为0.5%),在pH 10.8下交联形成高黏弹凝胶,弹性模量达到178.8 Pa,比相同条件下HPG体系的(58.3 Pa)增加了2倍;O-HPG压裂液在200℃、剪切速率100 s^-1的条件下剪切1.5 h后保留黏度大于80 mPa·s,可满足高温压裂液黏度要求(大于50 m Pa·s),获得耐温200℃的压裂液体系。改性后O-HPG耐高温耐剪切性能较HPG有显著提高且O-HPG压裂液更易破胶。图9表4参15